The production of separate streams of pure hydrogen and carbon dioxide from coal via an iron-oxide redox cycle

A chemical looping process using the redox reactions of iron oxide has been used to produce separate streams of pure H2 and CO2 from a solid fuel. An iron oxide carrier prepared using a mechanical mixing technique and comprised of 100wt.% Fe2O3 was used. It was demonstrated that hydrogen can be produced from three representative coals - a Russian bituminous, a German lignite and a UK sub-bituminous coal. Depending on the fuel, pure H2 with [CO] ≲50vol.ppm can be obtained from the proposed process. The cyclic stability of the iron oxide carrier was not adversely affected by contaminants found in syngas which are gaseous above 273K. Stable quantities of H2 were produced over five cycles for all three coals investigated. Independent of the fuel, SO2 was not formed during the oxidation with steam, i.e. the produced H2 was not contaminated with SO2. Since oxidation with air removes contaminants and generates useful heat and pure N2 for purging, it should be included in the operating cycle. Overall, it was demonstrated that the proposed process may be an attractive approach to upgrade crude syngas produced by the gasification of low-rank coals to pure H2, representing a substantial increase in calorific value, whilst simultaneous capturing CO2, a greenhouse gas. © 2010 Elsevier B.V.

Viejos problemas en ciudades nuevas : La Plata: agua potable y problemas sanitarios en la época fundacional

Resumen: La fundación de la ciudad de La Plata tiene por lo menos una doble significación. En primer lugar puso fin a décadas de desencuentros entre las autoridades nacionales y provinciales por la llamada “cuestión capital” que tuvo su primer hito en la federalización de la ciudad de Buenos Aires en 1880. En segundo lugar La Plata era una ciudad nueva, pensada y diseñada para superar los problemas que asolaban a las ciudades viejas. Uno de estos problemas que recibió particular atención por parte de los “fundadores” fue el suministro de agua e instalaciones sanitarias. No obstante su resolución planteaba serios problemas técnicos y un elevado coste económico. Estos primeros años de vida platense estuvieron marcados por el auge de la llamada higiene social fundada por las transformaciones producidas por la revolución pasteuriana y la resignificación ideológica de las causas sociales que originan la enfermedad. En este sentido, la higiene social retoma el viejo cuerpo programático de la higiene pública: agua, recolección de residuos, pavimentos (causas directas) pero agrega otros ligados a las "causas indirectas": salarios, alojamientos, condiciones de trabajo de los obreros. Nosotros analizaremos cómo los profesionales responsables de la administración de la ciudad de La Plata entendieron y enfrentaron el problema del suministro de agua potable en un núcleo urbano que experimentaba un formidable crecimiento demográfico.

The Characteristics of Semi-Cokes --The Solid Residues from Coal Partial Gasification

In this paper the proximate analysis and ultimate analysis of sulfur in different semi-cokes generated from Rizhao bituminous coal and Beijing anthracite under different temperatures is done. Also the tendency of the contents of volatile, ash, fixed carbon and sulfur in different semi-cokes along with the different preparation temperatures is studied. Then the combustion experiment of semi-cokes in the drop-tube furnace system was carried out, and the kinetic parameters of different semi-cokes ware calculated.

Experimental Study on the Ignition Process of Single Coal Particles at Microgravity

In this paper, the first Chinese microgravity (μ-g) experimental study on coal combustion was introduced. An experimental system used to study the ignition process of single coal particles was built up, complying with the requirements of the 3.5 s drop tower in the National Microgravity Laboratory of China (NMLC). High volatile bituminous and lignite coal particles with diameter of 1.5 and 2.0 mm were tested. The ignition and combustion process was recorded by a color CCD and the particle surface temperature before and at the ignition was determined by the RGB colorimetric method. Comparative experiments were conducted at normal gravity (1-g). The experiments revealed that at different gravity levels, the ignition of all tested coal particles commenced in homogeneous phase, while the shape, structure, brightness and development of the flames, as well as the volatile matter release during the ignition process are different. At μ-g, the part of volatile was released as a jet, while such a phenomenon was barely observed at 1-g. Also, after ignition, flames were more spherical, thicker, laminated and dimmer at μ-g. It was confirmed that ignition temperature decreased as the particle size or volatile content increased. However, contradicted to existing experimental results, provided other experimental conditions except gravity level were the same, ignition temperature of coal particles was about 50–80 K lower at μ-g than that at 1-g.

