عنوان

بررسی اثر افزودن اکسید فلزات در مقیاس نانومتری بر ساختار، پایداری شیمیایی و ظرفیت جذب ‮‭CO۲‬ توسط جاذب‌های بر پایه‌ی کلسیم,‮‭Investigating the effect of adding metals oxide nanopowders on structure, chemical stability and CO۲ capture capacity of Calcium based sorbents‬

Number

‭۲۰۸۲۶پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بررسی اثر افزودن اکسید فلزات در مقیاس نانومتری بر ساختار، پایداری شیمیایی و ظرفیت جذب ‮‭CO۲‬ توسط جاذب‌های بر پایه‌ی کلسیم

Parallel Title Proper

‮‭Investigating the effect of adding metals oxide nanopowders on structure, chemical stability and CO۲ capture capacity of Calcium based sorbents‬

First Statement of Responsibility

/محمد حیدری

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی شیمی و نفت

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۷‬

Name of Manufacturer

، میرزائی

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۸۰‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی شیمی گرایش طراحی فرآیند

Date of degree

‮‭۱۳۹۷/۱۱/۱۷‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

انتشار گاز ‮‭CO۲‬ در جو زمین، مشکلات زیست محیطی فراوانی را در وضعیت آب و هوایی کره زمین ایجاد کرده و به عنوان عامل اصلی افزایش دمای کره زمین طی سالهای اخیر مطرح شده است .یکی از متداول‌ترین روش‌صها به منظور کاهش میزان ‮‭CO۲‬ استفاده از مواد جاذب می‌باشد که در میان جاذب‌های موجود، جاذب کلسیم اکسید به علت مزایایی از قبیل تخلخل زیاد، واکنش‌پذیری بالا، هزینه پایین و در دسترس بودن از اهمیت بسزایی در این زمینه برخوردار است .با این حال، جاذب کلسیم اکسید به علت قرار گرفتن در شرایط دمایی بالا طی چرخه‌های مختلف در طول فرایند جذب گاز‮‭CO۲‬ ، پایداری خود را از دست داده و رفته‌رفته غیرفعال می‌شود .بنابراین افزایش پایداری حرارتی جاذب کلسیم اکسید اهمیت ویژه‌صای دارد .در همین راستا هدف اصلی این تحقیق اصلاح ساختار جاذب کلسیم اکسید به منظور بهبود عملکرد آن در فرآیند جذب ‮‭CO۲‬ با دوپه کردن اصلاح کننده‌صهای آلومینیوم نیترات، زیرکونیوم نیترات و سریوم نیترات در قالب جاذب‌صهای دو جزئی‮‭(Ca/Al‬ ، ‮‭Ca/Zr‬ و‮‭Ca/Ce)‬ ، سه جزئی‮‭(Ca/Al/Ce‬ ، ‮‭Ca/Al/Zr‬ و ‮‭Ca/Zr/Ce)‬ و چهار جزئی ‮‭(Ca/Al/Ce/Zr)‬ می‌صباشد .از سوی دیگر، ذرات کلسیم اکسید از جنس پودرهای چسبنده می‌صباشند که با تشکیل کانال‌صهای پایدار در حین سیال‌صسازی رفتار سیالیت مناسبی و تماس موثر با گاز جهت جذب ‮‭CO۲‬ ندارند .از این رو، در نهایت رفتار سیال‌صسازی نمونه‌صهایی که در جذب ‮‭CO۲‬ بهترین عملکرد را دارند در بستر گاز-جامد مورد مطالعه قرار می‌صصگیرد .نتایج آزمایش‌صهای صورت گرفته نشان می‌صدهد که پایه کلسیم نیترات در مقایسه با کلسیم استات عملکرد مناسب‌صتری در جذب ‮‭CO۲‬ دارد .علاوه بر این، جاذب چهار جزئی در مقایسه با جاذب‌صهای دو جزئی و سه جزئی عملکرد مناسب‌صتری در جذب ‮‭CO۲‬ دارد، به طوری پس از طی ‮‭۵۰‬ چرخه ‮‭۱۷/۸۲‬ از ظرفیت جذب اولیه خود را حفظ می‌صکند و بالاترین درصد تبدیل ‮‭CaO‬ را بعد از ‮‭۵۰‬ چرخه ‮‭( ۳۵/۷۷)‬ دارد .نتایج ‮‭SEM‬ به خوبی نشان می‌صدهد که جاذب چهار جزئی دارای بافت متخلخل-تری می‌صباشد که با توجه به نتایج ‮‭XRD‬ به علت حضور موثر فازهای پایدار کننده در ساختار آن می-باشد .از سوی دیگر، اگرچه نتایج آزمایش‌صهای سیال‌صسازی جاذب این جاذب حاکی از نامناسب بودن رفتار سیالیت آن دارد، اما افزودن نانوذرات سیلیکای آب گریز به صورت فیزیکی به آن موجب بهبود رفتار سیالیت و میزان انبساط سطح بستر آن شده است .همچنین نتایج تست فشار صورت گرفته در طی سیال‌صسازی این جاذب نشان می‌صدهد که در سرعت‌صهای بیشتر از ‮‭cm/s ۶۲/۲‬ به طور کامل به حالت سیالیت در می‌صآید و کانال‌صهای ریز و چسبندگی ذرات در حین سیالیت با افزایش سرعت رفته‌صرفته از بین می‌صرود و در سرعت ‮‭cm/s ۱۴/۵‬ میزان انبساط سطح بستر ‮‭۰۱۸/۳‬ برابر می‌صشود .در نهایت، مقایسه نتایج جذب ‮‭CO۲‬ و سیال‌صسازی نشان می‌صدهد که دوپه کردن اصلاح کننده‌صها در بهبود عملکرد جذب و سیال‌صسازی جاذب تاثیر مثبتی دارد و جاذب چهار جزئی مناسب‌صترین جاذب در این تحقیق به منظور جذب ‮‭CO۲‬ در فرآیند چرخه کلسیم می‌صباشد

