Korean Chemical Engineering Research, Vol.51, No.4, 493-499, August, 2013
비등온법에 의한 비산재 촤의 CO2 가스화 특성
Kinetic Studies of CO2 Gasification by Non-isothermal Method on Fly Ash Char
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초록
저급탄의 가스화에서 얻은 비산재를 활용하기 위한 목적으로 비산재의 열분해와 비산재 촤의 CO2 가스화반응에 대한 실험을 비등온의 승온 조건(10, 20, 30 ℃/min)에서 TGA를 이용하여 수행하였다. 비산재의 열분해 속도는 1차의 열분해 모델(Kissinger법)에 의해 해석하였지만, 비산재에 포함된 휘발분의 함량이 낮아 모델의 신뢰도는 낮게 평가되었다. 비산재 촤의 CO2 가스화반응에 대한 실험결과는 미반응핵 모델, 균일반응 모델 및 랜덤 기공 모델 등으로 해석하여 석탄 촤의 CO2 가스화반응 결과와 비교하였다. 저탄소가 함유된 비산재 촤(LG탄)는 200.8 kJ/mol의 활성화 에너지로 균일반응 모델의 의해 잘 모사되었으며, 고탄소가 함유된 비산재 촤(KPU탄)의 경우에는 198.3 kJ/mol의 활성화 에너지로 석탄 촤의 CO2 가스화 특성과 유사하게 랜덤 기공 모델의 의해 잘 모사되었다. 결과로서, 두 비산재 촤의 CO2 가스화반응에 대한 활성화 에너지는 큰 차이를 나타내지는 않았지만, 고정탄소의 함량에 따라 적용할 수 있는 모델이 다르다는 것을 확인할 수 있었다.
For the purpose of utilizing fly ash from gasification of low rank coal, we performed the series of experiments such as pyrolysis and char-CO2 gasification on fly ash by using the thermogravimetric analyzer (TGA) at nonisothermal heating conditions (10, 20 and 30 ℃/min). Pyrolysis rate has been analyzed by Kissinger method as a first order, the reliability of the model was lower because of the low content of volatile matter contained in the fly ash. The experimental results for the fly ash char-CO2 gasification were analyzed by the shrinking core model, homogeneous model and random pore model and then were compared with them for the coal char-CO2 gasification. The fly ash char (LG coal) with low-carbon has been successfully simulated by the homogeneous model as an activation energy of 200.8kJ/mol. In particular, the fly ash char of KPU coal with high-carbon has been successfully described by the random pore
model with the activation energy of 198.3 kJ/mol and was similar to the behavior for the CO2 gasification of the coal char. As a result, the activation energy for the CO2 gasification of two fly ash chars don’t show a large difference, but we can confirm that the models for their CO2 gasification depend on the amount of fixed carbon.
- IEA, World energy outlook, International Energy Agency (2007)
- Wood DA, Nwaoha C, Towler BF, J. Nat. Gas Sci. Eng., 9, 196 (2012)
- Kopyscinski J, Schildhauer TJ, Biollaz SMA, Fuel, 89(8), 1763 (2010)
- ASIACHEMTM - The Coal Chemical Consultancy (2010)
- Ordorica-Garcia G, Douglas P, Croiset E, Zheng LG, Energy Conv. Manag., 47(15-16), 2250 (2006)
- Gnanapragasam N, Reddy B, Rosen M, Energy Conv. Manag., 50(8), 1915 (2009)
- Trommer D, Steinfeld A, Energy Fuels, 20(3), 1250 (2006)
- Blissett RS, Rowson NA, Fuel., 97, 1 (2012)
- Ahmaruzzaman M, Prog. Energy Combust. Sci., 36, 327 (2010)
- Kim SJ, Lee CG, Song PS, Yun JS, Kang Y, Kim JS, Choi MJ, J. Korean Ind. Eng. Chem., 14(5), 634 (2003)
- Kissinger HE, Anal. Chem., 29, 1702 (1957)
- Molina A, Mondragon F, Fuel, 77(15), 1831 (1998)
- Kang SH, Ryu JH, Park SN, Byun YS, Seo SJ, Yun Y, Lee JW, Kim YJ, Kim JH, Park SR, Korean Chem. Eng. Res., 49(1), 114 (2011)
- Miura K, Silveston LP, Energy Fuels., 3, 243 (1989)
- Sangtong-Ngam K, Narasingha H, Thammasat Int. J. Sc. Tech., 13, 16 (2008)
- Fermoso J, Gil MV, Pevida C, Pis JJ, Rubiera F, Chem. Eng. J., 161(1-2), 276 (2010)
- Liu H, Luo CH, Kaneko M, Kato S, Kojima T, Energy Fuels, 17(4), 961 (2003)
- Ochoa J, Cassanello MC, Bonelli PR, Cukierman AL, Fuel Process. Technol., 74(3), 161 (2001)
- Sun ZQ, Wu JH, Zhang DK, Energy Fuels, 22(4), 2160 (2008)
- Zhang L, Huang J, Fang Y, Wang Y, Energy Fuels., 20 (2006)