Avaliação do potencial gerador da formação Tremembé, bacia de Taubaté, área de Pindamonhangaba e Moreira César-SP

O presente estudo aborda a caracterização faciológica e quimioestratigráfica do intervalo de folhelhos betuminosos da Formação Tremembé (Oligoceno da Bacia de Taubaté), bem como a avaliação econômica desses depósitos na região de Pindamonhangaba e Moreira César, SP. A partir da coleta sistemática de amostras de testemunhos do poço MOR-SP, foram determinados os teores de COT, S e RI, assim como dados de Pirólise Rock-Eval. Com base nesses dados seis unidades quimioestratigráficas(designadas de I a VI a partir da base) foram definidas no intervalo de cerca de 40 metros de espessura. Dados previamente estudados dos poços TMB-SP e PND-SP foram utilizados para correlação dessasunidades.Com base nos dados de Pirólise RockEval foi possível quantificar o volume de óleo potencialmente recuperável através do aproveitamento industrial dos folhelhos betuminosos. No intervalo mais promissor (unidades VI e V), compreendendo uma seção de cerca de 17 metros de espessura, o rendimento de óleo é de cerca de 25,7 milhões de barris por km2, na área do poço MOR-SP.Os dados obtidos apontam para uma importante jazida não convencional de folhelho betuminoso (oilshale), cujo aproveitamentoeconômico, se executado,requerirá, além de novas soluções tecnológicas, a implementação de ações de forma a minimizar os impactos sociais e ambientais de uma possível operação extrativa desse recurso.

Integração de dados geofísicos de poços e geoquímicos na avaliação do potencial gerador dos folhelhos betuminosos da Formação Tremembé, Bacia de Taubaté

Nos depósitos cenozóicos da Bacia de Taubaté são encontrados depósitos de folhelhos betuminosos (oleígenos) pertencentes à Formação Tremembé, de idade oligocênica, que durante alguns anos na década de 50 foram investigados com relação ao seu aproveitamento econômico através da extração industrial do óleo nele contido. Entretanto, em face de aspectos tecnológicos e conjunturais da época, esse aproveitamento industrial foi considerado inviável do ponto de vista econômico. Nesta dissertação é proposta uma aplicação da perfilagem geofísica para a caracterização da faciologia dos folhelhos betuminosos da Formação Tremembé, tendo como objetivo principal a identificação das eletrofácies nos perfis elétricos, através de uma metodologia robusta e consistente. A identificação de eletrofácies é importante para ajudar na determinação da caracterização de uma reserva não convencional e na análise da viabilidade econômica. Neste estudo foram utilizados os perfis convencionais de poço: Raio gama, resitividade, potencial espontâneo e sônico. Os dados de perfis de poços foram integrados com os testemunhos e dados geoquímicos, mais precisamente os dados de COT, S, IH, S2 para uma caracterização realística das eletrofácies. Os dados foram obtidos a partir de três sondagens rotativas realizadas na Bacia de Taubaté, resultantes de testemunhagem contínua e perfilagem a cabo ao longo do intervalo de folhelhos da Formação Tremembé. A partir disto, obtém-se como resposta um modelo específico para cada litologia, onde cada pico corresponde a uma eletrofácies, permitindo o estabelecimento de alguns padrões ou assinaturas geofísicas para as principais fácies ocorrentes. Como resultado deste trabalho, foi possível correlacionar as eletrofácies entre os poços numa seção modelo, a partir de similaridade lateral das eletrofácies entre os marcos estratigráficos representado, foi possível observar a continuidade de duas sequências de folhelhos betuminoso com alto teores de COT, S, IH, S2, considerados os mais importantes do ponto de vista econômico e gerado um modelo faciológico 2D e 3D dessas camadas. Os resultados obtidos neste trabalho são bastante promissores, apontando para a possibilidade de aplicação desta técnica a outros poços da Bacia de Taubaté, fornecendo subsídios relevantes à determinação da evolução sedimentar.

