MODEL RÓWNOWAGOWY PROCESU ZGAZOWANIA WĘGLA PARĄ WODĄ

Joural of Sustaiable Miig ISSN 300-36 Polskojęzycza wersja drukowaa (wtóra wersja J. Sust. Mi.) STRONA INTERNETOWA jsm.gig.eu J. Sust. Mi. Vol. (03) No str. MODEL RÓWNOWAGOWY PROCESU ZGAZOWANIA WĘGLA PARĄ WODĄ Magdalea Cema-Balewicz M. Jacek Łączy Adam Smoliński Sebastia Iwaszeko Główy Istytut Górictwa e-mail:mcema@gig.eu Streszczeie Zgazowaie węgla to złożoy roces astęczo-rówoległych reakcji chemiczych zachodzących w odwyższoej temeraturze między częścią orgaiczą substacji węglowej a czyikiem zgazowującym. W modelowaiu rocesu zgazowaia węgla stosowae są dwa odejścia: rówowagowe i kietycze. Metody wyzaczaia rówowagi termodyamiczej moża odzielić a dwie gruy: metody stechiometrycze oraz metody iestechiometrycze. W artykule zarezetowao model rówowagowy rocesu zgazowaia węgla arą wodą oracoway dla ekserymetu rzerowadzoego w skali laboratoryjej (Smoliński 008 0). W racy rozwiięto kocecję odziału układu reakcyjego a dwie strefy w których wyik jedego z etaów staowi dae wejściowe do kolejego. W oarciu o odstawowe rawa fizykochemicze oszacowao skład mieszaiy gazów. Obliczoa zawartość gazów w mieszaiie ozostaje w dobrej korelacji z wyikami ekserymetu. Słowa kluczowe model rówowagowy zgazowaie węgiel. WPROWADZENIE Zgazowaie węgla jest ciągiem rzemia termochemiczych zachodzących w odwyższoej temeraturze między częścią orgaiczą substacji węglowej a czyikiem zgazowującym takim jak: tle ara woda owietrze ditleek węgla. Celem rocesu jest rodukcja aliwa gazowego gazu sytezowego który zajduje szerokie zastosowaie rzemysłowe główie w sytezie chemiczej. Na właściwości eergetycze otrzymaego gazu wływa rzede wszystkim rodzaj użytego czyika zgazowującego i arametry rocesu takie jak: temeratura i ciśieie (Smoliński 00; Rauk 98). Proces zgazowaia to układ skomlikowaych astęczo- -rówoległych reakcji chemiczych (Golec Ilmurzyńska 008). Od stroy obliczeń chemiczych wyróżia się dwa odejścia do roblematyki modelowaia rocesu zgazowaia węgla: termodyamicze (modele rówowagowe) oraz kietycze (modele kietycze). W artykule odjęto róbę aalizy rocesu zgazowaia węgla kamieego arą wodą bazując a rozważaiach termodyamiczych. Modele rówowagowe oierają się a założeiu że szybkość oszczególych reakcji chemiczych i fizykochemiczych jest ieskończeie duża tak że układ ozostaje w rówowadze termodyamiczej. Pod ojęciem modelowaia rocesu zgazowaia rozumie się tu wyzaczaie składu rówowagowego gazu owstałego rzez działaie czyikiem zgazowującym a róbkę węgla. Skład rówowagowy mieszaiy reakcyjej to taki który ustaliłby się gdyby reagety ozostawały w bezośredim kotakcie rzez czas ieskończeie długi. Stężeia reagetów osiągają zatem w staie rówowagi wartości graicze (Golec Ilmurzyńska 008).. WYBRANE REACJE WYSTĘPUJĄCE W PROCESIE ZGAZOWANIA Przedstawioo reakcje chemicze tyowe dla rocesu zgazowaia węgla zakładając że rodukty