丙酸改性提高電石渣捕集CO2性能的動(dòng)力學(xué)分析

孫榮岳，葉江明，畢小龍，陳凌海

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丙酸改性提高電石渣捕集CO2性能的動(dòng)力學(xué)分析

孫榮岳，葉江明，畢小龍，陳凌海

（南京工程學(xué)院能源與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇南京 211167）

在雙固定床反應(yīng)器和熱重分析儀上研究了丙酸改性對(duì)電石渣循環(huán)捕集CO2性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，丙酸改性提高了電石渣循環(huán)碳酸化轉(zhuǎn)化率，并且延緩了隨循環(huán)次數(shù)增加碳酸化轉(zhuǎn)化率的衰減。利用離子反應(yīng)模型從碳酸化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)角度分析了丙酸改性提高電石渣循環(huán)捕集CO2性能的機(jī)理。相同循環(huán)次數(shù)條件下，丙酸改性電石渣快速反應(yīng)階段化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)和本階段最終碳酸化轉(zhuǎn)化率u均高于電石渣，碳酸化速率達(dá)到最大值時(shí)的時(shí)間0短于電石渣。丙酸改性電石渣碳酸化反應(yīng)速率更快，能以一個(gè)較短的時(shí)間取得更高的碳酸化轉(zhuǎn)化率。丙酸改性優(yōu)化了煅燒后電石渣的孔隙結(jié)構(gòu)，提高了20～100nm范圍內(nèi)的孔面積和比孔容，降低了擴(kuò)散阻力，這是其表現(xiàn)優(yōu)于電石渣動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)的原因。

鈣循環(huán)；電石渣；改性；CO2捕集；動(dòng)力學(xué)

由于全球氣候變暖，CO2捕集與封存近年來(lái)受到學(xué)者的廣泛關(guān)注[1-2]，鈣循環(huán)捕集CO2技術(shù)是一種可行的大規(guī)模減少燃煤電廠CO2排放的技術(shù)之 一[3-5]。另一方面，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量如電石渣、白泥和赤泥等鈣基工業(yè)廢棄物，造成環(huán)境污染的同時(shí)也造成了鈣基材料的浪費(fèi)，因此如何實(shí)現(xiàn)鈣基廢棄物的資源化利用也廣受學(xué)者關(guān)注[6-8]。本文作者課題組前期研究[9-10]提出，采用電石渣和造紙白泥作為鈣循環(huán)法捕集CO2技術(shù)中的CO2吸收劑，結(jié)果顯示具有良好的循環(huán)捕集CO2性能，形成了鈣基廢棄物資源化利用與鈣循環(huán)捕集CO2工藝相結(jié)合的新型工藝路線。……