Kalsine edilmiş kireçtaşı pelletlerinde etkin difüzyon katsayısının ve bükümlülük faktörünün bulunması

Bu çalışmada, baca gazlarındaki asidik gazları tutmada etkin olan kalsine kireçtaşı gözeneklerindeki etkin difüzyon katsayısı ve bükümlülük faktörü tek pellet pulse-tepki dinamik metodu kullanılarak belirlendi. Deneysel çalışmada kullanılan kireçtaşı örnekleri N2 atmosferinde bir yüksek sıcaklık fırınında yaklaşık 800 °C sıcaklıkta kalsine edildikten sonra pellet halinde difüzyon hücresine yerleştirildi. Pelletin her iki yüzeyinden azot gazı geçirilmek suretiyle difüzyon hücresi deneyleri gerçekleştirildi. Pelletin üst yüzeyine pulse olarak verilen izleyici helyum gazının pelletin alt yüzeyi çıkışında elde edilen zaman-derişim eğrileri teorik ifadeler ile karşılaştırılarak kalsine kireçtaşı gözeneklerindeki helyumun azot gazı içerisindeki etkin difüzyon sabiti bulundu. İzobarik şartlarda 40-100 °C sıcaklık aralığında toplam gözenekliliği 0.57 ile 0.75 arasında değişen kalsine kireçtaşı pelletlerinde etkin difüzyon katsayısının 0.028-0.045 cm2/s arasında değiştiği gözlendi. Ayrıca aynı pelletler için bükümlülük faktörünün çalışılan sıcaklıklarda 7.1-9.8 arasında değerlere sahip olduğu bulundu.

Determination of effective diffusivity and tortousity factor in calcined limestone pellets

In this study, the effective diffusivity and tortousity factor in the pores of calcined limestone, which is used for the removal of acidic gases from flue gases, have been determined by using pulse-reaction dynamic method. Prior to a run limestone powders used in the experiments were calcined in an atmosphere of N2 at 800 °C. The experiments have been conducted in a diffusion cell by using nitrogen gas (carrier) flowing through both faces of the pellet. Effective diffusivity of helium has been determined by giving a pulse of helium to upper face of the calcined limestone pellet and comparing the response peak on the lower face of the pellet with theoretical expressions. The values of effective diffusivities were found to be between 0.028 cm2/s and 0.045 cm2/s for calcined limestone pellets in the total porosity range of 0.57 to 0.75. Tortousity factors for the same pellets have been determined to change between 7.1 and 9.8 at temperatures studied.

PDF

___

1.T. Doğu, The Importance of Pore Structure and Diffusion in the Kinetics of Gas-Solid Non-catalytic Reactions: Reaction of Calcined Limestone with SO2, Chem. Eng. J., 21, 213-222, 1981.
2.K. Dam-Johansen and K. Ostergaard ,High Temperature Reaction between Sulphur Dioxide and Limestone-II. An Improved Experimental Basis for a Mathematical Model, Chem. Eng. Sci., 46, 839-845, 1991.
3.M. Daoudi and J. K. Walters, A Thermogravimetric Study of the Reaction of Hydrogen Chloride Gas with Calcined Limestone: Determination of Kinetic Parameters, Chem. Eng. J., 47, 1-9, 1991.
4.M. Hartman, and 0. Trnka, Reaction between Calcium Oxide and Flue Gas Containing Sulfur Dioxide at Lower Temperatures, AIChE J., 39, 615-623,1993.
5.C. E. Weinell, P. I. Jensen, K. Dam-Johansen and H. Livbjerg, Hydrogen Chloride Reaction with Lime and Limestone: Kinetics and Sorption Capacity, Ind.Eng.Chem. Res., 31, 164-171, 1992.
6.Y. Guangsou, Y. Jiangguo and Y. Zunghong, The Measurement of Effective Diffusivity for Sulfur-tolerant methanation catalyst, Chem. Eng. J., 78, 141-146, 2000.
7.G. Doğu and J. M. Smith, Rate Parameters from Dynamic Experiments with Single Catalyst Pellets, Chem. Eng. Sci., 31, 123-135,1976.
8.G. Doğu, A.Pekediz and T. Doğu, Dynamic Analysis of Viscous Flow and Diffusion in Porous Solids,AIChE J., 35, 1370-1375, 1989.
9.T. Kopaç, G. Doğu and T. Doğu, Single Pellet Reactor for the Dynamic Analysis of Gas-Solid Reactions "Reactions of SO2 with Activated Soda, Chem. Eng. Sci., 51, 2201-2209, 1996.
10.C. Akosman and N. Zirekgür, Effective Diffusivities and Convective Coefficients for CaO-CaSO4 and CaO-CaCl2 Pellets, Chem. Eng. Technol., 27,1, 50-55, 2004.