Расчет кинетических констант реакции газификации коксового остатка с учетом внутридифузионного торможения

Abstract

Методом термогравиметрического анализа проведено экспериментальное исследование кинетики газификации коксового остатка биомассы в углекислотной среде при варьировании размера частиц. Получены данные по изменению массы коксового остатка соснового опила в процессе газификации в интервале температур от 400 до 1000°C. Для условий эксперимента выполнен расчет эффективной константы скорости гетерогенной реакции, учитывающей влияние диффузии газа внутри пор частиц, и скорости газификации. В ходе расчета осуществлялся подбор значения энергии активации реакции взаимодействия коксового остатка с СО2 таким образом, чтобы расчетная кривая изменения массы совпадала с экспериментальными данными. Для условий экспериментов определены температурные границы кинетического, внутридиффузионного и внешнедиффузионного режимов газификации. Для определения границ использовалось отношение эффективной константы скорости реакции к кинетической константе скорости реакции и коэффициенту массопередачи диффузией.

An experimental study of the kinetics of gasification of biomass coke residue in a carbon dioxide medium was carried out by the method of thermogravimetric analysis with varying the particle size. Data on the change in the weight of the coke residue of pine sawdust during gasification in the temperature range from 400 to 1000°C were obtained. For the experimental conditions, the calculation of the effective reaction rate constant, which takes into account the influence of gas diffusion inside the pores of the particles, and the rate of gasification is performed. In the course of the calculation, the value of the activation energy of the reaction of interaction of the coke residue with CO2 was selected so that the calculated curve of mass change coincided with the experimental data. For the experimental conditions, the temperature boundaries of the kinetic, internal diffusion and external diffusion modes of gasification are determined. The boundaries were determined using the ratio of the effective reaction rate constant to the kinetic reaction rate constant and to the diffusion mass transfer coefficient.