The 22 reference contexts in paper M. Malko V., S. Vasilevich V., U. Bahach M., D. Degterov V., М. Малько В., С. Василевич В., В. Богач Н., Д. Дегтеров В. (2016) “ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ КАРБОНИЗАЦИИ ОКСИДА КАЛЬЦИЯ В ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ // EXPERIMENTHAL STUDY OF CALCIUM OXIDE CARBONATION KINETICS UNDER ISOTHERMAL CONDITIONS” / spz:neicon:vestift:y:2016:i:2:p:66-73

  1. Start
    2996
    Prefix
    В настоящее время в разных странах мира проводятся исследования по использованию биомассы в качестве топлива для энергетических установок. Особый интерес представляет технология термохимической конверсии биомассы
    Exact
    [1]
    Suffix
    , которая позволяет использовать имеющееся энергетическое оборудование. Проведение конверсии по технологии быстрого пиролиза при температурах порядка 800 К дает возможность получения жидких продуктов, пригодных для применения в качестве топлива двигателей внутреннего сгорания.
    (check this in PDF content)

  2. Start
    4059
    Prefix
    Результаты экспериментальных исследований специалистов разных стран позволяют заключить, что данную проблему можно решить путем связывания СО2 по реакции СО2 + СаО = СаСО3 с использованием природных доломитов качестве источника СаО
    Exact
    [2–6]
    Suffix
    . Республика Беларусь располагает большими запасами растительной биомассы [7] и природных доломитов [8], что способствует производству топлива для двигателей внутреннего сгорания и других тепловых машин с применением технологий термохимической конверсии биомассы.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    4137
    Prefix
    Результаты экспериментальных исследований специалистов разных стран позволяют заключить, что данную проблему можно решить путем связывания СО2 по реакции СО2 + СаО = СаСО3 с использованием природных доломитов качестве источника СаО [2–6]. Республика Беларусь располагает большими запасами растительной биомассы
    Exact
    [7]
    Suffix
    и природных доломитов [8], что способствует производству топлива для двигателей внутреннего сгорания и других тепловых машин с применением технологий термохимической конверсии биомассы. Как известно, природный доломит является минералом двойного карбоната CaМg(CO3)2, содержащим также примеси свободного карбоната кальция СаСО3, окислов железа, алюминия и других элементов [9].
    (check this in PDF content)

  4. Start
    4164
    Prefix
    Результаты экспериментальных исследований специалистов разных стран позволяют заключить, что данную проблему можно решить путем связывания СО2 по реакции СО2 + СаО = СаСО3 с использованием природных доломитов качестве источника СаО [2–6]. Республика Беларусь располагает большими запасами растительной биомассы [7] и природных доломитов
    Exact
    [8]
    Suffix
    , что способствует производству топлива для двигателей внутреннего сгорания и других тепловых машин с применением технологий термохимической конверсии биомассы. Как известно, природный доломит является минералом двойного карбоната CaМg(CO3)2, содержащим также примеси свободного карбоната кальция СаСО3, окислов железа, алюминия и других элементов [9].
    (check this in PDF content)

  5. Start
    4524
    Prefix
    биомассы [7] и природных доломитов [8], что способствует производству топлива для двигателей внутреннего сгорания и других тепловых машин с применением технологий термохимической конверсии биомассы. Как известно, природный доломит является минералом двойного карбоната CaМg(CO3)2, содержащим также примеси свободного карбоната кальция СаСО3, окислов железа, алюминия и других элементов
    Exact
    [9]
    Suffix
    . В процессе выдержки доломита на протяжении примерно 30 мин и выше при температуре порядка 1000 К происходят полное разложение соединений CaМg(CO3)2 и СаСО3 с выходом СО2 в газовую фазу и, следовательно, превращение исходного сырья в смесь оксидов кальция, магния, железа, алюминия и т. д. [10].
    (check this in PDF content)

