Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Kinetics of catalytic combustion processes of air admixtures

Straszko J., Parus W., Paterkowski W.

Archives of Environmental Protection

|

2015

|

Vol. 41, no. 1

86--97

EN

A catalytic combustion of organic admixtures of air belongs to the basic technologies of gas purification. A macrokinetics of admixtures combustion over the porous catalysts was described. The theoretical approach is in agreement with standard description of macrokinetics of the catalytic processes. The relationship between the fundamental magnitudes: observed process rate r*, reaction rate r in the kinetic zone, and a coefficient of the surface utilization η in the form r*= r · η have been described. These magnitudes combines the Thiele module φ. A kinetics equation for the isothermal and non-isothermal conditions was provided. The influence of mass and heat transfer in the catalyst grain on the course of the process was described by means of the surface utilization coefficient η. An equation describing this coefficient for both isothermal and non-isothermal conditions was given. The second part of this work concerns the application of theory. When the composition of purified gas is continuously varied, a quantitative approach is rather impossible. The theory was used for the qualitative analysis of process on the basis of the experimental results. A fulfillment of the first-order kinetics means that the degree of admixtures conversion does not depend on their initial concentrations. A non-isothermicity of the catalyst grain is expressed in such a way that the process rate observed over the large porous grains of the catalyst can be higher than the reaction rate in the kinetic zone. A temperature deference between the catalyst grains and flowing gas causes that the reactor can be stably operated at varied concentrations of admixtures and temperature over a relatively wide range. It was also demonstrated that the flammable admixtures may advantageously influence the conversion of hardly combustible admixtures.

PL

Katalityczne spalanie domieszek organicznych powietrza należy do podstawowych technologii oczyszczania gazów. Opisano makrokinetykę spalania domieszek na katalizatorach porowatych. Ujęcie teoretyczne jest zgodne ze standardowym opisem makrokinetyki procesów katalitycznych. Opisano relacje pomiędzy podstawowymi wielkościami: obserwowaną szybkością procesu r*, szybkością reakcji w obszarze kinetycznym r i współczynnikiem wykorzystania powierzchni η, w formie r*=r ·η. Łączy je moduł Thielego ö. Podano równanie kinetyczne dla warunków izotermicznych i warunków nieizotermicznych. Wpływ transportu masy i transportu ciepła w ziarnie katalizatora na przebieg procesu opisano za pomocą współczynnika wykorzystania powierzchni η. Podano równanie opisujące ten współczynnik dla warunków izotermicznych i nieizotermicznych. Druga część pracy dotyczy zastosowania teorii. Przy ciągłej zmianie składu oczyszczanego gazu ujęcie ilościowe nie bardzo jest możliwe. Teorię zastosowano do jakościowej analizy procesu na podstawie wyników doświadczalnych. Spełnienie kinetyki I-rzędu oznacza, że stopień przemiany domieszek nie zależy od ich stężenia początkowego. Nieizotermiczność ziarna katalizatora przejawia się w ten sposób, że obserwowana szybkość procesu na dużych ziarnach porowatych katalizatorów może być wyższa niż szybkość reakcji w obszarze kinetycznym. Różnica temperatury pomiędzy ziarnami katalizatora i przepływającym gazem powoduje, że reaktor może pracować stabilnie przy zmiennych stężeniach domieszek i temperatury w dosyć szerokich zakresach. Wykazano też, że domieszki spalające się łatwo mogą korzystnie wpływać na przemianę domieszek spalających się trudno .

2

Destrukcyjne utlenianie acetonu, octanu n-butylu i toluenu w mieszaninie w reaktorze koronowo-katalitycznym

Straszko J, Parus W, Paterkowski W

Przemysł Chemiczny

|

2013

|

T. 92, nr 11

2100-2103

PL

Do utleniania acetonu, octanu n-butylu i toluenu w reaktorze hybrydowym koronowo-katalitycznym stosowano zasilacz i reaktor własnej konstrukcji oraz oryginalny katalizator o składzie 45% mas. MnO2, 30% mas. Fe2O3 i 25% mas. CuO. Stężenia domieszek na wlocie wynosiły 2,176–2,267 g/m3 (aceton), 0,745–0,805 g/m3 (octan n-butylu) oraz 1,333–1,511 g/m3 (toluen). Napięcie zasilania było stałe i wynosiło 15 kV, natomiast częstotliwość prądu zmieniano w granicach 0,8–1,6 kHz. Uzyskane maksymalne sumaryczne stopnie przemiany domieszek wyniosły dla acetonu 0,993, dla octanu n-butylu 1 i dla toluenu 0,970.

