Se preparó material activo partiendo de óxido de magnesio (MgO) grado industrial y grado reactivo adicionado con óxido de calcio (CaO). En un lecho fijo empacado con partículas de material activo, se investigó el efecto que tienen la cantidad de CaO adicionado, la temperatura de calcinación, la velocidad espacial, el exceso de oxígeno y la composición de mezcla reactiva sobre la actividad, medida como conversión porcentual de metano. Se obtuvo combustión completa de metano para composiciones menores al límite inferior de inflamabilidad lo que permite evitar la emisión de NO x producidos por mecanismo térmico. Las muestras preparadas con MgO grado industrial tuvieron actividad similar a las obtenidas con MgO grado reactivo adicionado con CaO. Los materiales, de fácil preparación y bajo costo, mostraron alta estabilidad térmica antes y después de someterlos a reacción. Las propiedades de los sólidos preparados los hacen promisorios para aplicaciones en sistemas de combustión de gas natural y depuración de emisiones gaseosas.
ResumenSe investigó la combustión sin llama de gas natural con aire en lecho fijo de CaO/MgO en un reactor diferencial sin limitaciones difusionales, con el fin de obtener los parámetros cinéticos. El orden de reacción respecto al metano se determinó para concentraciones entre 1.5 y 3.0% v/v en mezclas aire-gas natural con oxígeno 100% exceso. Para hallar el orden de reacción respecto al oxígeno, se varió su concentración entre 6.0 y 9.0 % v/v con 3.0% v/v de metano. La energía de activación y el factor pre-exponencial se determinaron con temperaturas entre 612.5 y 650ºC. Se obtuvo cinética tipo Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson, órdenes de reacción uno respecto al metano y cero para el oxígeno, energía de activación 136.64 kJ/mol y factor pre-exponencial global 15946 mol/g min. Los resultados son útiles para diseñar sistemas de combustión de gas natural y depuradores de emisiones gaseosas que contengan metano.
Palabras clave: combustión sin llama, mezcla CaO/MgO, cinética, gas natural, reactor diferencial
Kinetics of Natural Gas Flameless Combustion over CaO/MgOAbstract Flameless natural gas combustion with air in a CaO/MgO packed bed, operated as a differential reactor without diffusional limitations, was studied, in order to get kinetic parameters. Methane reaction order with concentrations between 1.5 and 3.0% v/v was determined using air-natural gas mixtures with 100% excess oxygen. In order to get the reaction order for oxygen, its concentration was varied between 6.0 and 9.0% v/v while methane was 3.0% v/v. Activation energy and preexponential factor were determined for the temperature range 612.5 to 650ºC. Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson type kinetics was obtained, reaction orders were one for methane and zero for oxygen, activation energy 136.64 kJ/mol and pre-exponential factor 15946 mol/g min. Results are useful in equipment design for natural gas combustion and for treating gaseous emissions containing methane.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.