  6. Start
    4817
    Prefix
    В процессе выдержки доломита на протяжении примерно 30 мин и выше при температуре порядка 1000 К происходят полное разложение соединений CaМg(CO3)2 и СаСО3 с выходом СО2 в газовую фазу и, следовательно, превращение исходного сырья в смесь оксидов кальция, магния, железа, алюминия и т. д.
    Exact
    [10]
    Suffix
    . Такой процесс получил название отжига. Кинетика реакции взаимодействия СО2 с отожженным доломитом зависит от размера и состава его частиц, условий отжига, условий исследования и других факторов. Невозможность напрямую применять технологии по связыванию СО2 доломитом, разработанные в других странах, требует экспериментального изучения собственных природных доломитов.
    (check this in PDF content)

  7. Start
    8073
    Prefix
    Изменение массы исходных частиц отожженного доломита с течением времени выдержки Время, мин Температура, K 7738739731023 Масса образца, г 00,640,60,50,5 100,640,60,50,5 300,660,630,520,52 600,670,70,580,54 900,670,740,640,54 1200,670,750,660,55 1500,660,750,640,54 1800,670,750,650,54 Кинетический анализ. Подход, разработанный Ли
    Exact
    [11]
    Suffix
    , использован в настоящей работе для анализа кинетики реакции СО2 + СаО = СаСО3. (1) Автор [11] предложил следующее выражение для описания степени превращения в гетерогенном процессе: 1 n u dXX k dtX  = -  . (2) Здесь k – константа скорости реакции; X – текущая степень превращения СаО по реакции взаимодействия СаО с СО2; Xu – предельная степень превращения СаО в этом процессе, зависяща
    (check this in PDF content)

  8. Start
    8165
    Prefix
    отожженного доломита с течением времени выдержки Время, мин Температура, K 7738739731023 Масса образца, г 00,640,60,50,5 100,640,60,50,5 300,660,630,520,52 600,670,70,580,54 900,670,740,640,54 1200,670,750,660,55 1500,660,750,640,54 1800,670,750,650,54 Кинетический анализ. Подход, разработанный Ли [11], использован в настоящей работе для анализа кинетики реакции СО2 + СаО = СаСО3. (1) Автор
    Exact
    [11]
    Suffix
    предложил следующее выражение для описания степени превращения в гетерогенном процессе: 1 n u dXX k dtX  = -  . (2) Здесь k – константа скорости реакции; X – текущая степень превращения СаО по реакции взаимодействия СаО с СО2; Xu – предельная степень превращения СаО в этом процессе, зависящая от температуры и размеров частицы и не являющаяся равновесной величиной; n – численный коэффиц
    (check this in PDF content)

  9. Start
    8928
    Prefix
    Величина Х определяется по формуле 2 CaO0 CO0 Xmmt cm m- = m , (3) где μCaO и μCO 2 – молекулярные веса СаО и СО2; mt и m0 – текущая и исходная массы образца доломита; с – константа, характеризующая массовую долю СаО в исходном отожженном доломите, равная 0,57. Эта величина определена на основании данных по составу природных доломитов, приведенному в
    Exact
    [10]
    Suffix
    . Возможность использования степени превращения СаО для количественного описания реакции (1) обусловлена тем, что в этой реакции расходуется одинаковое количество молей СО2 и СаО. Результаты расчета значений X, выполненные на основе данных табл. 1, представлены на рис. 2.
    (check this in PDF content)

  10. Start
    13323
    Prefix
    Умножение этой величины на значение газовой постоянной R0 = 8,314 Дж/(моль·К) определяет энергию активации E реакции, описываемой константой скорости, входящей в выражение (2). Расчеты показали, что Е = 29633 Дж/моль. Это согласуется со значениями энергии активации, установленными другими исследователями
    Exact
    [12, 13]
    Suffix
    . По данным Рашиди и др. [12], энергия активации реакции (1) на стадии, контролируемой химическим взаимодействием СО2 и СаО, составляет 31,78 кДж/моль. Данное значение авторы [12] получили на основании экспериментальных исследований, выполненных в области 773–1123 К.
    (check this in PDF content)

