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29.03.2016 | Ausgabe 3/2016

Metallurgical and Materials Transactions B 3/2016

A Size-Dependent Thermodynamic Model for Coke Crystallites: The Carbon-Sulfur System Up to 2500 K (2227 °C)

Zeitschrift:
Metallurgical and Materials Transactions B > Ausgabe 3/2016
Autoren:
Philippe Ouzilleau, Aïmen E. Gheribi, Daniel K. Lindberg, Patrice Chartrand
Wichtige Hinweise
Manuscript submitted April 8, 2015.

Abstract

A model is presented for the development of the thermodynamic functions of enthalpy, entropy, and Gibbs energy for the elements carbon and sulfur in coke crystallites. The crystallites of various degrees of graphitization may be described by crystallite length L a and crystallite height L c. This carbon/sulfur model has been developed using concepts similar to those in the carbon/hydrogen model for coke crystallites. The major model parameters are derived from reported thermodynamic properties. Approximately 75 pct of the model parameters for the carbon/hydrogen and carbon/sulfur system are parameters common to both systems. The resulting crystallite size (L a) constrained in the carbon/sulfur phase diagram, computed by a Gibbs energy minimization technique, is presented for 1 atm and temperatures between 1500 K and 2500 K (1227 °C and 2227 °C). A very good agreement is obtained between the predicted thermal desulfurization of petroleum cokes and critically assessed experimental data. The removal of sulfur from coke crystallites is predicted to occur mostly between 1600 K and 1850 K (1327 °C and 1577 °C) at 1 atm, depending on the L a value. The precision in the predictive calculations and the transferability of the model parameters are two aspects that tend to support the usefulness and the theoretical basis of the entire approach.

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