Published May 1, 2024
| Version v1
Publication
An experimental, theoretical, and kinetic modeling study of gas-phase sulfation of KCl
- 1. Technical University of Denmark
- 2. Naresuan University
- 3. University of North Texas
Description
The effect of a radical pool on KCl sulfation by SO2 is investigated through flow reactor experiments on KCl sulfation with and without the presence of CO. These experiments, together with results reported in literature, are interpreted in terms of an updated chemical kinetic model for sulfation. In the absence of combustibles, the rate limiting step in the sulfation of KCl is the oxidation of potassium sulfite to potassium sulfate through the reaction KHSO3 + O2 → KHSO4 + O (R17b). Based on chemical kinetic modeling of a range of sulfation experiments, the rate constant for the reverse, exothermic step KHSO4 + O is estimated to be k17 ∼ 2⋅1012 cm3 mol−1 s−1. Oxidation of combustibles such as CO facilitates establishment of a radical pool that strongly promotes sulfation. In this case, the sulfation rate is controlled by the oxidation of SO2 to SO3, mostly through SO2 + O (+M) → SO3 (+M). An alternative sulfation pathway involving KSO4 as an intermediate is discarded, because the formation through either KO2 + SO2 or KSO2 + O2 involves significant barriers to reaction.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتم التحقيق في تأثير بركة جذرية على كبريتات KCl بواسطة SO2 من خلال تجارب مفاعل التدفق على كبريتات KCl مع وبدون وجود CO. يتم تفسير هذه التجارب، جنبًا إلى جنب مع النتائج الواردة في الأدبيات، من حيث نموذج حركي كيميائي محدث للكبريتات. في حالة عدم وجود مواد قابلة للاحتراق، فإن الخطوة المحددة للمعدل في كبريتات KCl هي أكسدة كبريتات البوتاسيوم إلى كبريتات البوتاسيوم من خلال تفاعل KHSO3 + O2 → KHSO4 + O (R17b). بناءً على النمذجة الحركية الكيميائية لمجموعة من تجارب الكبريت، يقدر ثابت المعدل للخطوة العكسية الطاردة للحرارة KHSO4 + O بـ k17 2⋅1012 cm3 mol−1 s−1. أكسدة المواد القابلة للاحتراق مثل أول أكسيد الكربون تسهل إنشاء بركة جذرية تعزز بقوة الكبريت. في هذه الحالة، يتم التحكم في معدل الكبريت عن طريق أكسدة SO2 إلى SO3، في الغالب من خلال SO2 + O (+ M→) SO3 (+M). يتم التخلص من مسار كبريت بديل يتضمن KSO4 كوسيط، لأن التكوين من خلال KO2 + SO2 أو KSO2 + O2 ينطوي على حواجز كبيرة أمام التفاعل.Translated Description (French)
L'effet d'un pool radicalaire sur la sulfatation du KCl par le SO2 est étudié à travers des expériences en réacteur à flux sur la sulfatation du KCl avec et sans la présence de CO. Ces expériences, ainsi que les résultats rapportés dans la littérature, sont interprétés en termes d'un modèle cinétique chimique mis à jour pour la sulfatation. En l'absence de combustibles, l'étape limitante de la sulfatation du KCl est l'oxydation du sulfite de potassium en sulfate de potassium par la réaction KHSO3 + O2 → KHSO4 + O (R17b). Sur la base de la modélisation cinétique chimique d'une gamme d'expériences de sulfatation, la constante de vitesse pour l'étape exothermique inverse KHSO4 + O est estimée à k17 ∼ 2⋅1012 cm3 mol−1 s−1. L'oxydation de combustibles tels que le CO facilite la mise en place d'un pool radicalaire qui favorise fortement la sulfatation. Dans ce cas, le taux de sulfatation est contrôlé par l'oxydation de SO2 en SO3, principalement par SO2 + O (+M) → SO3 (+M). Une voie de sulfatation alternative impliquant KSO4 comme intermédiaire est éliminée, car la formation par KO2 + SO2 ou KSO2 + O2 implique des barrières significatives à la réaction.Translated Description (Spanish)