EN

Mixts. of Me2CO, AcOBu and PhMe were oxidized with air over a MnO2/Fe2O3/CuO catalyst in a hybrid corona-catalytic reactor (catalyst mass 4 g, gas flow rate 260 L/h). The max. degrees of oxidative destruction of the org. compds. were 0.993, 1 and 0.970, resp.

3

Kinetyka reakcji spalania domieszek organicznych na katalizatorach niskotemperaturowych

Straszko J., Parus W., Paterkowski W.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2013

|

Nr 6

561--562

PL

Zbudowano stanowisko doświadczalne umożliwiające wykorzystanie tzw. viatru jonowego do intensyfikacji procesu suszenia konwekcyjnego. Określono szybkości przebiegu pierwszego okresu suszenia wybranych materiałów roślinnych w temperaturze pokojowej podczas odwadniania próbek N polu elektrycznym o natężeniu 328+527 kV m-1 i w warunkach suszenia konwekcyjnego przy przepływie powietrza ze średnią prędkością 0,1 m-s-1. Stwierdzono, że zastosowanie pola elektrycznego prowadzi do zwiększenia szybkości parowania wody z materiału 1,6-4,5-krotnie w stosunku do szybkości suszenia wyłącznie strumieniem powietrza.

EN

An experimental system has been assembled for utilization of so-called ionic- wind for the enhancement of convective drying process. The samples of several plant materials were dehydrated at average air velocity of 0.1 m.s-1 and ambient temperature in the electric field of strength equal to 328+527 kVm and in the regular convective drying performed as a reference process. The water evaporation rates within the first period of drying have been assessed. It was stated that the application of electric field may accelerate dehydration rate by 1.6:4.5 times in relation to the traditional convective process.

4

Destrukcyjne utlenianie domieszki toluenu w powietrzu w reaktorze koronowym i reaktorze hybrydowym, koronowo-katalitycznym

Parus W., Paterkowski W., Straszko J.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2013

|

Nr 4

361--363

PL

Przedstawiono wyniki badań destrukcyjnego utleniania domieszki toluenu w powietrzu w reaktorze koronowym i reaktorze hybrydowym, koronowo - katalitycznym. Stosowano zasilacz i reaktory własnej konstrukcji oraz katalizator (4 g) o składzie 45% mas. Mn02 + 30% mas. Fe203 +25 % mas. CuO, otrzymany w laboratorium autorów. Pomiary wykonano przy różnych parametrach pracy zasilacza. Napięcie zasilania zmieniano w zakresie 13,2÷13,6 kV a częstotliwość prądu w przedziale 0 ÷ 1,8 kHz. Stężenia toluenu zmieniano w zakresie 0,78+7,20 g/m3, a przepływ gazu w granicach 520÷1475 dm3/h. Ustalono, że zależnie od parametrów zasilania, objętościowego przepływu gazów i temperatury gazów uzyskuje się w reaktorze koronowym stopnie destrukcji toluenu do produktów nietoksycznych (C02 i H2O) w zakresie 0,178÷0,755, a w reaktorze hybrydowym koronowo-katalitycznym w granicach 0,29÷0,958. Stwierdzono, że wzrost częstotliwości pracy generatora powoduje zwiększenie stopnia przemiany w obu typach reaktorów. Natomiast zwiększenie objętościowego przepływu gazów skutkuje obniżeniem stopnia przemiany tej domieszki.

EN

Research results dealing with the destructive oxidation of toluene admixture in air using a corona and hybrid corona - catalytic reactors are presented. A generator and reactors of authors’ own design and catalyst (4 g) of composition 45 wt. % Mn02, 30 wt. % Fe203 and 25 wt. % CuO obtained in authors own laboratory were used. The measurements were performed for different parameters of generator operation. A generator voltage varied in a range from 13.2 to 13.6 kV, whereas current frequency in a range of 0.4÷1.8 kHz. The toluene concentration was changed in a range 0.78÷7.20 g/m3 and gas flow rate within a range 520÷1475 Ndm3/ h. It was established that depending on generator parameters, volume gas flow rate and gas temperature, the destruction degree of toluene to non-toxic products (C02 i H2O) achieved for the corona and hybrid corona - catalytic reactors were in a range of 0.178÷0.755 and 0.29÷0.958, respectively. It was found that the increase of generator operational frequency caused the enhancement of toluene conversion degree for both types of reactors. On the other hand, the increase of volume gas flow rate resulted in the decrease of toluene conversion degree.

