轉爐石煅燒/碳酸化循環捕捉二氧化碳之研究

Calcination/Carbonation Cycles Using BOFS for CO2 Capture.

朱怡誠(Yi-Cheng Chu)

指導教授 ： 施信民

國立臺灣大學/工學院/化學工程學研究所/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2011.02100

摘要

本研究以微分固定床反應器探討煅燒/碳酸化條件以及循環次數對轉爐石(BOFS)捕捉二氧化碳之能力的影響，並與碳酸鈣、氫氧化鈣之捕捉能力作比較。
BOFS在683oC煅燒10分鐘後在不同溫度(592oC-683 oC)和CO2濃度(12.5-100%)下進行碳酸化反應30分鐘，發現CO2濃度越高，反應速率越快，但濃度對最終碳酸鈣分率影響不大；最佳溫度為638oC，最高碳酸鈣分率為0.30。碳酸鈣和氫氧化鈣在相同反應條件下之碳酸鈣分率皆大於BOFS，這是因為BOFS中部分的鈣與SiO2和Al2O3結合成惰性物質，不會與CO2反應。
BOFS碳酸鈣分率不隨煅燒/碳酸化循環次數而降低；分率受CO2濃度影響不顯著，受溫度影響則較顯著，而以638oC時為最高。BOFS活性不會隨循環次數而減退之原因可能是BOFS含有MgO、SiO2、Fe2O3、Al2O3等物質，而抑制了CaO的孔隙體積的喪失和CaCO3的燒結作用。CaCO3之活性則隨循環次數增加而下降；溫度對碳酸鈣分率的影響不顯著；CO2濃度在50%以下時，分率隨濃度下降而下降。Ca(OH)2活性減退情形與CaCO3相同。在CaCO3加入BOFS，有減緩吸收劑活性減退的作用。

關鍵字

轉爐石 ； 氫氧化鈣 ； 碳酸鈣 ； 二氧化碳 ； 碳酸化

並列摘要

A differential fixed-bed reactor was employed to measure the reactivities of basic oxygen furnace slag(BOFS), CaCO3, Ca(OH)2 sorbents towards CO2.
BOFS was carbonated at different temperatures(592oC-683oC) and different CO2 concentrations(12.5-100%) for 30min after calcination at 683oC in air for 10min. The carbonation rate increased with increasing CO2 concentration, but the CO2 concentration did not markedly affect the final fraction of carbonate; the optimum temperature was 638oC, and the highest final fraction of carbonate was 0.30. The final fraction of carbonate for calcium carbonate or calcium hydroxide under the same reaction conditions was much higher than that for BOFS, due to that part of calcium atoms in BOFS was combined with SiO2 and Al2O3 to form inert compounds.
The final fraction of carbonate for BOFS did not decrease with increasing calcination/carbonation cycle; the final fraction of carbonate was affected insignificantly by the CO2 concentration but significantly by carbonation temperature; the optimum temperature was 638oC. BOFS contains MgO, SiO2, Fe2O3, and Al2O3, and they may suppress the sintering of CaO and CaCO3, preventing the loss of CaO pore volume. The final fraction of carbonate for CaCO3 decreased with increasing calcination/carbonation cycle; the fraction was affected slightly by the carbonation temperature, but decreased with decreasing CO2 concentration when the concentration was below 50%. The decay of activity for Ca(OH)2 was the same as that for CaCO3. The addition of BOFS to CaCO3 could reduce the decay of sorbent activity.

並列關鍵字

basic oxygen furnace slag ； calcium hydroxide ； calcium carbonate ； carbon dioxide ； carbonation

參考文獻

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