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Reduction kinetics of a fluidizable nickel–alumina oxygen carrier for chemical-looping combustion

Authors

  • Kelly E. Sedor,

    1. Department of Chemical and Biochemical Engineering, Chemical Reactor Engineering Center, The University of Western Ontario, London, ON, Canada N6A 5B9
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  • Mohammad M. Hossain,

    1. Department of Chemical and Biochemical Engineering, Chemical Reactor Engineering Center, The University of Western Ontario, London, ON, Canada N6A 5B9
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  • Hugo I. de Lasa

    Corresponding author
    1. Department of Chemical and Biochemical Engineering, Chemical Reactor Engineering Center, The University of Western Ontario, London, ON, Canada N6A 5B9
    • Department of Chemical and Biochemical Engineering, Chemical Reactor Engineering Center, The University of Western Ontario, London, ON, Canada N6A 5B9
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Abstract

This study investigates the kinetic modelling of oxygen carrier reduction by methane in the combustion reactor of the chemical-looping combustion process. The species being reduced and the stability of the fluidizable oxygen carrier sample over repeated reduction–oxidation cycles are established using the temperature programmed reduction and oxidation and the pulse chemisorption characterization methods. The power-law relation, the nucleation and nuclei growth model and the shrinking-core models are considered to interpret the experimental kinetics of the oxygen carrier reduction. The obtained results show that the nucleation and nuclei growth model best describes the experimental data providing parameters with adequate statistical fitting indicators.

Abstract

On examine dans cette étude la modélisation cinétique de la réduction du transporteur d'oxygène par le méthane dans le réacteur de combustion d'un procédé de combustion en boucle chimique. Les espèces réduites et la stabilité de l'échantillon de transporteur d'oxygène fluidisable sur des cycles répétés de réduction-oxydation sont établies par des méthodes de réduction et d'oxydation programmées par la température et de caractérisation par chimisorption par impulsions. On considère la relation de loi de puissance, le modèle de nucléation et croissance des noyaux et les modèles de rétrécissement de noyau afin d'interpréter la cinétique expérimentale de la réduction du transporteur d'oxygène. Les résultats obtenus montrent que le modèle de nucléation et croissance des noyaux est celui qui décrit le mieux les données expérimentales donnant des paramètres ayant des indicateurs de calage statistique adéquats.

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