The installation of light oil facilities or delayed cokers seems to be inevitable in the oil refinery industry due to the heavy crude oil reserves and the increased use of light fuels as petroleum products. Petroleum coke is a byproduct of oil refineries and it has higher fixed carbon content, higher calorific value, and lower ash content than coal. However, its sulfur content and heavy metal content are higher than coal. In spite of disadvantages, petroleum coke might be one of promising resources due to gasification processes. The gasification of petroleum coke can improve economic value of oil refinery industries by handling cheap, toxic wastes in an environment-friendly way. In this study, $CO_2$ gasification reaction kinetics of petroleum coke, various coals and mixing coal with petroleum coke have investigated and been compared by using TGA. The kinetics of $CO_2$ gasification has been performed with petroleum coke, 3 kinds of bituminous coal [BENGALLA, White Haven, TALDINSKY], and 3 kinds of sub-bituminous coal [KPU, LG, MSJ] at various temperature[$1100-1400^{\circ}C$].
The coal gasification fuel is important to replace petroleum fuel. Also they have many benefits for reducing the air pollution. Measurements on the combustion characteristics of synthetic gas from coal gasification have been conducted as compared with LPG in constant volume combustion chamber. The fuel is low caloric synthetic gas containing carbon monoxide 30%, hydrogen 20%, carbon dioxide 5%, and nitrogen 45%. To elucidate the combustion characteristics of the coal gasification fuel, the combustion pressures, combustion durations, and pollutants(NOx, $CO_2$, CO) are measured with equivalence ratios($\phi$), and initial pressures of fuel-air mixture in constant volume chamber. In the case of the coal gasification fuel, maximum combustion pressure and NOx concentration are lower rather than LPG fuel. However CO and $CO_2$ emission concentration are similar to that of LPG fuel.
Various coals from many countries around the world have been used for pulverized coal boiler in power plants in Korea. In this study, the gasification reactivities of various coal chars with $CO_2$ were investigated. Carbon conversion was measured using a real time gas analyzer with NDIR CO/$CO_2$ sensor. In a lab scale furnace, each coal sample was devolatilized at $950^{\circ}C$ in nitrogen atmosphere and became coal char and then further heated up to reach to a desired temperature. Each char was then gasified with $CO_2$ under isothermal conditions. The reactivities of coal chars were investigated at different temperatures. The shrinking core model (SCM) and volume reaction model(VRM) were used to interpret the experiment data. It was found that the SCM and VRM could describe well the experimental results within the carbon conversion of 0-0.98. The gasification rates for various coals were very different. The gasification rate for any coal increased as the volatile matter content increased.
Two different quartz types of gasification reactor were used for pyrolysis and gasification of sawdust, ricestraw, ricehusk and municipal wastes which contain only cellulosics., operating at 1 atmospheric and vacuum pressure respectively. Also a stainless steel autoclave gasification reactor was used which is possible to use up to 100 atmospheric pressures and $800^{\circ}C$ of reaction temperature to complete pyrolysis and gasification reaction. The catalysts used in this reaction w- ere $K_2CO_3$, $Na_2CO_3$, Ni and Ni-$K_2CO_3$ as CO-Catalyst. The product gas mixtures were identified to be CO, $CO_2$, $C_3H_3$, $CH_4$ and $CH_3CHO$ etc. by Gas Chromatography and Mass Spectrometry. The pressurized gasification reaction shows significant increase in terms of methane composition and yield of product gases, comparing with those from unpressurized gasification reactions. The total volume of product gas mixtures amounts to 1600-1800ml per1gof waste of waste lignocellulosics or municipal waste, and the metane content of the gas mixtures reached to 40%, when $800^{\circ}C$ of reaction temperature and 100 atmospheric pressures with Ni-$K_2CO_3$ as CO-catalyst in the pressurized gasification reaction were used. This results show that the product gas mixtures containing 40% of methane call be used for alternative enegy source.
The 3 ton/day-scale pilot plant consists of waste press, feed channel, fixed bed type gasification & melting furnace, quench scrubber, syngas refinery facility and flare stack. $H_2$/CO ratio of gasification syngas using the solid waste and sludge in the 3 ton/day gasifier showed about 1. Gasification melting furnace was operated $1,300{\sim}1,600^{\circ}C$. $H_2$/CO ration control system was obtained $H_2$/CO ratio 2 and 3.
