HCl对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO2特性影响研究
钙循环捕集CO2技术，即石灰石等钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化反应捕集CO2技术，是目前最具有工业应用前景的大规模碳捕集技术之一。生物质、垃圾衍生燃料(RDF)等含氯燃料燃烧或气化中会释放出HCl。采用钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化反应捕集含氯燃料燃烧或气化后产生的CO2时，HCl可能与钙基吸收剂发生氯化反应，与碳酸化反应争夺CaO。因此有必要探讨HCl对钙基吸收剂循环捕集CO2性能的影响规律和作用机理，为钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化技术捕集含氯燃料燃烧或气化过程中的CO2和HCl提供理论指导。 在双固定床反应器系统上研究了HCl对常规钙基吸收剂——石灰石和典型钙基工业废弃物——电石渣循环捕集CO2特性的影响规律，通过XRD、SEM、氮吸附等物相及微观测试分析手段揭示了HCl对钙基吸收剂碳酸化特性影响的作用机理。 研究了碳酸化温度、煅烧温度、HCl体积分数和颗粒粒径等反应条件对常规钙基吸收剂——石灰石循环煅烧/碳酸化捕集CO2特性的影响。在前十几次循环煅烧/碳酸化捕集CO2过程中，碳酸化气氛中存在HCl显著提高了石灰石的捕集CO2性能，但随循环次数继续增加HCl反而抑制其CO2捕集性能。当CaO碳酸化进行到一定程度时，会形成致密CaCO3产物层，抑制内部未反应CaO继续碳酸化，在前十几次循环时HCl与CaCO3发生氯化反应形成CaClOH，破坏了致密CaCO3产物层，并释放出部分CO2，使产物层变得疏松多孔，降低了CO2的扩散阻力，有利于CO2捕集;但随循环次数持续增加，氯化产物CaClOH累积过多，会堵塞吸收剂孔隙，使其捕集CO2性能下降。 探讨了反应条件对典型钙基工业废弃物——电石渣循环煅烧/碳酸化捕集CO2特性的影响。碳酸化气氛中存在HCl时，电石渣与HCl的反应产物为CaClOH。与石灰石类似，HCl存在能提高前几次循环电石渣的捕集CO2性能，但随循环次数增加HCl反而降低了其捕集CO2性能。碳酸化气氛中存在HCl时，为了使电石渣保持较高的CO2捕集性能，碳酸化温度应为700℃，煅烧温度应为850-900℃。HCl的体积分数为0.03％时，电石渣碳酸化转化率最高。存在HCl时，电石渣碳酸化性能随着颗粒粒径的增大而降低。 针对石灰石和电石渣捕集CO2性能随循环次数增加而迅速降低的问题，根据前面的研究提出了间断加入气相添加剂HCl提高钙基吸收剂捕集CO2特性的新方法，并提出了可行的工艺路线。在前几次循环加入HCl后，石灰石和电石渣的捕集CO2性能明显提高。在前3次、前4次循环加入HCl时，第10次循环石灰石和电石渣的碳酸化转化率分别是无HCl时的2.4倍和1.5倍。为了进一步提高应用性，提出在碳酸化过程中间断燃烧适量含氯燃料的方法，利用产生的HCl提高钙基吸收剂循环捕集CO2的性能。
石灰石;电石渣;二氧化碳;捕集性能;钙基吸收剂;碳酸化特性;循环煅烧
山东大学
硕士
热能工程
李英杰
2015
中文
X701
76
2015-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）