HCl對(duì)鈣基吸收劑循環(huán)煅燒-碳酸化捕集CO2特性影響研究.pdf

1、鈣循環(huán)捕集CO2技術(shù)，即石灰石等鈣基吸收劑循環(huán)煅燒/碳酸化反應(yīng)捕集CO2技術(shù)，是目前最具有工業(yè)應(yīng)用前景的大規(guī)模碳捕集技術(shù)之一。生物質(zhì)、垃圾衍生燃料(RDF)等含氯燃料燃燒或氣化中會(huì)釋放出HCl。采用鈣基吸收劑循環(huán)煅燒/碳酸化反應(yīng)捕集含氯燃料燃燒或氣化后產(chǎn)生的CO2時(shí)，HCl可能與鈣基吸收劑發(fā)生氯化反應(yīng)，與碳酸化反應(yīng)爭(zhēng)奪CaO。因此有必要探討HCl對(duì)鈣基吸收劑循環(huán)捕集CO2性能的影響規(guī)律和作用機(jī)理，為鈣基吸收劑循環(huán)煅燒/碳酸化技術(shù)捕集含氯

2、燃料燃燒或氣化過(guò)程中的CO2和HCl提供理論指導(dǎo)。
　　在雙固定床反應(yīng)器系統(tǒng)上研究了HCl對(duì)常規(guī)鈣基吸收劑——石灰石和典型鈣基工業(yè)廢棄物——電石渣循環(huán)捕集CO2特性的影響規(guī)律，通過(guò)XRD、SEM、氮吸附等物相及微觀測(cè)試分析手段揭示了HCl對(duì)鈣基吸收劑碳酸化特性影響的作用機(jī)理。
　　研究了碳酸化溫度、煅燒溫度、HCl體積分?jǐn)?shù)和顆粒粒徑等反應(yīng)條件對(duì)常規(guī)鈣基吸收劑——石灰石循環(huán)煅燒/碳酸化捕集CO2特性的影響。在前十幾次循環(huán)煅燒/

3、碳酸化捕集CO2過(guò)程中，碳酸化氣氛中存在HCl顯著提高了石灰石的捕集CO2性能，但隨循環(huán)次數(shù)繼續(xù)增加HCl反而抑制其CO2捕集性能。當(dāng)CaO碳酸化進(jìn)行到一定程度時(shí)，會(huì)形成致密CaCO3產(chǎn)物層，抑制內(nèi)部未反應(yīng)CaO繼續(xù)碳酸化，在前十幾次循環(huán)時(shí)HCl與CaCO3發(fā)生氯化反應(yīng)形成CaClOH，破壞了致密CaCO3產(chǎn)物層，并釋放出部分CO2，使產(chǎn)物層變得疏松多孔，降低了CO2的擴(kuò)散阻力，有利于CO2捕集;但隨循環(huán)次數(shù)持續(xù)增加，氯化產(chǎn)物CaClO

4、H累積過(guò)多，會(huì)堵塞吸收劑孔隙，使其捕集CO2性能下降。
　　探討了反應(yīng)條件對(duì)典型鈣基工業(yè)廢棄物——電石渣循環(huán)煅燒/碳酸化捕集CO2特性的影響。碳酸化氣氛中存在HCl時(shí)，電石渣與HCl的反應(yīng)產(chǎn)物為CaClOH。與石灰石類似，HCl存在能提高前幾次循環(huán)電石渣的捕集CO2性能，但隨循環(huán)次數(shù)增加HCl反而降低了其捕集CO2性能。碳酸化氣氛中存在HCl時(shí)，為了使電石渣保持較高的CO2捕集性能，碳酸化溫度應(yīng)為700℃，煅燒溫度應(yīng)為850-90

5、0℃。HCl的體積分?jǐn)?shù)為0.03％時(shí)，電石渣碳酸化轉(zhuǎn)化率最高。存在HCl時(shí)，電石渣碳酸化性能隨著顆粒粒徑的增大而降低。
　　針對(duì)石灰石和電石渣捕集CO2性能隨循環(huán)次數(shù)增加而迅速降低的問(wèn)題，根據(jù)前面的研究提出了間斷加入氣相添加劑HCl提高鈣基吸收劑捕集CO2特性的新方法，并提出了可行的工藝路線。在前幾次循環(huán)加入HCl后，石灰石和電石渣的捕集CO2性能明顯提高。在前3次、前4次循環(huán)加入HCl時(shí)，第10次循環(huán)石灰石和電石渣的碳酸化轉(zhuǎn)化率