Экспериментальное исследование кинетики термического разложения белорусских доломитов

Results of the experimental study of the kinetics of thermal decomposition of natural Belarusian dolomites are discussed. А kinetic equation of this process in the conditions of the performed experiments is determined. The energy activation and pre-exponential factor of the Arrhenius equation corresponding to the established kinetic equation are determined.Обсуждаются результаты экспериментальных исследований кинетики термического разложения природных доломитов Беларуси. Определено кинетическое уравнение, описывающее процесс термического разложения в условиях опытов. Определены энергия активации и предэкспоненциальный фактор аррениусовской зависимости, соответствующие установленному кинетическому уравнению

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ КАРБОНИЗАЦИИ ОКСИДА КАЛЬЦИЯ В ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

The results of experimental studies of kinetics of the reaction CaO + CO2 = CaСО2 performed at isothermal conditions at temperatures of 773, 873, 973 and 1123 K are being discussed. Pyrolysis gas, containing approximately 14.5% vol. of CO2 was fed during the experiments into the reaction zone, which housed the sample of calcinated dolomite. The extent of the reaction was determined from the weight gain of the sample kept at a constant temperature. Analysis of the data has shown that the kinetics of the CaO carbonation reaction is characterized by typical periods of heterogeneous processes, such as periods of induction, reaction acceleration and deceleration. The rate-determining step of the overall process for small degrees of conversion is a chemical reaction of CaO and CO2 . Activation energy and pre-exponential factor of the Arrhenius equation were estimated for this stage on the basis of the performed study. They are 29.6 kJ / mol and 0.36·10–1 min-1 (6.0·10–3 s-1 ) respectively. Обсуждаются результаты экспериментальных исследований кинетики реакции СаО + СО2 = СаСО2 , выполненные в изотермических условиях при температурах 773, 873, 973 и 1123 К. В опытах пиролизный газ, содержащий примерно 14,5 мас.% СО2 , подавался в реакционную зону, в которой размещался образец отожженного доломита. Степень протекания реакции определялась по приросту массы образца, выдерживаемого при постоянной температуре. Анализ полученных данных показал, что кинетика карбонизации СаО характеризуется наличием типичных для гетерогенных процессов периодов, таких как индукция, ускорение и замедление. Для малых степеней превращения стадией, определяющей скорость суммарного процесса, является химическое взаимодействие СаО и СО2 . Для данной стадии на основании выполненного исследования определены энергия активации (29,6 кДж/моль) и предэкспоненциальный фактор аррениусовской зависимости (0,36·10–1 мин-1 или 6,0·10–3 с-1).

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ ПУТЕМ ПИРОЛИЗА ПОД ДАВЛЕНИЕМ

The preliminary results of an experimental study of the effect of pressure on the formation of charcoal in the pyrolysis of birch chips are discribed. The experimental investigation was carried out at pressures of 0.1, 0.3, 0.5, 0.7 MPa and at heating rate of the order of 1 °C/min. The initial moisture content of the chips was 14.2 % by weight, and the dimensions – 17×8×6 mm. To investigate the effect of pressure on the pyrolysis process, a laboratory bench was designed and constructed. It was found that increasing the pressure from 0.1 to 0.7 MPa increases the yield of charcoal from 25.1 to 32.4 % by weight (relative to the dry weight of the starting material) and the carbon content from 89.1 % by weight at 0.1 MPa to 96.4 % by weight at 0.7 MPa. The calorific value of charcoal decreases from 34.86 MJ/kg at a pressure of 0.1 MPa to 30.23 MJ/kg at a pressure of 0.7 MPa. This is due to release of oxygen-containing components from the porous coal structure, which have higher calorific value than pure carbon. Reduction of charcoal heat combustion with decrease in the amount of oxygencontaining components confirms conclusion that their calorific value exceeds the calorific value of pure carbon.Описаны предварительные результаты экспериментального исследования влияния давления на образование древесного угля в процессе пиролиза березовой щепы. Экспериментальное исследование выполнено при давлениях 0,1, 0,3, 0,5, 0,7 МПа и скорости нагрева порядка 1 °С/мин. Исходная влажность щепы составляла 14,2 % вес., а размеры – 17×8×6 мм. Для исследования влияния давления на процесс пиролиза был разработан и сконструирован лабораторный стенд. Установлено, что повышение давления от 0,1 до 0,7 МПа увеличивает выход древесного угля от 25,1 до 32,4 % вес. (по отношению к сухой массе исходного вещества) и содержание углерода от 89,1 % вес. при 0,1 МПа до 96,4 % вес. при 0,7 МПа. Теплотворная способность древесного угля при этом снижается от 34,86 МДж/кг при давлении 0,1 МПа до 30,23 МДж/кг при давлении 0,7 МПа. Это обусловлено выходом из пористой структуры угля кислородосодержащих компонентов, обладающих более высокой теплотворной способностью по сравнению с чистым углеродом. Снижение теплоты сгорания древесного угля при уменьшении количества кислородсодержащих компонентов подтверждает то, что их теплотворная способность превышает теплотворную способность чистого углерода.