reakcji ie zawierają wyższych związków orgaiczych oraz wyższych węglowodorów (Golec Ilmurzyńska 008; Białecka 008; Tomeczek 99). Są to: reakcje heterogeicze: C O () C O () C O (3) C O ( g) () C C (5) C (6) reakcje homogeicze: O (7) O (8) C (9) 3 C O (0) C O () C O O( g ) () Mimo wystęowaia w substacji orgaiczej węgla iych składowych oza ierwiastkowym węglem zakłada się że zasadicze reakcje zgazowaia węgla moża rozatrywać w odiesieiu do tego ierwiastka jako substratu. Taki so- Główy Istytut Górictwa 03

Magdalea Cema-Balewicz i i. / J. Sust. Mi. Vol. (03) No sób ostęowaia jest uzasadioy zaczym udziałem węgla ierwiastkowego a także otrzebą ewych uroszczeń rzy rozatrywaiu tak złożoych układów (Wasilewski 980). 3. BILANSOWANIE PROCESÓW ZGAZOWANIA WĘGLA Poiżej zamieszczoo rówaia bilasowaia ierwiastków w rocesie (ozaczka 99). Ilość oszczególych ierwiastków w aliwie (w rzeliczeiu a kmol aliwa) oblicza się z zależości: C 3 8 3 8 kmol C ( C) al C O N S W kmol aliwa W 9 3 8 3 8 kmol ( ) al C O N S W kmol aliwa O W 6 8 3 8 3 8 kmol O ( O) al C O N S W kmol aliwa N 3 8 3 8 kmol N ( N ) al C O N S W kmol aliwa (3) () (5) (6) Ilość oszczególych ierwiastków w czyiku zgazowującym (w rzeliczeiu a kmol czyika kowertującego) oblicza się z zależości: kmol C ( C) ko (7) kmol czyika kowertującego ( ) ko O kmol czyika kowertującego kmol (8) kmol O (9) ( O) ko O O kmol czyika kowertującego kmol N ( N) ko N (0) kmol czyika kowertującego Przy założeiu że w rocesie al kmoli aliwa reaguje z ko kmolami czyika kowertującego bilas oszczególych ierwiastków w gazie wyikowym będzie miał ostać: al ( C) al ( C) ko ko ( C) () al ( ) al ko ( ) ko ( ) () al ( O) al ko ( O) ko ( O) (3) al ( N) al ko ( N) ko ( N) () C O N W udział masowy w róbce węgla odowiedio ierwiastków: węgiel wodór tle azot oraz wilgoci; (C) al () al (O) al (N) al ilość oszczególych ierwiastków w aliwie (kmol ierwiastka/kmol aliwa) (C) ko () ko (O) ko (N) ko ilość oszczególych ierwiastków w czyiku kowertującym (kmol ierwiastka/kmol czyika kowertującego) (C) () (O) (N) ilość oszczególych ierwiastków w gazie sytezowym kmol ierwiastka; Oko ko O ko N ko udział molowy oszczególych gazów w czyiku kowertującym odowiedio ara woda ditleek węgla tleek węgla tle azot al ko ilości aliwa i czyika zgazowującego które rzereagowały ze sobą kmol.. PODSTAWY METODY OBLICZENIOWEJ Metody wyzaczaia rówowagi termodyamiczej moża odzielić a dwie gruy: metody stechiometrycze i metody iestechiometrycze. W metodach iestechiometryczych jako dae wejściowe rzyjmuje się: oczątkowy skład mieszaiy reakcyjej zbiór związków chemiczych wystęujących w roduktach wyrażeia określające otecjały termodyamicze każdego związku arametry stau rówowagi (temeratura ciśieie). Wyzaczeie składu rówowagowego mieszaiy olega w tej metodzie a zalezieiu takiej liczby moli każdego z reagetów która odowiada miimum otecjału termodyamiczego. W metodzie