众所周知,化石燃料火电厂是CO2的主要排放源,控制和回收火电厂排放的CO2对于解决全球变暖和温室效应问题具有重大意义。CaO基吸附剂具有吸附容量高,吸附剂易回收,在高温下实现CO2分离,富集的CO2纯度高等优点。本文通过不同的方法对CaO基吸附剂进行改性优化,基于固定床反应器及热重分析仪进行改性CaO基吸附剂性能测试实验,通过XRD、SEM、BET等对吸附剂进行表征,以揭示其改性机理。
本文首先选择CaO,CaCO3,CaC2O4,CaAc和Ca(NO3)2五种前置体,制备出相应的CaO基吸附剂,通过固定床和热重实验测试器吸附循环性能。数据表明CaAc-CaO吸附剂具有最优的循环吸附性能,通过TGA、SEM、BET对不同前置体制备的吸附剂进行表征,结果表明CaAc-CaO吸附剂拥有非常丰富和发达的孔隙结构以及较高的比孔容积和比表面积。另一方面,数据表明碳酸化温度、煅烧温度、碳酸化反应气氛中CO2分压、煅烧气氛对CaAc-CaO吸附剂有不同程度的影响。
随后,本文选择乙酸钙作为CaO基吸附剂前置体,通过不同的制备方法掺杂镁盐,按照不同的钙镁混合比例,合成新型改性钙基吸附剂,通过实验和不同表征方法,验证其循环及吸附性能。结果表明通过高温固相法,按照钙镁比7.5:2.5制备的吸附剂经过20次碳酸化/煅烧循环后,碳酸化循环转化率为70.1％,CO2吸附容量为38.5％,大大高于前两种方法制备的吸附剂所得到的结果。根据BET测试、XRD测试及SEM微观形态观察的结果,得出吸附剂改性的机理为MgO作为骨架在循环碳化/煅烧反应中使CaO有效地避免烧结。
最后,本文通过水合法和热处理法进一步改性吸附剂,探讨抑制CaO基吸附剂衰减的办法。水合改性固定床实验结果表明间断性的对经过多次循环反应的吸附剂进行水合处理,能使吸附性性能得到一定程度的再生。热处理固定床实验结果表明热处理工况(时间,温度,气氛)对镁盐改性吸附剂有较大的影响。SEM微观结构图表明,吸附剂由于热处理作用,产生“爆碎”形成更多的孔隙,造成表面颗粒疏松,孔隙密度增加,改善了吸附剂的循环吸附性能。
- 作 者：
- 王凡子
- 学科专业：
- 热能工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 华中科技大学
- 导师姓名：
- 郭欣
- 学位年度：
- 2012
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
