Análisis Cinético Termogravimétrico de la Gasificación de Desechos No Reciclables de CO con Catalizadores Usando el Método de Coats-Redfern
Autores: Al-Moftah, Ahmad Mohamed S. H.; Marsh, Richard; Steer, Julian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis Cinético Termogravimétrico de la Gasificación de Desechos No Reciclables de CO con Catalizadores Usando el Método de Coats-Redfern
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Dolomita
Olivino
Gasificación
Catalizador
Subcoal(tm)
Degradación térmica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
En el presente estudio, se determinó el efecto de la dolomita y la olivina como catalizadores en la gasificación de dióxido de carbono (CO) de un combustible sólido renovable recuperado candidato, conocido como Subcoal(tm). Se utilizó análisis termogravimétrico (TGA) para producir las curvas de TGA y termogravimetría derivada (DTG) para la reacción de gasificación a diferentes cargas del catalizador (5, 10, 15 % en peso). Los resultados de XRD mostraron que la proporción de cristalinidad en el polvo de Subcoal(tm) y en las cenizas fue del 42 % y del 38 %, respectivamente. Se estimaron las constantes de Arrhenius de la reacción de gasificación utilizando el método de ajuste de modelo Coats-Redfern (CR). Los resultados mostraron que el tiempo de reacción de pérdida de masa y la degradación térmica disminuyeron con el aumento del contenido de catalizador. La reacción de degradación para la conversión completa consiste principalmente en tres secuencias: deshidratación, desvolatilización y formación de carbón/ceniza. La cantidad total de degradación térmica de la muestra de Subcoal(tm) obtenida con dolomita fue menor que con olivina. En términos de análisis cinético, se compararon 19 modelos de mecanismo de reacción heterogénea en estado sólido mediante el método CR para identificar el modelo más aplicable al caso en consideración. Entre todos los modelos, G14 proporcionó una excelente linealidad para la dolomita y G15 para la olivina al 15 % en peso de catalizador. Ambos catalizadores redujeron la energía de activación a medida que aumentó la concentración. Sin embargo, la dolomita mostró una mayor eficiencia de gasificación de CO en la catálisis y una reducción en la energía de activación. Con una carga del 15 %, la energía de activación fue de 41.1 y 77.5 kJ/mol para la dolomita y la olivina, respectivamente. La calcinación del catalizador mineral es fundamental para mejorar la actividad mediante el aumento del área de superficie activa y el número de poros. A la luz de los hallazgos del estudio, la dolomita es un catalizador mineral adecuado para la gasificación de residuos no reciclables a escala industrial, como el Subcoal(tm).
Descripción
En el presente estudio, se determinó el efecto de la dolomita y la olivina como catalizadores en la gasificación de dióxido de carbono (CO) de un combustible sólido renovable recuperado candidato, conocido como Subcoal(tm). Se utilizó análisis termogravimétrico (TGA) para producir las curvas de TGA y termogravimetría derivada (DTG) para la reacción de gasificación a diferentes cargas del catalizador (5, 10, 15 % en peso). Los resultados de XRD mostraron que la proporción de cristalinidad en el polvo de Subcoal(tm) y en las cenizas fue del 42 % y del 38 %, respectivamente. Se estimaron las constantes de Arrhenius de la reacción de gasificación utilizando el método de ajuste de modelo Coats-Redfern (CR). Los resultados mostraron que el tiempo de reacción de pérdida de masa y la degradación térmica disminuyeron con el aumento del contenido de catalizador. La reacción de degradación para la conversión completa consiste principalmente en tres secuencias: deshidratación, desvolatilización y formación de carbón/ceniza. La cantidad total de degradación térmica de la muestra de Subcoal(tm) obtenida con dolomita fue menor que con olivina. En términos de análisis cinético, se compararon 19 modelos de mecanismo de reacción heterogénea en estado sólido mediante el método CR para identificar el modelo más aplicable al caso en consideración. Entre todos los modelos, G14 proporcionó una excelente linealidad para la dolomita y G15 para la olivina al 15 % en peso de catalizador. Ambos catalizadores redujeron la energía de activación a medida que aumentó la concentración. Sin embargo, la dolomita mostró una mayor eficiencia de gasificación de CO en la catálisis y una reducción en la energía de activación. Con una carga del 15 %, la energía de activación fue de 41.1 y 77.5 kJ/mol para la dolomita y la olivina, respectivamente. La calcinación del catalizador mineral es fundamental para mejorar la actividad mediante el aumento del área de superficie activa y el número de poros. A la luz de los hallazgos del estudio, la dolomita es un catalizador mineral adecuado para la gasificación de residuos no reciclables a escala industrial, como el Subcoal(tm).