tej ie ma koieczości określaia reakcji chemiczych ai stałych rówowagi (Golec Ilmurzyńska 008). W metodach stechiometryczych jako dae wejściowe rzyjmuje się: oczątkowy skład mieszaiy reakcyjej zbiór związków chemiczych wystęujących w roduktach zbiór reakcji chemiczych wyrażeia określające stałą rówowagi oszczególych reakcji arametry stau rówowagi (temeratura ciśieie). Stechiometrycze metody obliczeń różią się między sobą ilością uwzględiaych związków chemiczych a tym samym zbiorem aalizowaych reakcji chemiczych oraz sosobem rozwiązywaia układu rówań ieliiowych (ozaczka 99). W artykule odwołao się do metody stechiometryczej a w szczególości bazowao a założeiach obliczeiowych zarooowaych rzez Gumza i Traustela. Gumz rozszerzył schemat obliczeiowy zaroooway rzez Traustela o dowoly skład aliwa oraz ciśieie wyższe od atmosferyczego (ozaczka 99). Przyjęto zatem że gaz wyikowy składa się wyłączie z cząsteczek: ditleku węgla tleku węgla metau wodoru ary wodej azotu. Gazy te owstają w wyiku odgazowaia węgla i w wyiku reakcji chemiczych oisaych oiższymi rówaiami: C (5) C O (6) C C (7) Układ składa się zatem wyłączie z atomów: węgla wodoru tleu azotu. Bazując a rawie Daltoa bilasie ierwiastków w rocesie zgazowaia oraz stałych rówowagi reakcji dla układu w staie rówowagi zaisao astęujące rówaia: 0 (8) C N O al al ko ( C ) ( ( C ) ( C ) ) 0 (9) ko ( ) ( ( ) al al ( ) ko ko ) 0 (30) ( O) ( ( O) ( O) ) 0 (3) al al al ko ( N ) ( ( N ) ( N ) ) 0 (3) al al ko ko

Magdalea Cema-Balewicz i i. / J. Sust. Mi. Vol. (03) No 3 (33) (3) O (35) C 3 (C) al () al (O) al (N) al ilość oszczególych ierwiastków w aliwie kmol ierwiastka/kmol aliwa; (C) ko () ko (O) ko (N) ko ilość oszczególych ierwiastków w czyiku kowertującym kmol ierwiastka/kmol czyika kowertujcego; (C) () (O) (N) ilość oszczególych ierwiastków w gazie wyikowym owstałym o zgazowaiu al kmoli aliwa ko kmolami czyika kowertującego kmol ierwiastka; C N O ciśieie cząstkowe odowiedio ditleku węgla tleku węgla wodoru metau azotu ary wodej atm; al ko ilość aliwa i czyika zgazowującego reagujących ze sobą kmol; 3 stałe rówowagi reakcji chemiczych. Istieje oadto związek między ciśieiem cząstkowym oszczególych gazów a bilasem ierwiastków w gazie wyikowym. Jeżeli rzyjmuje się że gaz wyikowy składa się tylko z takich substacji jak: ditleek węgla tleek węgla meta wodór ara woda azot zależości te moża zaisać astęująco: ( C) (36) C ( ) O (37) C ( O ) (38) O ( N ) (39) N liczba kmoli gazu wyikowego kmol; ciśieie rocesu atm. Przy założeiu że roces rzebiega od ciśieiem atmosferyczym i owstaje jede kmol gazu wyikowego rówaia (36) (39) uraszczają się do ostaci: ( C) (0) C ( ) () O C ( O) () O ( N) (3) Z ołączeia rówań (8) (35) i (0) (3) otrzymao astęujący układ rówań z ośmioma iewiadomymi: N 0 C N O ( ) ( ) al al ko ko O C ( C) ( C) al al ko ko C ( O) ( O) al al ko ko O ( N) ( N) al al ko ko N O C 3 () Dae