5

Spalanie domieszki octanu etylu w powietrzu na katalizatorach tlenkowych

Parus W., Paterkowski W.

Przemysł Chemiczny

|

2011

|

T. 90, nr 4

574-579

6

Oczyszczanie powietrza od lotnych związków azotoorganicznych i siarkoorganicznych w reaktorze koronowym

Paterkowski W., Parus W.

Problemy Ekologii

|

2009

|

R. 13, nr 4

191-198

PL

W pracy przedstawiono wyniki wstępnych badań procesu destrukcyjnego utleniania wybranych lotnych związków złowonnych, siarkoorganicznych i azotoorganicznych w układzie generator - reaktor koronowy, zbudowanym w naszym laboratorium. Jako modelowe domieszki powietrza stosowano izobutyloaminę, pirydynę i 2,5-dimetylotiofen. Badania przeprowadzono w szerokim zakresie zmian stężenia tych związków w powietrzu oraz mocy zasilania reaktora. Uzyskano wysokie stopnie destrukcji dwóch badanych związków, pirydyny sięgający do 93% i 2,5 dimetylotiofenu do 100% w przypadku 2,5-dimetylotiofenu. Jedynie w przypadku izobutyloaminy efektywność procesu była niższa i wynosiła do 42%. Stopień destrukcji zanieczyszczenia zależał od mocy zasilania reaktora i stężenia domieszki w gazach. Ustalono, że destrukcyjne utlenianie tego typu połączeń w reaktorze koronowym może prowadzić do tworzenia się małych ilości produktów ich niepełnego spalania lub produktów wtórnych. Uzyskane wynik badań wskazują wstępnie na możliwość zastosowania tej metody do oczyszczania (dezodoryzacji) powietrza i gazów odlotowych od tego typu zanieczyszczeń.

EN

The results of the preliminary investigations on the destructive oxidation of chosen volatile ill-smelling organosulphur and organonitrogen compounds in the generator-corona discharge reactor system, manufactured in the our laboratory, are presented in the paper The isobutyloamine, pyridine and 2,5-dimethylthiophene were used as the model organonitrogen and organosulphur compounds. The measurements were carried in a wide range of parameters of the process such as initial concentration of pollutant in air and power supply to the corona reactor. The high efficiency of removal of two investigated pollutants from the air was obtained. The highest destruction degree of pyridine was of 93 % and 2,5-dimethylthiophene was of 100%. Only in the case of isobutyloamine the destruction degree was lower, about of 42%. The destruction degree depended on initial concentration of the pollutant and on power supply to the corona reactor. It has been stated that destructive oxidation of used compounds in the corona reactor can leads to formation of small amounts of partially oxidaized and different secondary products. The results of the investigations initially indicated that this method can be applied for the purification (deodorisation) of air and waste gases, which are contaminated with organosulphur and organonitrogen compounds.

7

Destructive oxidation of ethanol in the corona discharge reactor

Paterkowski W., Parus W., Kalisiak S.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2009