Text of Note

The CO2 emissions in the Earth's atmosphere have created a lot of environmental difficulties for the earths climate situation and have been mentioned as the main cause of global warming in recent years. Using sorbent materials is one of the most current methods to alleviate the amount of CO2 released. Among all the existing sorbents, CaO has become as one of the major sorbents because of its advantages like high porosity, high reactivity, low cost and availability. However, CaO becomes gradually inactive due to its high temperature conditions during various cycles in the calcium looping process. Therefore, the enhancement of the calcium oxides thermal stability has attracted attention of researchers. In this regard, this research aims to modify the structure of CaO to improve its stability and resistence by doping aluminum nitrate, zirconium nitrate and cerium nitrate modifiers including two-component (Ca/Al, Ca/Zr and Ca/Ce), three-component (Ca/Al/Zr, Ca/Al/Ce and Ca/Zr/Ce) and four-component (Ca/Al/Ze/Ce) sorbents. On the other hand, CaO particles which are highly cohesive powders neither has the homological fluidization nor has the effective gas contact for CO2 capture during the fluidization process owing to forming the stable channels. Hence, the fluidization behavior of the samples which have appropriate performance in CO2 capture will be investigated in a solid-gas bed. The results demonstrated that calcium nitrate-based sorbent has better performance in CO2 capture process in comparison with calcium acetate-based sorbent. In addition, the four-component sorbent has high thermal stability compared to the both three-component and two-component sorbents. So that, after 50 cycles, It retains the 82.17 of its primary sorption capacity and has the highest CaO conversion percent after 50 cycles (77.37 ). The SEM results clearly represent that the four-component sorbent has porous structure and the XRD results exhibit that it is because of the effective presence of stabilizing phases in its structure. On the other hand, although the four-component sorbent fluidization results indicated that the fluidization behavior is inappropriate, adding the hydrophobic silica nanoparticles physically would improve the fluidization behavior and increase bed expansion of the this sorbent. Furthermore, the results of the pressure test which carried out during the four-component sorbent fluidization demonstrate that it fluidize completely at speeds greater than 2.62 cm/s, also fine channels and particle cohesion gradually reduce during its fluidization and at the speed of 5.04 cm/s bed expansion reaches to 3.018. Finally, the results of CO2 capture and fluidization tests illustrate that the doping of the modifiers is effective and the four-component sorbent is the most proper sorbent in this study for calcium looping process

Parallel Title

‮‭Investigating the effect of adding metals oxide nanopowders on structure, chemical stability and CO۲ capture capacity of Calcium based sorbents‬

حیدری، محمد

Heidari, Mohammad

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی