Czasopismo | PRZEMYSŁ CHEMICZNY | Rocznik 2018 - zeszyt 2

Badania kinetyki procesu zgazowania z wykorzystaniem metod termowolumetrycznej i termograwimetrycznej

Study on gasification kinetics by thermovolumetric and thermogravimetric methods

10.15199/62.2018.2.6

Grzegorz Czerski

nr katalogowy: 112280
10.15199/62.2018.2.6

Streszczenie

Omówiono wyniki badań kinetyki procesu zgazowania z wykorzystaniem metody termowolumetrycznej jak i termograwimetrycznej. W przypadku metody termowolumetrycznej badania prowadzono na unikatowej instalacji opracowanej przez AGH, zarówno dla węgli jak i ich karbonizatów. Pomiary wykonano w warunkach izotermicznych (w zakresie temp. 850–950°C) pod ciśnieniem 0,1–1,1 MPa, a jako medium zgazowujące stosowano parę wodną oraz ditlenek węgla. Metoda ta umożliwiała sporządzenie krzywych kinetycznych tworzenia najważniejszych produktów zgazowania, czyli wodoru, tlenku i ditlenku węgla oraz metanu, a także wyznaczenie stałych szybkości jak również formalnych parametrów kinetycznych reakcji zgazowania. Przebiegi krzywych kinetycznych tworzenia gazowych produktów dla węgla różniły się od tych dla karbonizatu. Węgiel cechował się większą szybkością zgazowania, a tym samym krótszym czasem reakcji i w konsekwencji wyższą reaktywnością, o czym świadczą też niższe wartości energii aktywacji reakcji zgazowania. Z kolei badania termograwimetryczne prowadzono w warunkach nieizotermicznych dla zgazowania ditlenkiem węgla, a ich głównym celem była analiza wpływu warunków wytwarzania karbonizatu na proces zgazowania. Badania przeprowadzono dla karbonizatów wytworzonych w atmosferze argonu przy różnych szybkościach ogrzewania, które po schłodzeniu ogrzewano w atmosferze CO2 (zgazowanie pośrednie) oraz dla karbonizatów utworzonych podczas ogrzewania w atmosferze CO2 i niechłodzonych (zgazowanie bezpośrednie). Na podstawie wyników pomiarów opracowano krzywe konwersji, obliczono parametry kinetyczne a uzyskane rezultaty potwierdziły różnice w reaktywności karbonizatów uzyskanych w/w sposobami.

Abstract

Two Polish coals and their carbonizates were gasified at 850–950°C under 0.1–1.1 MPa with H2O or CO2 to study kinetics of the process by thermovolumetric and thermogravimetric methods. The reaction orders, pre-expotential factors and activation energies were detd. The parent coals were more reactive than their carbonizates. The carbonizates prepd. in situ were more reactive than those prepd. ex situ.

