Magnetschwebewaage mit Gasanalysegeräten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Druck-Magnetschwebewaage wurde beschafft für die Bestimmung der Reaktionskinetik von festen, biogenen und fossilen Energierohstoffen und Brennstoffen insbesondere unter den Reaktionsbedingungen der Hochdruck-Flugstromvergasung. Darüber hinaus war die Untersuchung der thermischen Stabilität von Ionischen Fluiden geplant. Der Druck-Thermowaage, pTGA, wurde zunächst mit einer Gasanalytik komplettiert (Gaschromatographie, GC, und Massenspektrometer, MS). Weiterhin wurde ein System zur Wasserdampfbeaufschlagung installiert. In ersten Untersuchungen wurde der Einfluss der Betriebsparameter Gasvolumenstrom, Inertgas Art, Probenmasse und Tiegelgeometrie bei der Bestimmung der Kinetik für die Boudouard- Reaktion auf das Messergebnis systematisch untersucht. Die beiden erst genannten Parameter zeigen keinen Einfluss auf das Messergebnis. Die Probenmenge hat einen erheblichen Einfluss auf das Messergebnis. Erst für Probenmengen unterhalb 10 mg und bei Einsatz eines Tiegels mit maximaler Querschnittsfläche konnten reproduzierbare Ergebnisse ermittelt werden. Die Auswertung der Rohdaten wurde im Bereich 20-50% Umsatz vorgenommen, die Messdaten stimmen sehr gut mit Literaturdaten überein. Als Referenzbrennstoff wurde ein bei 1200°C pyrolysierter Holzkoks eingesetzt. In ersten Versuchen wurde gezeigt, dass intrinsische Kinetikdaten nur im Temperaturbereich unterhalb ca. 900°C ermittelt werden können. Die bis zu einem CO2-Partialdruck von 10 bar gemessenen Kinetikdaten wurden über einen Langmuir-Hinshelwood-Ansatz beschrieben, bei dem auch die Inhibierung durch das Produktgas CO Berücksichtigung findet. Der Vergleich mit Literaturdaten zeigte eine gute Übereinstimmung. Die Kinetikdaten für die heterogene Wassergasreaktion, die im Bereich 0,3 bis 1,2 bar H2O-Partialdruck ermittelt wurden, zeigen eine starken Einfluss der H2-Produktgashemmung und liegen, wie in der Literatur beschrieben deutlich über den Daten für die Boudouard-Reaktion (bis zu Faktor 5). Untersuchungen mit einem Feststoff mit sehr geringer Reaktivität (Petcoke) ergaben bis zu einem CO2-Partialdruck von 25 bar belastbare Ergebnisse bzgl. intrinsischer Kinetik.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Entrained Flow Gasification for Biomass-Based Slurry. 10th European Conf. on Industrial Furnaces and Boilers (INFUB), 7.-10. April 2015 Proceedings ISBN 978-972-99309-7-3
T. Kolb, N. Djordjevic
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Tackling the challenges in modelling entrainedflow gasification of low-grade feedstock. Journal of the Energy Institute
Volume 89, Issue 4, November 2016, Pages 485-503
Thomas Kolb, Manfred Aigner, Reinhold Kneer, Michael Müller, Roman Weber, Neda Djordjevic