El efecto de un grupo de radicales sobre la sulfatación de KCl por SO2 se investiga a través de experimentos en reactores de flujo sobre la sulfatación de KCl con y sin la presencia de CO. Estos experimentos, junto con los resultados informados en la literatura, se interpretan en términos de un modelo cinético químico actualizado para la sulfatación. En ausencia de combustibles, el paso limitante de la velocidad en la sulfatación de KCl es la oxidación del sulfito de potasio a sulfato de potasio a través de la reacción KHSO3 + O2 → KHSO4 + O (R17b). Con base en el modelado cinético químico de una gama de experimentos de sulfatación, se estima que la constante de velocidad para el paso exotérmico inverso KHSO4 + O es k17 ∼ 2⋅1012 cm3 mol−1 s−1. La oxidación de combustibles como el CO facilita el establecimiento de un grupo radical que promueve fuertemente la sulfatación. En este caso, la tasa de sulfatación está controlada por la oxidación de SO2 a SO3, principalmente a través de SO2 + O (+M) → SO3 (+M). Se descarta una vía de sulfatación alternativa que involucre KSO4 como intermedio, porque la formación a través de KO2 + SO2 o KSO2 + O2 implica barreras significativas para la reacción.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دراسة نمذجة تجريبية ونظرية وحركية لكبريتات الطور الغازي لـ KCl
- Translated title (French)
- Une étude de modélisation expérimentale, théorique et cinétique de la sulfatation en phase gazeuse du KCl
- Translated title (Spanish)
- Un estudio de modelado experimental, teórico y cinético de la sulfatación en fase gaseosa de KCl
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4391517764
- DOI
- 10.1016/j.fuel.2024.130974
References
- https://openalex.org/W1515798186
- https://openalex.org/W1669006332
- https://openalex.org/W1702963157
- https://openalex.org/W1817445719
- https://openalex.org/W1894289657
- https://openalex.org/W1965111484
- https://openalex.org/W1968418820
- https://openalex.org/W1972219279
- https://openalex.org/W1972854999
- https://openalex.org/W1975539838
- https://openalex.org/W1977326879
- https://openalex.org/W1982571932
- https://openalex.org/W1984073799
- https://openalex.org/W1984204273
- https://openalex.org/W1985276013
- https://openalex.org/W1989106507
- https://openalex.org/W1991235307
- https://openalex.org/W2000615064
- https://openalex.org/W2006305929
- https://openalex.org/W2007103119
- https://openalex.org/W2019797599
- https://openalex.org/W2023429925
- https://openalex.org/W2023523947
- https://openalex.org/W2038386054
- https://openalex.org/W2039089096
- https://openalex.org/W2039331765
- https://openalex.org/W2039897626
- https://openalex.org/W2044002074
- https://openalex.org/W2045638315
- https://openalex.org/W2046647511
- https://openalex.org/W2054737962
- https://openalex.org/W2064228876
- https://openalex.org/W2075711588
- https://openalex.org/W2078494180
- https://openalex.org/W2082237764
- https://openalex.org/W2088132522
- https://openalex.org/W2089725686
- https://openalex.org/W2091657851
- https://openalex.org/W2102152313
- https://openalex.org/W2107218527
- https://openalex.org/W2119147562
- https://openalex.org/W2283391816
- https://openalex.org/W2313275148
- https://openalex.org/W2326276663
- https://openalex.org/W2522306315
- https://openalex.org/W2554893009
- https://openalex.org/W2755713847
- https://openalex.org/W2766936047
- https://openalex.org/W2789917268
- https://openalex.org/W2890849698
- https://openalex.org/W2894279227
- https://openalex.org/W3013795804
- https://openalex.org/W3015846020
- https://openalex.org/W3046862563
- https://openalex.org/W3081930437
- https://openalex.org/W3089286264
- https://openalex.org/W3135807826
- https://openalex.org/W3186189225
- https://openalex.org/W4250455110
- https://openalex.org/W4304979286
- https://openalex.org/W4311757953
- https://openalex.org/W4311771908
- https://openalex.org/W4317538890