A geoquímica orgânica aplicada à Formação Irati-Bacia do Paraná, poço SC-20-RS, área de Pinheiro Machado RS

O presente estudo aborda a caracterização quimioestratigráfica da Formação Irati (Permiano da Bacia doParaná), bem como a avaliçãodo potencial gerador. Foi realizada coleta sistemática de amostras de testemunho do poço SC-20-RS, para as quais foram realizadas análisesdos teores de COT, S e RI,Pirólise Rock-Eval e de Biomarcadores. Com base nesses dados,nove intervalos quimioestratigráficos (designados de A-I a partir da base) foram definidos nos 57,7 metros de espessura.Com base nos dados de biomarcadores obtidos pela cromatografia liquida e gasosa foi possível fazer um estudo mais detalhado da variação ambiental e input da matéria orgânica, e identificar como foi o ambiente deposicionaldo intervalo de maior potencial gerador da Bacia do Paraná. O Membro Assistência, desta formação, caracterizado por ter sido depositado em ambiente restrito, possui o intervalo mais promissor (Intervalo E), que compreende uma seção de cerca de 5 metros de espessura, nota-se que há uma maior preservação da matéria orgânica rica em hidrogênio(Tipo II) e aumento do COT% quando, o ambiente torna-se menos restrito, e a salinidade do ambiente diminui o que também foi identificado através dos biomarcadores. A Formação Irati constitui a fonte de folhelhos betuminosos utilizados pela Petrobrás para a obtenção industrial de óleo, gás, enxofre e subprodutos derivados a partir do processo de industrialização dessas rochas. É também uma das principais geradoras dos indícios de petróleo encontrados na Bacia do Paraná. Assim, a obtenção de dados que possam agregar conhecimentos sobre esta formação será sempre de extrema importância

Analysis of asphalt concrete permeability data using representative pore size

The permeability of asphalt concrete has been the subject of much study by pavement engineers over the last decade. The work undertaken has tended to focus on high air voids as the primary indicator of permeable asphalt concrete. This paper presents a simple approach for understanding the parameters that affect permeability. Principles explained by Taylor in 1956 in channel theory work for soils are used to derive a new parameter-representative pore size. Representative pore size is related to the air voids in the compacted mix and the D75 of the asphalt mix grading curve. Collected Superpave permeability data from published literature and data collected by the writers at the Queensland Department of Transport and Main Roads is shown to be better correlated with representative pore size than air voids, reducing the scatter considerably. Using the database of collected field and laboratory permeability values an equation is proposed that pavement engineers can use to estimate the permeability of in-place pavements. © 2011 ASCE.

Ranking binder creep performance using the arrb elastometer

This paper discusses a laboratory study used to characterize bituminous binders based on their dynamic creep resistance. Laboratory testing using four different loading regimes on asphalt mixes with six different bituminous binders was undertaken. Creep cycles to 2% accumulated strain were used to define the creep resistance of the asphalt mixes with the various binders. Underlying viscosities of the bitumens were derived using the Australian Road Research Board (ARRB) Elastometer. Marshall stability was measured on the specimens that were prepared using gyratory compaction. Regression plots were prepared that link creep resistance, underlying viscosity, and Marshall stability. It was found that the ARRB Elastometer is able to measure underlying viscosity, which is a reasonable predictor of dynamic creep resistance. Marshall stability was also shown to be a good indicator of dynamic creep resistance. Therefore, simpler tests such as Marshall stability and Elastometer can be used to rank bituminous materials for asphalt mix design purposes in the laboratory. © 2010 ASCE.

Generalized phenomenological model for the viscoelasticity of idealized asphalts

A generalized theory for the viscoelastic behavior of idealized bituminous mixtures (asphalts) is presented. The mathematical model incorporates strain rate and temperature dependency as well as nonmonotonic loading and unloading with shape recovery. The stiffening effect of the aggregate is included. The model is of phenomenological nature. It can be calibrated using a relatively limited set of experimental parameters, obtainable by uniaxial tests. It is shown that the mathematical model can be represented as a special nonlinear form of the Burgers model. This facilitates the derivation of numerical algorithms for solving the constitutive equations. A numerical scheme is implemented in a user material subroutine (UMAT) in the finite-element analysis (FEA) code ABAQUS. Simulation results are compared with uniaxial and indentation tests on an idealized asphalt mix. © 2014 American Society of Civil Engineers.