改性鈣基吸收劑循環(huán)煅燒-碳酸化捕集CO2反應(yīng)特性及動力學(xué)分析.pdf

1、在CO2的減排技術(shù)中，利用鈣基吸收劑循環(huán)碳酸化/煅燒反應(yīng)捕集CO2由于具有原材料來源廣泛、吸收容積大等優(yōu)點受到了越來越多的關(guān)注。但在循環(huán)反應(yīng)過程中，鈣基吸收劑吸收活性衰減的原因、制備方法對吸收劑循環(huán)反應(yīng)性能的影響規(guī)律以及反應(yīng)過程的動力學(xué)特性等都有待于進(jìn)一步深入研究。本文采用不同的金屬添加劑對鈣基吸收劑進(jìn)行改性，探索改性吸收劑的循環(huán)反應(yīng)特性，研究其反應(yīng)過程中的動力學(xué)特性，具有重要的學(xué)術(shù)意義及應(yīng)用價值。
　　首先采用熱重分析的方法對對

2、CaO循環(huán)碳酸化/煅燒捕集CO2進(jìn)行了實驗研究，考察了循環(huán)次數(shù)、反應(yīng)時間、煅燒溫度等參數(shù)對吸收轉(zhuǎn)化率和分解率的影響規(guī)律，結(jié)合SEM微觀結(jié)構(gòu)觀測，分析了循環(huán)吸收性能衰減的原因；接下來，考察了溶膠凝膠燃燒法、濕化學(xué)法、干物理混合法等吸收劑制備方法對吸收劑性能的影響規(guī)律，選擇了合理的制備方法，采用Al、Mn等金屬添加劑對鈣基吸收劑進(jìn)行改性，研究了添加劑種類、摻雜量、SO2等因素對吸收性能的影響；最后，對改性得到的新型鈣基吸收劑進(jìn)行了動力學(xué)分析

3、，根據(jù)碳酸化反應(yīng)過程中的快速反應(yīng)和慢速反應(yīng)的特點，分別建立了動力學(xué)方程；在煅燒反應(yīng)階段得到了反應(yīng)活化能等動力學(xué)參數(shù)與CO2濃度的關(guān)系表達(dá)式。
　　研究表明CaO吸收活性受反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、升溫速率的影響較大。吸收劑活性與其微孔結(jié)構(gòu)有重要的關(guān)系，吸收劑高溫?zé)Y(jié)、晶粒融合生長使得晶粒間空隙減小或者消失是吸收劑失去活性的主要原因。制備方法對吸收劑的活性有直接的影響，研究發(fā)現(xiàn)：溶膠凝膠燃燒法制得的吸收劑＞濕化學(xué)法制得的吸收劑＞天然石灰石

4、＞干物理混合法制得的吸收劑＞碳酸鈣。添加Al2O3、Mn2O3金屬氧化物能夠明顯提高鈣基吸收劑的活性和循環(huán)穩(wěn)定性，其中 CaO/Al2O3（w/w=80％/20%）、CaO/Mn2O3（w/w=95%/5%）兩種吸收劑表現(xiàn)的性能最優(yōu)，SO2的存在嚴(yán)重阻礙CaO/Al2O3吸收劑捕集CO2。結(jié)合實驗數(shù)據(jù)和Boltzmann方程擬合對快速反應(yīng)階段和慢速反應(yīng)階段分別建立了碳酸化動力學(xué)方程，在不同 CO2濃度下進(jìn)行煅燒動力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)隨著 CO