Cinética de las reacciones de la ilmenita

Cinética de las reacciones de la ilmenita
Para modelar un sistema de combustión con transportadores sólidos de oxígeno CLC es necesario determinar la reactividad bajo diferentes temperaturas y concentraciones de gas, es decir la cinética de las reacciones de reducción y oxidación que tienen lugar en el proceso CLC usando ilmenita como transportador de oxígeno, ya que hay que analizar lareactividad de la ilmenita calcinada y activada. Los experimentos se realizaron en TGA usando H2, CO y CH4 como gases reductores a diferentes temperaturas (800, 850, 900 y 950 ºC) y concentraciones de gas (5%, 15%, 30%, 50%). Para la determinación de la cinética, los datos usados correspondían al primer periodo de reducción u oxidación, porque la reactividad de la ilmenita varía durante los primerosciclos al usar ilmenita calcinada. Las velocidades de reacción de las muestras totalmente activadas no varían con los ciclos redox.

Determinación de la cinética

El modelo utilizado es el modelo de grano con reacción uniforme en la partícula con
Modelo de núcleo decreciente y con control de la reacción química en el grano. Este modelo describe el progreso de la reacción de reducción de lailmenita calcinada y activada, así como la reacción de oxidación para la ilmenita activada

Análisis de la reactividad a partir de la cinética

Para analizar la reactividad de la ilmenita y compararla con otros transportadores, se realizó una estimación preliminar del inventario de sólidos necesario para los combustibles gaseosos H2, CO y CH4. Para ello, se introdujo la cinética de reacción de lailmenita en un modelo simplificado que considera que los sólidos están en mezcla perfecta, que no hay restricción para el contacto gas-sólido y que la reacción en el sólido sigue el modelo de núcleo decreciente en el grano, ya que este comprende el efecto de la distribución de tiempos de residencia de la ilmenita en su reactividad. Los parámetros cinéticos pueden introducirse en este modelo y asídescribir los reactores de un sistema CLC con combustibles gaseosos.
Por tanto, usar la ilmenita para la combustión de metano no es adecuado, pero su uso para quemar gas de síntesis podría ser interesante.

Cálculo teórico de la eficacia de CLC con combustibles sólidos
Aborda el diseño de un sistema iG-CLC usando carbón bituminoso alto en volátiles colombiano “El Cerrejón” como combustible.Balances diferenciales de masa en el reactor de reducción
Se consideró que el lecho de transportador en el reactor de reducción estaba dividido en dos zonas separadas: una está en contacto con los volátiles, con CO, H2 y CH4 como especies reductoras; y la otra zona reaccionan con los productos de gasificación del char, CO y H2. Se supone que los dos flujos de gas son independientes Se analizan porseparado la reacción del transportador con la materia volátil y los productos de gasificación de char, para tener en cuenta que se han generado en un sitio distinto y que tienen diferente contacto con el transportador.
La integración simultánea del sistema de ecuaciones diferenciales sobre la masa de inventario total permite conocer los valores de los flujos a la salida del reactor. La eficaciade combustión simulada en cuanto a la oxidación de los volátiles y los productos de gasificación se puede ver que aumenta con la temperatura debido al aumento en la reacción de oxidación de ilmenita con los productos de gasificación y desvolatilización.

Influencia de otros parámetros de operación
Otros parámetros de operación también influyen en la eficacia del proceso, aunque en menor grado.El tipo de agente gasificante utilizado tiene un efecto menor sobre la eficacia de combustión en el reactor de reducción. Cuando se gasifica con mayor fracción de CO2 solo se genera CO, mientras que si se gasifica con H2O, también se produce H2. Sin embargo, aunque la ilmenita reacciona más rápido con H2 que con CO, la reactividad de la ilmenita es lo bastante alta si hay suficiente y no hay un...