wejściowe staowi skład róbki węgla (w rzeliczeiu a udziały masowe węgla wodoru tleu azotu oraz wilgoci) skład czyika kowertującego oraz temeratura i ciśieie rocesu. Ciśieie cząstkowe oszczególych gazów liczba moli aliwa i czyika zgazowującego staowi rozwiązaie układu rówań. Poieważ obliczeia rowadzoe są dla ciśieia atmosferyczego i rzy założeiu że owstaje kmol gazu wyikowego ciśieie cząstkowe gazów jest rówe udziałowi molowemu (objętościowemu) oraz liczbie moli oszczególych gazów w mieszaiie i i i (5) i ciśieie cząstkowe i-tego składika mieszaiy atm; i udział molowy i-tego składika w mieszaiie; i liczba kmoli oszczególych gazów kmol. 5. ESPERYMENT ZGAZOWANIA WĘGLA PARĄ WODNĄ We wcześiejszych racach rzedstawioo wyiki ekserymetów zgazowaia węgla arą wodą rowadzoych w skali laboratoryjej (Smoliński 008 0). Ekserymety rzerowadzae były w laboratoryjej istalacji złożoej z reaktora ze złożem stałym ieca oorowego omy wodej z geeratorem ary searatora wody rzeływomierza oraz chromatografu gazowego. Próbkę węgla (3 g) umieszczao w dolej części reaktora i ogrzewao do temeratury 973 w atmosferze azotu. Podczas racy reaktora kotrolowao ciśieie i temeraturę aujące w jego wętrzu. Po ustabilizowaiu się temeratury do reaktora wrowadzao arę wodą z rędkością rzeływu 533 0 cm 3 /s. Powstający w reaktorze gaz sytezowy dorowadzay był do searatorów chłodzoych wodą rzeływomierza oraz do mikrochromatografu gazowego za omocą którego co 9 s mierzoo automatyczie skład mieszaiy gazowej. Parametry fizykochemicze węgla oraz skład otrzymaego gazu rzedstawioo odowiedio w tabeli i. Średi skład gazu sytezowego obliczoo jako średią arytmetyczą wyików z daych rzedziałów czasowych (odrzucając oczątkowe i końcowe wyiki).

Magdalea Cema-Balewicz i i. / J. Sust. Mi. Vol. (03) No Tabela. Parametry fizykochemicze węgla (Smoliński 008) Nr róbki wilgoć (W) oiół (A) siarka (S) Udział masowy węgiel (C) wodór () azot (N) tle * (O) części lote (V) Cieło salaia kj/kg Temeratura siekaia Temeratura miękięcia Temeratura toieia Temeratura łyięcia 005 000 0085 0607 0036 0005 077 038 55 00 390 500 500 0096 00835 00088 060 00393 00076 038 0977 6 8 970 90 30 370 3 007 0070 009 06736 00 0009 09 0337 7 85 90 80 360 30 006 007 003 07505 008 0009 00755 030 30 65 030 360 500 500 5 006 03 0060 0638 008 00093 095 0335 5 93 950 350 80 500 6 0060 00569 00050 0706 0008 00098 0307 03 8 805 990 70 350 370 7 0093 00565 00065 077 003 000 073 0358 9 59 000 370 0 30 8 0095 00893 0007 0637 0038 00067 0367 0309 5 855 950 0 60 300 9 00650 0873 0008 096 0036 00089 0087 059 0 03 980 360 500 500 0 006 00696 0003 066 00330 00088 039 00 5 336 990 70 350 0 0036 0075 00030 07975 00 0035 0070 0880 3 73 970 30 30 370 * Zawartość tleu została obliczoa z zależości O (W A C S). Tabela. Udział molowy (średi maksymaly miimaly) oszczególych gazów w mieszaiie wyik ekserymetu (Smoliński 008) Nr róbki Udział molowy