Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelowanie hydrodynamiki reaktora barbotażowego nowej konstrukcji

Jaschik Jolanta, Tańczyk Marek, Janusz-Cygan Aleksandra, Janecki Daniel, Mrozowski Jan

Przemysł Chemiczny

|

2024

|

T. 103, nr 2

293--300

PL

Opracowano model CFD reaktora barbotażowego z dyspergatorem szczelinowym, stosowanego do głębokiego odsiarczania gazów zawierających duże ilości SO₂ , w celu implementacji procesu na większą skalę. Reaktor barbotażowy pracuje w układzie trójfazowym zawierającym ciecz, rozproszony gaz procesowy oraz fazę stałą (gips), czyli produkt reakcji. Zastosowano model Eulerian rozszerzony do trzech faz ze standardowym modelem turbulencji k-ɛ. Symulacje dotyczące hydrodynamiki prezentowanego reaktora wykonano dla różnych wartości parametrów procesowych. Walidacja opracowanego modelu CFD opierała się na porównaniu doświadczalnych i obliczonych wartości spadku ciśnienia gazu wlotowego oraz mocy mieszania. Stwierdzono bardzo dobrą zgodność tych parametrów. Przeprowadzono szczegółową analizę zjawisk hydrodynamicznych zachodzących w różnych obszarach reaktora. Analiza ta potwierdziła dobre warunki mieszania fazy gazowej i ciekłej w reaktorze o modelowanej konfiguracji. Takie warunki sprzyjają efektywnej absorpcji SO₂, co stwierdzono w badaniach eksperymentalnych.

EN

A CFD model of 1.5 m³ bubble reactor equipped with a slotted gas disperser used for deep desulfurization of SO₂ -rich gases was developed. The Eulerian model extended to 3 phases with standard k-ɛ turbulence model was used. Simulations of the hydrodynamics were made for different values of operating parameters. The validation of developed model was done by comparing the exp. and calc. values of the inlet gas pressure drop and the power of mixing. Anal. of the hydrodynamic phenomena in various areas of reactor confirmed good conditions for mixing the gas and liq. phases in the reactor with the modeled configuration. Such conditions favor effective absorption of SO₂ , which was found in experimental studies.

2

Możliwości zastosowania procesów adsorpcyjnych i membranowych do zatężania metanu pochodzącego z powietrza wentylacyjnego kopalń

Tańczyk Marek, Janusz-Cygan Aleksandra, Pawlaczyk-Kurek Anna, Jaschik Jolanta, Wojdyła Artur, Sołtys Elżbieta

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2022

|

nr 26

17--36

PL

Przeprowadzono analizę metod adsorpcyjnych i membranowych pod kątem zatężania metanu w powietrzu wentylacyjnym kopalń (VAM). Stwierdzono, że możliwe jest zwiększenie stężenia VAM z 0,2-0,3% obj. do co najmniej 1% obj. przy wykorzystaniu obu technik separacyjnych, co powinno ułatwić jego utylizację w reaktorach rewersyjnych lub silnikach na paliwo ubogie.

EN

Technologies for thermal utilization of ventilation air methane (VAM) require stabilization and/or increasing its concentration. This paper summarizes the results of research conducted at the IICh PAS in the area of adsorption and membrane processes for VAM enrichment. First of all adsorbents and membrane materials were selected and investigated for such processes. They were assessed in terms of CH4/N2 selectivity, as defined by Eqs 1 and 2, as well as adsorption capacity (adsorbents) and permeability (membranes). The properties of activated carbons and ZMS 5A investigated were presented in Table 1 and Fig. 1. In the case of membranes polyimide membranes, used in commercial UMS-A5 and CO-C05 UBE modules, as well as the Matrimid 5218/CMS composite membrane, were selected for membrane VAM enrichment process. The pressure swing adsorption process in two-bed (Fig. 2) and four-bed (Fig. 4) installations for VAM enrichment was also investigated. The process performance was presented in Fig. 3 and Figs 5-6, respectively. It has been found that in the case of the four-bed process with activated carbon G2X7/12 Takeda VAM can be enriched from 0.2 to over 1.2 vol.% with a recovery of at least 80%. The results of membrane VAM enrichment processes were summarized in Table 2. It was found that in the case of commercially available UBE modules UMS-A5 and CO-C05 the concentration of methane in VAM can be increased from 0.3 to 0.43 vol.% with moderate CH4 recovery (50-60%). Higher enrichment (up to 1,8 vol.% in a three-stage system) can be obtained in the case of the hybrid Matrimid 5218/CMS. For an assessment of the energy efficiency of the PSA and membrane enrichment processes two factors were defined: the unit power necessary to generate the pressure ratio pW/pN in the separation process (Eq. 3) and the unit heat output of the ventilation air (Eq. 4). These factors were presented in Fig. 7 along with unit thermal power of the enriched gas for the membrane (triangles) and adsorption (diamonds) VAM enrichment processes. It was found that regardless of the separation method and process parameters, the potential energy gain from the utilization of enriched VAM is much lower than the energy expenditure related to the implementation of the enrichment process, which is primarily due to the low unit thermal power of the ventilation air.