  11. Start
    13356
    Prefix
    Умножение этой величины на значение газовой постоянной R0 = 8,314 Дж/(моль·К) определяет энергию активации E реакции, описываемой константой скорости, входящей в выражение (2). Расчеты показали, что Е = 29633 Дж/моль. Это согласуется со значениями энергии активации, установленными другими исследователями [12, 13]. По данным Рашиди и др.
    Exact
    [12]
    Suffix
    , энергия активации реакции (1) на стадии, контролируемой химическим взаимодействием СО2 и СаО, составляет 31,78 кДж/моль. Данное значение авторы [12] получили на основании экспериментальных исследований, выполненных в области 773–1123 К.
    (check this in PDF content)

  12. Start
    13508
    Prefix
    Это согласуется со значениями энергии активации, установленными другими исследователями [12, 13]. По данным Рашиди и др. [12], энергия активации реакции (1) на стадии, контролируемой химическим взаимодействием СО2 и СаО, составляет 31,78 кДж/моль. Данное значение авторы
    Exact
    [12]
    Suffix
    получили на основании экспериментальных исследований, выполненных в области 773–1123 К. Ву и Лан [13] определили значение энергии активации реакции (1) на стадии, контролируемой химическим взаимодействием, равное 30,2 кДж/моль.
    (check this in PDF content)

  13. Start
    13611
    Prefix
    По данным Рашиди и др. [12], энергия активации реакции (1) на стадии, контролируемой химическим взаимодействием СО2 и СаО, составляет 31,78 кДж/моль. Данное значение авторы [12] получили на основании экспериментальных исследований, выполненных в области 773–1123 К. Ву и Лан
    Exact
    [13]
    Suffix
    определили значение энергии активации реакции (1) на стадии, контролируемой химическим взаимодействием, равное 30,2 кДж/моль. Данные авторы изучали процесс карбонизации СаО в области 773–873 К. Вместе с тем в ряде работ установлены значения энергии активации химической стадии реакции (1), которые существенно отличаются от величины, полученной авторами настоящего исследования.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    14010
    Prefix
    Вместе с тем в ряде работ установлены значения энергии активации химической стадии реакции (1), которые существенно отличаются от величины, полученной авторами настоящего исследования. По данным Ли
    Exact
    [11]
    Suffix
    , величина энергии активации реакции (1) равна 72 кДж/моль. Столь сильное расхождение в результатах требует привлечения дополнительных данных для определения действительного значения энергии активации.
    (check this in PDF content)

  15. Start
    14681
    Prefix
    В данном случае в качестве прямой обратимой реакции можно принять реакцию термического разложения СаСО3: СаСО3 = СаО + СО2, (9) а в качестве обратной обратимой реакции – реакцию взаимодействия СаО с СО2, т. е. реакцию (1). В
    Exact
    [14]
    Suffix
    энергия активации разложения кальцита, т. е. прямой обратимой реакции (9), определена равной 203 кДж/моль. Подстановка этой величины и значения энергии активации взаимодействия СаО и СО2, установленного в настоящем исследовании (E ≈ 29,6 кДж/моль), дает значение энтальпии обратимой реакции разложения кальцита (173,4 кДж/моль).
    (check this in PDF content)

  16. Start
    15077
    Prefix
    Подстановка этой величины и значения энергии активации взаимодействия СаО и СО2, установленного в настоящем исследовании (E ≈ 29,6 кДж/моль), дает значение энтальпии обратимой реакции разложения кальцита (173,4 кДж/моль). Расчеты на основании термодинамических данных, приведенных в
    Exact
    [15]
    Suffix
    , дают для интервала 700–900 К усредненное значение теплового эффекта реакции (1), равное 173,3 кДж/моль. Эта величина практически полностью совпадает со значением теплового эффекта, рассчитанным выше на основании данных по энергии активации прямого и обратного процессов реакции (1).
    (check this in PDF content)