gazów w mieszaiie C średi mi. maks. średi mi. maks. średi mi. maks. średi mi. maks. 069 058 07 0097 0078 007 00093 00055 0030 0688 06077 0688 0330 0370 03535 0033 00093 007 00000 00000 00000 06353 069 06 3 080 0978 0300 07 00867 059 0005 00000 00078 063 05863 06856 0387 0300 08 03 068 055 0076 0035 0030 059 057 0687 5 03389 0306 03667 00359 0009 0079 00000 00000 00000 0653 06 067 6 037 05 0558 073 0303 097 0009 0000 0030 0598 0579 065 7 058 0363 085 03 006 08 0007 00000 0055 060 0583 0639 8 0780 067 0880 009 0086 00 0008 00069 007 066 0605 0636 9 079 0676 0085 0060 0756 0305 00000 00000 00000 069 0609 0633 0 0586 079 063 035 008 09 0060 007 00787 069 06035 0690 000 087 08 067 087 05 0039 003 006 0555 0500 065 6. MODEL RÓWNOWAGOWY PROCESU ZGAZOWANIA WĘGLA W ierwszym etaie dla oisaych ekserymetów zgazowaia węgla rzyjęto model kocetualy zjawiska rzedstawioy a rysuku. Rys.. Model rocesu zgazowaia węgla arą wodą I eta Do układu dorowadzaa jest ara woda (czyik zgazowujący) oraz eergia w ostaci cieła (założoo że temeratura układu jest stała i wyosi 973 ). W układzie umieszczoa jest róbka węgla o arametrach określoych w tabeli. Założoo że rzeływ czyika jest a tyle woly że ustala się sta seudorówowagowy. Uwzględioo że w układzie rzebiegają reakcje heterogeicze w wyiku których owstaje mieszaia gazów: ditleek węgla tleek węgla meta wodór ara woda azot. Zawartość oszczególych ierwiastków w aliwie i czyiku zgazowującym obliczoo według wzorów (3) (6) (8) oraz (9). Wyiki obliczeń zamieszczoo w tabeli 3. Czyik zgazowujący to ara woda więc składa się wyłączie z atomów wodoru i tleu. W składzie węgla kamieego uwzględioo takie ierwiastki jak: węgiel wodór tle azot. Stałe rówowagi w temeraturze T 973 obliczoo z rówań aroksymacyjych zarooowaych rzez Gumza oartych a daych Bureau of Stadards (ozaczka 99):

Magdalea Cema-Balewicz i i. / J. Sust. Mi. Vol. (03) No 5 3-6 log 3673 88069 087 0 05373 0 9583 log T T T T 6-3 log 085588 0 T 5576 logt 85986 T 567 0 T 335778 3 6 log 3 668 T 0959 0 T 03863 0 T 303338 logt 30636 (6) (7) (8) Tabela 3. Zawartość ierwiastków w aliwie i czyiku zgazowującym Nr róbki Zawartość ierwiastków w czyiku zgazowującym kmol/kmol czyika w aliwie kmol/kmol aliwa zgazowyjącego (C)al ()al (O)al (N)al ()ko (O)ko 06 05965 0797 0009 066 0596 068 00065 3 06555 05800 035 00077 0706 05070 0060 00088 5 06 0586 00 0008 6 0675 056 030 00080 7 06795 0558 09 00083 8 067 05897 066 00058 9 063 0635 057 00 0 0699 0575 0853 00078 078 0965 00559 000 Układ rówań () rozwiązao umeryczie w rogramie Mathematica korzystając z rocedury FidRoot (Grzymkowski i i. 008). ońcowe wyiki obliczeń zamieszczoo w tabeli. Tabela. Obliczoy udział molowy oszczególych gazów w mieszaiie wyik modelowaia I eta Nr Udział molowy gazów w mieszaiie róbki C O N 0083 0985 007 05 0090 0005 00807 09 0008 0555 00930 0009 3 00793 097 00053 0586 0098 000 00799 098 0035 053 