3

Odsiarczanie gazów bogatych w SO2 w reaktorze barbotażowym nowej konstrukcji

Mrozowski Jan, Jaschik Jolanta

Przemysł Chemiczny

|

2021

|

T. 100, nr 6

585--590

PL

Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych procesu odsiarczania gazów bogatych w SO₂ w reaktorze barbotażowym nowej konstrukcji o pojemności 1,5 m³. Badano wpływ konstrukcji reaktora na efektywność procesu odsiarczania dla różnych parametrów procesowych. Uzyskano sprawność odsiarczania gazu na poziomie 92-94%. Otrzymany gips, o wielkości cząstek 30-40 μm, zawierał znikomą ilość nieutlenionych siarczanów wapnia. Zawartość pozostałego węglanu wapnia w zawiesinie reaktora wynosiła 0,6-2,9% mas. Prezentowana metoda pozwala na oczyszczanie gazów procesowych o wysokim stężeniu ditlenku siarki do poziomu poniżej 200 ppm SO₂. Uzyskane wyniki pomiarów potwierdziły przydatność opracowanej metody do głębokiego odsiarczania gazów pochodzących z procesów metalurgicznych.

EN

SO₂-rich gases (1.49-7.39% by vol. SO₂) were desulfurized with spent lime sorbent (97% by mass CaCO₃) in a 1.5 m³ bubble reactor equipped with an innovative slotted gas disperser. Exptl. tests were made for different variants of reactor design, (sizes and location of the slots), with the inlet gas flow rate in the range of 150-750 m³/h, at the constant initial slurry vol. in the reactor (0.8 m³), for different direction of stirrer rotation and at temp. 50-60°C. The SO₂ concn. in the outlet gas was about 200 ppm. The gas desulfurization efficiency was 92-94%. A good quality gypsum of particle size 30-40 μm was obtained with a very high efficiency of sorbent use. The unit power consumption ranged between 0.17-0.4 kW/kg of SO₂ absorbed.

4

Zastosowanie separacji membranowej do uzdatniania biogazu

Janusz-Cygan Aleksandra, Tańczyk Marek, Jaschik Jolanta, Wojdyła Artur, Sołtys Elżbieta

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2020

|

nr 24

83--94

PL

Przeprowadzono analizę możliwości zatężania metanu pochodzącego z syntetycznych mieszanin gazowych o składzie zbliżonym do biogazu w komercyjnym module membranowym firmy Air Products. Przeprowadzono doświadczalne badania procesu permeacji czystego metanu i ditlenku węgla oraz badania separacji mieszanin CH4/CO2 zawierających 50 lub 60% obj. CH4. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że moduł ten można zastosować do uzdatniania biogazu do biometanu.

EN

An analysis was carried out of the possibility of concentrating methane from a synthetic biogas in an Air Products membrane module. Experimental investigations concerning the permeation of pure gases and mixture of these gases containing 50 and 60 vol.% of methane and carbon dioxide, were carried out. An important conclusion from the investigationt is that this module can be used for the upgrading of biogas to biomethane.

5

Analiza przydatności materiałów membranowych do procesu zatężania metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń

Janusz-Cygan Aleksandra, Tańczyk Marek, Jaschik Manfred, Jaschik Jolanta, Wojdyła Artur, Sołtys Elżbieta

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2019

|

nr 23

7--22

PL

Przeprowadzono analizę możliwości wykorzystania istniejących materiałów membranowych na potrzeby separacji metanu zawartego w mieszaninach gazowych. Wytypowano grupę materiałów, które potencjalnie można zastosować do procesów zatężania metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń. Przeprowadzono także obliczenia symulacyjne procesu permeacji dla jednej wytypowanej membrany. Stwierdzono, że w procesie membranowym, wykorzystującym taką membranę, można uzyskać gaz wzbogacony o stężeniu metanu co najmniej 0,5%, które jest wystarczające z punktu widzenia produkcji użytecznego ciepła w autotermicznym reaktorze rewersyjnym.

EN

An analysis of the possibilities of using existing membrane materials for the separation of methane contained gas mixtures was carried out. A group of materials was selected that could potentially be used for the recovery of methane from mine ventilation air. Simulation of the permeation process for the selected membrane were also carried out. It was found that in such a process the enriched stream containing at least 0.5 vol% of methane can be produced, which should ensure the heat recovery when fed to a thermal reverse-flow reactor.