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文檔簡介
1、CaO基CO2反應(yīng)吸附劑流化顆粒,可以應(yīng)用在煙道氣脫碳和反應(yīng)吸附強(qiáng)化甲烷水汽重整制氫反應(yīng)(Reactive Sorption Enhanced Reforming,簡稱ReSER)過程之中。研究吸附劑顆粒流化磨損性能和吸附性能,對于煙氣CO2減排以及制氫新技術(shù)ReSER的工業(yè)應(yīng)用,具有重要的意義。
首先,本文以納米碳酸鈣和鋁溶膠為原料,采用噴霧造粒方法,通過改變Ca/Al摩爾比和煅燒溫度,制備得到了以鋁酸鈣作為顆粒骨架,以
2、納米CaO作為活性吸附組分的納米CaO/鋁酸鈣基CO2吸附劑微球顆粒。通過BET,XRD,SEM和TEM等測試手法,對吸附劑結(jié)構(gòu)表征分析,得到了吸附劑形成機(jī)理。
其次,本文對于不同制備條件得到的吸附劑顆粒進(jìn)行了耐磨性能和吸附性能測試和比較,結(jié)果表明:Ca/Al摩爾比在2.3-3.5之間,煅燒溫度在900-1000℃時(shí),制備得到的吸附劑顆粒具有最優(yōu)耐磨性能。采用ASTM D5757標(biāo)準(zhǔn)的流化床噴射杯磨損測試,在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氣流
3、量為0.3m3/hr的氣流條件下測定顆粒的跑劑比例低于2.1%。同時(shí)本文還在相同的實(shí)驗(yàn)裝置上研究氣速,填料重量,磨損時(shí)間,等流化條件對磨損性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,影響吸附劑顆粒磨損的主要因素為流化氣速。隨著氣速增加,顆粒的跑劑比例明顯增加。
本文實(shí)驗(yàn)研究證明了溶膠混合制備的納米CaO/鋁酸鈣基CO2吸附劑微球顆粒的耐磨性能要優(yōu)于直接添加高強(qiáng)度材料制備的吸附劑顆粒的耐磨性能。綜合以上分析,結(jié)合吸附劑顆粒形成機(jī)理,得到了本體
4、系吸附劑顆粒以剝落磨損為主的磨損機(jī)理。
本文研究了吸附劑Ca基吸附組分存在的CaO,CaCO3和Ca(OH)2三種不同狀態(tài),并對三種狀態(tài)的吸附劑顆粒耐磨性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:Ca(OH)2的生成對吸附劑顆粒磨損性能產(chǎn)生不利影響。高溫流化(600℃)對于吸附劑顆粒的磨損性能影響較小。
本文在熱重分析測試裝置(Thermal Gravimetric analyzer,簡稱TGA)和固定流化床反應(yīng)器(Fixed
5、 Fluidized Bed,簡稱FFB)上對反應(yīng)吸附劑微球顆粒的吸附性能進(jìn)行了分析。具有最優(yōu)磨損性能的吸附劑顆粒在TGA上40次循環(huán)后仍具有1.2mol/kg以上的吸附容量。在FFB測試中,590℃可確定為最佳吸附溫度。吸附劑顆粒在720℃左右就開始出現(xiàn)分解,達(dá)到TGA的吸附/再生循環(huán)條件,表明本體系的FFB傳熱效果好,對于降低反應(yīng)整體能耗有利。FFB的氣速變化中,存在最佳的吸附劑質(zhì)量與氣流量之比(W/F):40gmin/ml,此W/
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