  17. Start
    15554
    Prefix
    Эта величина практически полностью совпадает со значением теплового эффекта, рассчитанным выше на основании данных по энергии активации прямого и обратного процессов реакции (1). Необходимо отметить, что энергия активации реакции (1), определенная в настоящем исследовании (29,6 кДж/моль), и энергия активации термического разложения СаСО3, приведенная в
    Exact
    [14]
    Suffix
    (203 кДж/моль), установлены в независимых экспериментальных исследованиях. Все вышесказанное позволяет сделать вывод о корректности значений энергии активации термического разложения СаСО3. Отсюда же следует, что обсуждаемое выше расхождение в значениях энергии активации данного процесса обусловлено некорректностью определения этой величины автором [11].
    (check this in PDF content)

  18. Start
    15910
    Prefix
    Все вышесказанное позволяет сделать вывод о корректности значений энергии активации термического разложения СаСО3. Отсюда же следует, что обсуждаемое выше расхождение в значениях энергии активации данного процесса обусловлено некорректностью определения этой величины автором
    Exact
    [11]
    Suffix
    . Свободный член зависимости (6) определяет значение предэкспоненциального фактора А константы скорости, описывающей скорость термического разложения доломита в изученных условиях (А = 0,36 мин-1).
    (check this in PDF content)

  19. Start
    16635
    Prefix
    Аррениусовская зависимость константы скорости реакции карбонизации оксида кальция от обратной температуры 3 0 29600 k6 10 еxp RT =⋅--   , с-1, (11) что позволяет адекватно описать кинетику реакции (1) в условиях, когда лимитирующей стадией процесса взаимодействия СаО и СО2 является химическое взаимодействие указанных компонентов. Согласно Ли
    Exact
    [11]
    Suffix
    , интегрирование кинетического уравнения (2) при n= 1 дает следующее выражение для определения величины Х: u1 exp u kt XX X  = --  . (12) Для n = 2 автор [11] получил следующее интегральное выражение: / u u Xt X Xkt = + . (13) Значения величины X, рассчитанные при температуре 773 К по уравнению (12), представлены на рис. 5, а.
    (check this in PDF content)

  20. Start
    16798
    Prefix
    RT =⋅--   , с-1, (11) что позволяет адекватно описать кинетику реакции (1) в условиях, когда лимитирующей стадией процесса взаимодействия СаО и СО2 является химическое взаимодействие указанных компонентов. Согласно Ли [11], интегрирование кинетического уравнения (2) при n= 1 дает следующее выражение для определения величины Х: u1 exp u kt XX X  = --  . (12) Для n = 2 автор
    Exact
    [11]
    Suffix
    получил следующее интегральное выражение: / u u Xt X Xkt = + . (13) Значения величины X, рассчитанные при температуре 773 К по уравнению (12), представлены на рис. 5, а. Здесь же для сравнения даны экспериментальные значения величины X.
    (check this in PDF content)

  21. Start
    17720
    Prefix
    На рис. 5, б представлены эмпирические значения величины Xи значения, рассчитанные по уравнению (13). Сравнение данных рис. 5, а, б указывает, что кинетика взаимодействия СаО и СО2 по реакции (1) более точно описывается выражением (12), полученным в
    Exact
    [11]
    Suffix
    при интегрировании уравнения (2) с параметром n, равным 1. Следует отметить, что и уравнение (12), и уравнение (13) не совсем точно описывают экспериментальные данные по кинетике карбонизации оксида кальция.
    (check this in PDF content)

  22. Start
    19862
    Prefix
    : Y13 = 54,904X – 0,072; R2 = 0,950; р = 0,025, (15) Y14 = 30,879X + 20,961; R2 = 0,986; р = 0,0069. (16) Как следует из (15) и (16), имеется статистически достоверная связь между величиной усредненного отклонения расчетных и опытных величин степени превращения СаО по реакции (1). Это указывает, что наблюдаемое отклонение обусловлено не погрешностями эксперимента, а погрешностями модели Ли
    Exact
    [11]
    Suffix
    , учитывающей диффузионные эффекты не полностью. Очевидно, что адекватное описание кинетики реакции (1) не только на стадии химического контроля суммарного процесса, но и на стадии торможения требует продолжения экспериментальных и теоретических исследований реакции карбонизации СаО.
    (check this in PDF content)