|

Vol. 11, nr 4

57-62

EN

The results of investigation of ethanol destructive oxidation (model aliphatic alcohol) in a corona discharge reactor are presented. The process was performed at the temperature of 303 K in the corona discharge generator - the reactor system manufactured in our laboratory. The process temperature was kept constant by cooling down the reactor with a stream of air. The measurements were carried out using the following process parameters: the inlet ethanol concentration in the stream of gases in the range of 0.0028 to 0.132 mol/m3 (0.128 ÷ 6.086 g/m3), the gas flow velocity in the range of 0.15-0.33 m3/h (space velocity in the range of 1220 ÷ 2680 m3/(m3R źh)) and the power supply to the reactor ranged from 1.6 to 86.4 W. The active volume of the reactor was 1.23ź10-4 m3. The phenomenological method was applied for the description of the process. It was based on the assumptions that the reaction rate can be described by the first order equation in relation to the ethanol concentration and the design equation of flow tubular reactor can be applied for the description of corona reactor. The usefulness of this model was estimated using statistical methods for the analysis of the experimental results. The Statistica 6.0 software was used for this application. The first stage of this analysis showed the dependencies between the considered variables, whereas the second stage was to find the equations describing the influence of the selected process parameters on the rate of ethanol destruction. The parameters of A and B of apparent constant rate equation given in the form of Z = Aźexp(-B/P) were also determined. The results of the investigations indicated that the applied corona discharge generator - reactor system assures a high efficiency of purification of the air and industrial waste gases contaminated by ethanol. The ethanol destruction degree of αi = 0.9 was obtained at the power supply to the reactor amounting to 650 kW/m3R per unit of its active volume. The final products of the reaction were only the harmless carbon dioxide and water vapour. It has been stated that the rate of the destructive oxidation of ethanol reaction is well described by the first order equation in relation to the ethanol concentration. Under isothermal conditions, the reaction rate also depends on the power supply to the reactor. This dependence is well described by the empirical equation Z = 3,233źexp(-82,598/P). The obtained results also indicated that the method of destructive oxidation of ethanol in the corona discharge reactor can be useful for the removal of ethanol and probably other aliphatic alcohols from different gases. The described method of calculation of the real rate of the process can be successfully used in the design of corona discharge reactors applied for such processes.

8

Catalytic oxidation of organic pollutants

Parus W.J., Paterkowski W.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2009

|

Vol. 11, nr 4

30-37

EN

The paper presents the results of the measurements of the catalytic activity of V2O5/TiO2 and MoO3/TiO2 catalysts (8,10,12 and 15 wt % of V2O5 or MoO3 on TiO2 - anatase, respectively), prepared in our laboratory, in the complete oxidation (combustion) process of chosen volatile organic pollutants of the air such as methanol and n-butyl acetate. The activity of these catalysts was compared with the activity of industrial catalysts: supported platinum - Pt-p (0.15 wt % of Pt on γ-Al2O3) and MCA (15 wt % of CuO and 6 wt % of ZnO on γ-Al2O3). The investigations were carried out in the kinetic region (powder of the catalysts with the diameter in the range of 1.02-1.2ź10-4 m) and for the chosen catalysts also in the diffusion region (the grains of the catalysts having the diameter of 2.5ź10-3 m). On the basis of the obtained results the analysis of the process was performed. It has been stated that reaction rate is well-described by the first order equation in relation to the methanol or n-butyl acetate concentration. On the basis of the obtained results in the kinetic region for all the applied catalysts the parameters of Arrhenius equation were determinated. The comparison of the results for the kinetic region with the results for the diffusion region for the chosen catalysts allowed the calculation of the effective coefficients of diffusion. The parameters of Arrhenius equations as well as the effective coefficients of diffusion show a good correlation with the values obtained for the catalytic combustion of other organic pollutants of the air. The measurements were carried out using a flow tubular reactor. The flow rate of the reaction mixture was kept constant 20 dm3/h (5.56ź10-6 m3/s) in each test, using the space velocity of 20 s-1. It has been stated that the use of the applied catalysts led to the almost total oxidative destruction of both pollutants. Only H2O and CO2 were found as the final products of the reaction. The complete oxidation of the methanol process runs at the lower temperature than that of the complete oxidation process of n-butyl acetate. The most active at the combustion of methanol was the Pt-p catalyst. It demonstrates a comparable activity to molybdenum - titanium catalysts and the slightly lower activity than vanadium - titanium catalysts in the combustion of the n- butyl acetate process. The MCA catalyst was less active than the others in the oxidation of both compounds. The structures of the catalysts were tested using the X -ray analysis (XRD), infrared spectroscopy and scanning microscopy (SEM). The results of the investigations show that V2O5/TiO2 and MoO3/TiO2 catalysts, especially the most active of them the 8% V2O5/TiO2 catalyst can be used in industrial systems for the purification of the air and industrial waste gases with VOCs, replacing the more expensive noble metals supported catalysts.

9

Determination of organic compounds from phosphoric acid production by the extraction method

Westerlich S., Jagodziński T. S., Paterkowski W., Jagodzińska E.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2005

|

Vol. 7, nr 4

55-59

EN

In order to detect the potential source of ill-smelling compounds, all stages of the phosphoric acid production carried out by the wet method have been monitored for the presence of organic compounds. The investigation has included the leaching of phosphorites, the extraction of sulfuric and phosphoric acids, and the leaching of phosphogypsum. The stack gases have also been analyzed.