0090 0005 5 00798 096 0006 056 0097 000 6 0087 0960 003 0558 0099 0003 7 0089 097 008 058 00909 000 8 0083 095 0005 053 0093 0007 9 0078 0896 00036 0539 0099 0009 0 0083 03000 0007 0539 0098 000 00787 0905 003 0536 0095 0007 Przerowadzoe obliczeia dają akcetowale wyiki (tego samego rzędu) odośie do zawartości wodoru oraz metau w gazie sytezowym (tab. i ). Obliczoa zawartość tleku węgla oraz ditleku węgla w gazie sytezowym różi się o rząd wielkości od wyików ekserymetalych. Obliczoa zawartość jest zbyt wysoka a zawartość zbyt iska w stosuku do wyików ekserymetu. Poiżej zamieszczoo rawdoodobą rzyczyę zaistiałych rozbieżości. Algorytm obliczeiowy ależy uzuełić o reakcję która zmieia (zmiejsza) kocetrację w gazie wyikowym. Taką reakcją jest egzotermicza reakcja kowersji tleku węgla arą wodą O. Rówowaga tej reakcji w temeraturze 973 jest rzesuięta w kieruku tworzeia i stała rówowagi wyosi 55. Poadto reakcja tworzeia metau ie osiąga w rzeczywistości stau oisaego rówaiem (35). Dla rzybliżeia charakterystyki tej reakcji do waruków rzeczywistych stosuje się emiryczy wsółczyik korygujący wartość liczbową stałej rówowagi 3. Wartość tego wsółczyika jest uzależioa od rodzaju węgla (ozaczka 99). Oierając się a literaturze wrowadzoo zatem możiki stałej rówowagi reakcji sytezy metau. Według ozaczki (99) możik te może rzyjmować wartości z rzedziału 05 0570 w zależości od rodzaju węgla. W iiejszej racy wartość tego wsółczyika dobrao tak aby zostały sełioe jedocześie waruki oisae wzorami ( C C ) mi (9) 0 κ3 (50) C C udział molowy metau w gazie wyikowym odowiedio dae ekserymetale i wyiki obliczeń κ 3 możik stałej rówowagi reakcji sytezy metau. W tabeli 5 zamieszczoo obliczoe wartości wsółczyików korygujących dla każdej z róbek osobo. Bazując a owyższych obliczeiach została sformułowaa hioteza wystęowaia zależości między zawartością węgla ierwiastkowego w róbce a wartością wsółczyika korygującego κ 3. Rówaie aroksymujące wartość wsółczyika κ 3 rzyjmuje ostać 3 κ3 86C 6355C 3056C (5) 883906C 76696 gdzie C ułamek masowy węgla ierwiastkowego w róbce C (09 080). Tabela 5. Wsółczyiki korygujące wartość liczbową stałej rówowagi reakcji sytezy metau [wyzaczoe w oarciu o dae ekserymetale (Smoliński 008)] Nr róbki κ3i 038 000 3 000 0730 5 000 6 077 7 05 8 007 9 000 0 030 036 Powyższe założeia ozwalają a rzyjęcie kocecji reaktora dwustrefowego (rys. ). Dla ierwszej strefy reaktora model zjawiska jest aalogiczy jak dla reaktora jedostrefowego rzy czym w schemacie obliczeiowym zmodyfikowao układ rówań () w miejsce 3 wstawioo wartość skorygowaą κ 3 3. Do drugiej strefy reaktora rzechodzi mieszaia gazów owstała w ierwszej strefie oraz ta część ary wodej która została wrowadzoa do układu ale ie rzereagowała w ierwszej strefie (w dalszej części zwaa admiarową ilością ary wodej). Zachodzi reakcja kowersji tleku węgla arą wodą i ustala się owy sta rówowagi.