For the purpose of utilizing fly ash from gasification of low rank coal, we performed the series of experiments such as pyrolysis and char-$CO_2$ gasification on fly ash by using the thermogravimetric analyzer (TGA) at non-isothermal heating conditions (10, 20 and $30^{\circ}C/min$). Pyrolysis rate has been analyzed by Kissinger method as a first order, the reliability of the model was lower because of the low content of volatile matter contained in the fly ash. The experimental results for the fly ash char-$CO_2$ gasification were analyzed by the shrinking core model, homogeneous model and random pore model and then were compared with them for the coal char-$CO_2$ gasification. The fly ash char (LG coal) with low-carbon has been successfully simulated by the homogeneous model as an activation energy of 200.8 kJ/mol. In particular, the fly ash char of KPU coal with high-carbon has been successfully described by the random pore model with the activation energy of 198.3 kJ/mol and was similar to the behavior for the $CO_2$ gasification of the coal char. As a result, the activation energy for the $CO_2$ gasification of two fly ash chars don't show a large difference, but we can confirm that the models for their $CO_2$ gasification depend on the amount of fixed carbon.
Catalytic gasification of raw coals at mild condition is not realized yet mainly due to deactivation of catalysts via their irreversible interaction with mineral matters in coal. In this work, the gasification behavior of ash-free coal (AFC) was compared with that of the parent raw coal. In order to modify the gasification conditions, the raw coal gasified with fixed variables (water supply, space velocity, temperature, catalysts) in a fixed bed reactor. When catalysts are added by physical mixing method with coal, $K_2CO_3$ was the most effective additives for steam gasification of coal. However, the activity of ash-free coal (AFC) was much less reactive than raw coal due to high temperature extraction in a 1-methylnaphthalene under 30bar at $370^{\circ}C$ for 1 h, almost removed oxygen functional groups, and increased carbonization. The addition of $K_2CO_3$ in AFC achieved higher conversion rate at low temperature ($700^{\circ}C$). At that time, the molar ratio of gases ($H_2/CO$ and $CO_2/CO$) was increased because of water-gas shift reaction (WGSR) by addition of catalysts. This shows that catalytic steam gasification of AFCs is achievable for economic improvement of gasification process at mild temperature.
Roh, Seon Ah;Yun, Jin Han;Keel, Sang In;Lee, Jung Kyu;Min, Tai Jin
Transactions of the KSME C: Technology and Education
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v.3
no.4
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pp.285-290
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2015
Oxy gasification was performed for the production of high quality syngas from the waste. $CO_2$ was used as reactant with $O_2$ for $CO_2$ gasification and greenhouse gas reduction. Therefore, gasification was performed at high temperature of $1000-1400^{\circ}C$. RPF was gasified in the thermobalance and 0.5 ton/day pilot plant gasifier. Weight variation with temperature and CO production by Boudouard reaction were studied for $CO_2$ gasification of RPF in thermobalance reactor. Syngas of high $H_2$ concentration was produced from oxy gasification in 0.5 ton/day pilot system, which showed appropriate $H_2$/CO ratio for the production of transport fuel and chemical products.
Kim, Y.J.;Kang, Y.K.;Ryou, Y.S.;Kang, G.C.;Paek, Y.
Journal of Biosystems Engineering
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v.33
no.4
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pp.248-252
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2008
An experiment was conducted in order to investigate gasification characteristics of rice husks in a fixed bed, which was a pre-step to design a continuous gasification system. Two air supply levels for gasification were chosen and their effects on the producer gas amount and producer gas composition were discussed. The main components of the producer gas were CO, $CO_2$, $O_2$, $H_2$ and THC (Total HydroCarbon). As airflow rate decreased, more producer gas was produced. The peak amount of CO, $H_2$ and THC were 28%, 7.5% and 0.68% in volume when constant airflow rate of $3.36\;m^3/s$ was used in the batch operation. About 4.5 kg of ash (9%) and condensed water including tars of 6 kg (11%) were produced from 50 kg rice husks in the gasification. Excluding the byproducts, all rice husks seemed to be transformed into producer gas. This gasification study was conducted prior to developing a continuous gasification system for biomass including agricultural byproducts.
Kook, Jin Woo;Shin, Ji Hoon;Gwak, In Seop;Lee, See Hoon
Applied Chemistry for Engineering
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v.26
no.2
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pp.184-192
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2015
Characteristics of Char-$CO_2$ gasification for petroleum coke, biomass and mixed fuels were compared in the temperature range of $1,100{\sim}1,400^{\circ}C$ using TGA (Thermogravimetric analyzer). Kinetic constants with respect to reaction temperature were determined by using different gas-solid reaction models. Also activation energy (Ea) and pre-exponential factors ($K_0$) in each models were calculated by using Arrhenius equation and then were compared with experimental values to determine reaction rate equation for char-$CO_2$ gasification. Reaction time for $CO_2$ gasification decreased with an increase of reaction temperature. Also, the activation energy of $CO_2$ gasification reaction for mixture with petroleum coke and biomass decreased with increasing biomass contents. This indicates that mixing with biomass could bring synergy effects on $CO_2$ gasification reaction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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