10

Corona - discharge degradation of ill-smelling substances evolved from the production of phosphoric acid

Westerlich S., Jagodziński T. S., Paterkowski W., Jagodzińska E., Kalisiak S.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2005

|

Vol. 7, nr 4

51-54

EN

Some attempts at applying corona reactor for the elimination of ill-smelling foulants arising in the course of phosphoric acid production by extraction were made. The investigations included preliminary tests for the employment of the reactor in the degradation of sulfur compound models and in the cleaning of stack gases.

11

Kinetyka destrukcyjnego utleniania octanu n-butylu w reaktorze koronowym

Paterkowski W., Parus W.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2003

|

T. 24, z. 2

311-318

PL

Przedstawiono wyniki badań makrokinetyki destrukcyjnego spalania octanu n-butylu w reaktorze koronowym. Wykazano, że szybkość tej reakcji można opisać równaniem I rzędu względem stężenia octanu. Szybkość procesu w warunkach izotermicznych zależy od mocy przyłożonej do reaktora. Zależność tę opisuje równanie określające pozorną stałą szybkości reakcji Z = Aexp(B/P). Wyznaczono parametry tego równania.

EN

Experimental results of the investigations of the destructive oxidation of n-butyl acetate macrokinetics in the corona discharge reactor were described. It has been shown that the rate of the reaction can be described by a first order equation in relation to n-butyl acetate. In the isothermal conditions, the rate of the process depends on the power supply the reactor. The dependence of the rate of the process on the power supply is well described with the equation Z = Aexp(B/P). For the reaction investigated, the parameters of this equation were determined.

12

Destrukcyjne utlenianie propolu-2 w reaktorze koronowym

Kalisiak S., Paterkowski W.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2001

|

T. 22, z. 3

493-503

PL

Przedstawiono wyniki badań destrukcyjnego utleniania propanolu-2 z zastosowaniem reaktora koronowego i kilku wybranych układów elektrod. Badania wykazały dużą sprawność spalania alkoholu izopropylowego, dochodzącą do 95%, a produktami reakcji były ditlenek węgla i woda. Uzyskane wyniki wskazują także na znaczną efektywność proponowanych układów elektrod oraz wskazują, że jednym z najistotniejszych parametrów tego procesu jest właściwe uformowanie strefy reakcji.

EN

The concept and practical realisation of corona discharge reactor for destruction isopropyl alcohol were presented in this paper. A new electrode systems made in our laboratory was applied for oxidate destruction of isopropyl alcohol. The experimental results shown high efficiency of the reactor in destruction of isopropyl alcohol. The degree of destruction achieved the value of 95%. If has been found that only carbon dioxide and water vapour were the products of the reaction. The results of measurements indicated also high efficiency of electrode systems of corona discharge reactor which was used in the experiments. They showed also that a very important factor is the shape of reaction zone.

13

Destrukcja octanu n-butanu w reaktorze koronowym

Paterkowski W.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2001

|

T. 22, z. 2

239-249

PL

Przedstawiono koncepcję oraz sposób wykonania reaktora koronowego przeznaczonego do destrukcji toksycznych domieszek powietrza. Jest to nowatorska idea generatora wyładowań koronowych oraz reaktora właściwego. Badania wykazały dużą wydajność destrukcji modelowej toksycznej domieszki powietrza - octanu n-butylu, sięgającą ok. 95%. Produktami reakcji są dwutlenek węgla i woda. Uzyskane wyniki wskazują także na dużą efektywność energetyczną przedstawionego układu generator-reaktor, a równania opisujące sprawność destrukcji octanu n-butylu w funkcji wybranych parametrów procesu mogą stanowić podstawę do projektowania tego typu procesów.

EN

The concept and practical realisation of corona discharge reactor for destruction air pollutants were presented in this paper. The new, made in our laboratory corona discharge generator-reactor set was applied for oxidate destruction of n-butyl acetate. The experimental results shown high efficiency of the reactor in destruction of n-butyl acetate reaching the value of 95%. If has been found that only carbon dioxide and water vapour were the products of the reaction. The results obtained indicated also high energy efficiency of corona discharge generator-reactor set which was used in the experiments. The obtained equations describing of degree of destruction of pollutant as a function of chosen process parameters can be applied for design of such kind of processes.