6 Magdalea Cema-Balewicz i i. / J. Sust. Mi. Vol. (03) No Rys.. Model rocesu zgazowaia węgla arą wodą II eta Reaktywość węgla w rocesie zgazowaia określa szybkość reakcji węgla z czyikiem zgazowującym i decyduje o tym że w określoym iterwale czasowym z różych róbek owstaje róża ilość gazów. Reaktywość węgla uzależioa jest od wielu czyików wśród których ajważiejsze to zawartość węgla ierwiastkowego części lotych oraz oiołu (Smoliński owaiec 007). Postawioo zatem hiotezę że moża aroksymować ilości admiarowej ary wodej rówaiem uwzględiającym te arametry O ad i 0 j 0 k 0 i j b ijk C A V (5) admiarowa ilość ary wodej dorowadzaa O ad do drugiej strefy układu kmol; C A V udział masowy w róbce odowiedio węgla oiołu części lotych; b ij arametry doasowaia wielomiau kmol. Powyższy wielomia staowi tylko rzykład oisu zależości między składem węgla a ilością ary wodej dostarczoej do drugiej strefy reaktora. Oracowaie ełego modelu wymaga większej ilości daych ekserymetalych. Poadto dla założoego schematu obliczeń koieczy jest dokłady omiar ilości czyika zgazowującego (ary wodej) dostarczaego do układu oraz ozostającego w mieszaiie wyikowej o wyjściu z układu. Na tym etaie racy obliczoo otymalą ilość admiarowej ary wodej O ada odstawie daych ekserymetalych w oarciu o oiższe założeie ( ) ( ) ( ) mi (53) udział molowy oszczególych gazów w mieszaiie i (dae ekserymetale); i udział molowy oszczególych gazów w mieszaiie (model). Wyiki obliczeń zamieszczoo w tabeli 6. k Tabela 6. Oszacowaa otymala ilość admiarowej ary wodej w II strefie reaktora Nr róbki Oad kmol 697 63 3 0659 079 5 97 6 078 7 093 8 706 9 03 0 56 05 Zaisao rówaie które staowi odstawę obliczeia owego stau rówowagi ( y) ( y) (5) ( y) ( O y) Oad O ilość odowiedio ditleku węgla tleku węgla wodoru ary wodej w mieszaiie otrzymaa w ierwszej strefie reaktora kmol; O ad admiarowa ilość ary wodej (dorowadzoa do drugiej strefy reaktora) kmol; y ilość ditleku węgla owstająca w reakcji kowersji tleku węgla arą wodą kmol; stała rówowagi reakcji kowersji tleku węgla arą wodą. Stałą rówowagi dla temeratury T 973 obliczoo według rówaia aroksymacyjego zarooowaych rzez Gumza (ozaczka 99) log 367508 39970T - 608 0-3 T 0678 0-6 T 077 logt (55) Z rówaia (5) wyzaczoo arametr y. Udział molowy oszczególych gazów w mieszaiie rzy owo ustaloym staie rówowagi obliczoo za omocą wzorów:

Magdalea Cema-Balewicz i i. / J. Sust. Mi. Vol. (03) No 7 y (56) y (57) C C (58) y (59) O O ad y O (60) N N (6) (6) C O Oad N Wyiki ekserymetu odoszą się do zawartości takich gazów jak: ditleek węgla tleek węgla meta wodór skład molowy mieszaiy rzeliczoo więc a te składiki według wzorów: (63) ( ) O N ( ) O N C C O N ( ) O N ( ) (6) (65) (66) Obliczoe zawartości gazów w mieszaiie ozostają w dobrej korelacji z wyikami ekserymetu. Wyiki obliczeń rzedstawioo w tabeli 7. Tabela 7. Porówaie składu gazu sytezowego obliczoego według metody rówowagowej z daymi ekserymetalymi (Smoliński 008) Próbka Dae Udział molowy gazów w mieszaiie C Wsółczyik korelacji ekserymet 069 0097 00093 0688 