Bibliografia

[1] G. Czerski, T. Dziok, A. Strugała, S. Porada, Przem. Chem. 2014, 93, 1393.
[2] X. Yujie, Z. Guiyan, C. Haisheng, D. Binlin, T. Chunqing, Int. J. Hydrogen Energ. 2012, 37, 11805.
[3] C. Higman, State of the gasification industry - Worldwide Gasification Database 2014 Update. Gasification Technology Conference, Washington DC, 29 pażdziernika 2014 r.
[4] A. Strugała, G. Czerski, Przem. Chem. 2012, 91, 2181.
[5] S. Porada, T. Dziok, G. Czerski, P. Grzywacz, A. Strugała, Gospod. Surowcami Min. 2017, 33, nr 1, 5.
[6] A. Smoliński, Energ. Convers. Manage. 2011, 52, 37.
[7] G. Czerski, K. Zubek, P. Grzywacz, GeoScience Engineering 2016, 62, nr 2, 17.
[8] S. Porada, G. Czerski, P. Grzywacz, T. Dziok, D. Makowska, E3S Web of Conferences 2017, 14, 02005
[9] S. Porada, G. Czerski, T. Dziok, P. Grzywacz, D. Makowska, Fuel Process. Technol. 2015, 130, 282.
[10] S. Porada, G. Czerski, P. Grzywacz, T, Dziok, D. Makowska, Przem. Chem. 2014, 93, 2059.
[11] S. Porada, G. Czerski, P. Grzywacz, D. Makowska, T. Dziok, Thermochim. Acta 2017, 653, 97.
[12] D.P. Ye, J.B. Agnew, D.K. Zhang, Fuel 1998, 77, 1209.
[13] C.Z. Li, Fuel 2007, 86, 1664.
[14] M.J.G. Alonso, A.G. Borrego, D. Alvarez, R. Menendez, Fuel 1999, 78, 1501.
[15] E. Lester, M. Cloke, Fuel 1999, 78, 1645.
[16] A. Caudrat, A. Abad, F. García-Labiano, P. Gayán, L.F. de Diego, J. Adánez, Chem. Eng. J. 2012, 195-196, 91.
[17] Q. Yan, J. Huang, J. Zhao, Ch. Li, L. Xia, Y. Fang, J. Therm. Anal. Calorim. 2014, 116, 519.
[18] T.F. Wall, G-S. Liu, H-w. Wu, D.G. Roberts, K.E. Benfell, S. Gupta, J.A. Lucas, D.J. Harris, Prog. Energ. Combust. 2002, 28, 405.
[19] D.G. Roberts, T.F. Wall, Fuel 2000, 79, 1997.
[20] B.B. Beamish, K.J. Shawa, K.A. Rodgersab, J. Newmanc, Fuel Process. Technol. 1998, 53, 243.
[21] L. Chun-Zu, Fuel 2013, 112, 609.
[22] Z. Zhu, Z. Ma, S. Lin, J. Ind. Eng. Chem. 1994, 45, 155.
[23] G. Czerski, K. Zubek, P. Grzywacz, S. Porada, Energ. Fuel 2017, 31, 815.
[24] W. Huo, Z. Zhou, X. Chen, Z. Dai, G. Yu, Bioresource Technol. 2014, 159, 143.
[25] G.O. Cakal, H. Yucel, A.G. Guruz, J. Anal. Appl. Pyrolysis 2007, 80, 262.
[26] H.H. Rafsanjani, E. Jamshidi, Chem. Eng. J. 2008, 140, 1.
[27] S. Li, Y. Cheng, Fuel 1995, 74, 456.
[28] J.E. House, Principles of chemical kinetics, Academic Press, 2007
[29] G.I. Senum, R.T. Yang, J. Therm. Anal. 1977, 11, 445.
[30] R. Weber, J. Energy. Inst. 2008, 81, 226.
[31] Y.K. Rao, B.P. Jalan, Metall. Mater. Trans. 1972, 3, 2465.
[32] K.J. Huttinger, O.W. Fritz, Carbon 1991, 29, 1113.
[33] A.A. Lizzio, H. Jiang, L.R. Radovic, Carbon 1990, 28, 7.
[34] M. Zhong, S. Gao, Q. Zhou, J. Particuol. 2016, 25, 59.
[35] S.K. Kim, C.Y Park, J.Y Park, S. Lee, J.H. Rhu, M.H. Han, S.K Yoon, Y.W. Rhee, J. Ind. Eng. Chem. 2014, 20, 356.
[36] F. Wang, X. Zeng, Y. Wang, H. Su, J. Yu, G. Xu, Fuel 2016, 164, 403.
[37] D.G. Roberts, E.M. Hodge, D.J. Harris, J.F. Stubington, Energ. Fuel. 2010, 24, 5300.
[38] S.Q. Xu, Z.J. Zhou, G.S. Yu; F.C. Wang, Energ. Fuel 2009, 24, 1114.
[39] J.T. Ashu, N.Y. Nsakala, O.P. Mahajan, P.L. Walker Jr., Fuel 1978, 57, 250.
[40] P.R. Solomon, M.A. Serio, S.G. Heninger, ACS, Div. Fuel Chem., Prepr. 1986, 31 200.

Zeszyt


PRZEMYSŁ CHEMICZNY - e-zeszyt (pdf) 2018-2 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Open Access

Zeszyt

2018-2

Twój Koszyk

Zeszyt

Prenumerata

Open Access

Zeszyt

Czasopisma