model 063 00780 00 067 099 ekserymet 0330 0033 00000 06353 model 0960 00 000 06758 099 3 ekserymet 080 07 0005 063 model 0089 067 0005 06393 00 ekserymet 0387 03 0076 059 model 05 038 003 063 00 5 ekserymet 03389 00359 00000 0653 model 0899 00305 00053 0673 099 6 ekserymet 037 073 0009 0598 model 000 037 006 06309 00 7 ekserymet 058 03 0007 060 model 03 086 0070 06333 00 8 ekserymet 0780 009 0008 066 00 9 0 model 0606 00775 0008 0657 ekserymet 079 0060 00000 069 model 0669 000 00037 0655 ekserymet 0586 035 0060 069 model 07 009 00065 065 ekserymet 000 067 0039 0555 model 055 09 0033 06096 7. PODSUMOWANIE W racy wykazao że model rówowagowy jest adekwaty do oszacowaia składu gazu owstałego w wyiku zgazowaia węgla kamieego arą wodą w reaktorze ze złożem stałym. Rozwiięto kocecję odziału modelowego układu reakcyjego a dwie strefy. Przyjęto że do drugiej strefy reaktora rzechodzi mieszaia gazów owstała w ierwszej strefie oraz ta część ary wodej która została wrowadzoa do układu ale ie rzereagowała w ierwszej strefie. Ze względu a brak wystarczającej ilości daych doświadczalych a tym etaie racy otymalą ilość ierzereagowaej ary wodej oszacowao a odstawie daych ekserymetalych. Stwierdzoo że dla założoego schematu obliczeń koieczy jest dokłady omiar ilości czyika zgazowującego (ary wodej) dostarczaego do układu i ozostającego w mieszaiie wyikowej o wyjściu z układu. Obliczoa zawartość gazów w mieszaiie ozostaje w dobrej korelacji z wyikami ekserymetu. 00 00 098 Literatura. Białecka B. (008): Podzieme zgazowaie węgla Podstawy rocesu decyzyjego. atowice Główy Istytut Górictwa.. Golec T. Ilmurzyńska J. (008): Modelowaie rocesów zgazowaia [w] Czysta eergia rodukty chemicze i aliwa z węgla ocea otecjału rozwojowego. Praca zbiorowa od redakcją T. Borowieckiego J. ijeńskiego J. Machikowskiego i M. Ściążko. Zabrze Wydaw. Istytutu Chemiczej Przeróbki Węgla. 3. Grzymkowski R. austa A. umoszek T. Słota D. (008): Mathematica 6. Gliwice Wydaw. Pracowi omuterowej J. Skalmierskiego.. ozaczka J. (99): Procesy zgazowaia. Iżyieryje metody obliczeń. raków Wydaw. AG. 5. Rauk J. (98): Charakterystyka rocesu odziemego zgazowaia węgla. oks Smoła Gaz r 3 s. 78. 6. Smoliński A. (008): Gas chromatograhy as tool for determiig coal chars reactivity i the rocess of steam gasificatio. Acta Chromatograhica Vol. 0 s. 39. 7. Smoliński A. (00): Niekowecjoale metody wykorzystywaia węgla kamieego do otrzymywaia gazu bogatego w wodór. atowice Główy Istytut Górictwa. 8. Smoliński A. (0): Coal char reactivity as a fuel selectio criterio for coal-based hydroge-rich gas roductio i the rocess of steam gasificatio. Eergy Coversio ad Maagemet Vol. 5 s. 37. 9. Smoliński A. owaiec N. (007): Badaia laboratoryje wykorzystaia olskich węgli w rocesie rodukcji gazu bogatego w wodór. Prace Naukowe GIG. Górictwo i Środowisko Wydaie Secjale Nr I s. 89. 0. Tomeczek J. (99): Zgazowaie węgla. Gliwice Wydaw. Politechiki Śląskiej.. Wasilewski P. (980): Chemia i techologia chemicza węgla kamieego. Gliwice Dział Wydawictw Politechiki Śląskiej.