本书聚焦于高温化学吸附CO2捕集前沿技术，系统性地呈现了相关最新研究成果。主要内容包括：①高效粉体CO2吸附材料合成，重点阐述了碳酸化/再生反应基础规律，评估了吸附剂脱碳反应活性、稳定性与经济性；②吸附颗粒成型与评价方法，全面梳理了颗粒反应与磨损典型物化特征，提出了改善吸附颗粒性能的技术方法；③吸/脱附反应热力学与动力学，针对性研究了锂基材料CO2吸/脱附热力学平衡与再生动力学特性，揭示了硫酸化作用下钙基材料吸附反应动力学机制；④CO2捕集过程气/固杂质影响机制，全面阐明了碳酸化/硫酸化反应竞争、水蒸气催化加速吸附剂再生、以及煤灰影响吸/脱附过程特性与作用机理；⑤基于高温化学吸附的脱碳体系，围绕脱碳系统流程重构与高值化应用发展了具有脱附反应原位供热特征的钙-铜联合循环、以及CO2捕集/转化一体化技术。
样章试读
目录
- 目录
第1章 绪论 1
1.1 能源消费与CO2排放状况 1
1.1.1 能源消费结构 1
1.1.2 CO2排放分析 3
1.2 CCUS技术与应用 4
1.2.1 CCUS技术概述 5
1.2.2 CCUS项目概况 6
1.3 CO2高温吸附技术基础 8
1.3.1 CO2高温吸附技术概述 8
1.3.2 钙基CO2吸附技术 14
1.3.3 锂基CO2吸附技术 18
1.4 本章小结 21
参考文献 22
第2章 高效粉体CO2吸附材料合成研究 28
2.1 不同前驱体合成钙基CO2吸附材料研究 28
2.1.1 吸附剂制备与性能测试 29
2.1.2 铝酸钙水泥中钙组分作用分析 30
2.1.3 合成吸附剂性能分析 31
2.1.4 CO2吸脱附循环稳定性 34
2.2 多元金属氧化物制备钙基CO2吸附剂 35
2.2.1 溶胶-凝胶合成与基础表征 36
2.2.2 合成材料的CO2吸脱附特性 39
2.2.3 苛刻条件下循环吸脱附分析 40
2.2.4 吸附剂微观结构演变分析 41
2.2.5 合成材料CO2吸附性能对比 43
2.3 废旧锂离子电池制备低成本Li4SiO4吸附剂 44
2.3.1 LIBs热解与吸附剂合成 45
2.3.2 锂前驱体与吸附剂性质 46
2.3.3 Li4SiO4材料CO2吸脱附性能 47
2.3.4 CO2吸脱附稳定性分析 50
2.3.5 锂吸附剂性能比较与经济性分析 51
2.4 本章小结 52
参考文献 53
第3章 耐磨损吸附颗粒成型方法与性能评价 57
3.1 有机钙前驱体制备钙基CO2吸附颗粒 57
3.1.1 原材料和吸附颗粒制备方法 58
3.1.2 颗粒吸脱附与磨损特性测试 58
3.1.3 吸附颗粒形貌与孔结构分析 59
3.1.4 吸附颗粒CO2吸脱附循环特性 61
3.1.5 颗粒磨损特性分析 65
3.1.6 吸附颗粒综合性能评估 66
3.2 黏结剂辅助钙基CO2吸附颗粒成型研究 67
3.2.1 黏结剂与造孔剂热解特性 67
3.2.2 吸附颗粒物相与孔结构分析 68
3.2.3 黏结剂影响吸附颗粒基础特性 70
3.2.4 磷酸镁添加量的影响特性 73
3.2.5 预煅烧温度的影响规律 75
3.2.6 造孔剂和黏结剂的作用机制 77
3.3 正硅酸锂基吸附颗粒成型与性能研究 78
3.3.1 粉体正硅酸锂CO2吸附性能 78
3.3.2 成型颗粒的CO2吸脱附性能 80
3.3.3 吸附颗粒孔结构与形貌特征 81
3.3.4 吸附颗粒机械性能评价 84
3.3.5 锂基吸附颗粒性能对比分析 85
3.4 本章小结 87
参考文献 88
第4章 CO2吸/脱附反应热力学与动力学 92
4.1 正硅酸锂吸/脱附CO2热力学平衡边界 92
4.1.1 吸附剂制备与性能测试 92
4.1.2 热力学计算方法 93
4.1.3 锂基吸附剂物相特征分析 93
4.1.4 各因素影响下吸脱附平衡特性 94
4.1.5 热力学分析与平衡关联式 100
4.2 锂基吸附剂脱附再生动力学特性研究 102
4.2.1 吸附剂制备与基础特性 103
4.2.2 脱附基础特征及动力学方程 105
4.2.3 本征反应的幂律模型拟合 107
4.3 硫酸化作用下的碳酸化反应动力学研究 109
4.3.1 硫酸化影响CO2吸/脱附循环特性 109
4.3.2 吸附剂的基础理化性质 111
4.3.3 新鲜吸附剂碳酸化反应动力学 112
4.3.4 循环材料的碳酸化反应动力学 114
4.4 本章小结 117
参考文献 118
第5章 CO2捕集过程杂质影响与作用机制 121
5.1 吸附过程碳酸化/硫酸化竞争反应数值模拟 121
5.1.1 单颗粒耦合模型构建方法 121
5.1.2 吸附剂参数测定与模型验证 126
5.1.3 并行碳酸化/硫酸化颗粒基础行为 127
5.1.4 反应工况影响碳酸化/硫酸化特性 129
5.1.5 颗粒参数影响碳酸化/硫酸化特性 131
5.2 水蒸气加速吸附剂分解再生特性与机理 133
5.2.1 实验系统与测试过程 134
5.2.2 水蒸气浓度的影响特性分析 135
5.2.3 水蒸气加速碳酸钙分解的量化计算 137
5.2.4 水蒸气在CaCO3(1 0 -1 4)表面吸附位点 138
5.2.5 水蒸气在CaCO3(1 0 -1 4)表面反应过程 140
5.3 煤灰影响CO2吸/脱附特性与作用机制 145
5.3.1 烟气夹带煤灰影响吸/脱附特性 145
5.3.2 富氧燃烧煤灰影响吸/脱附特性分析 149
5.3.3 吸附剂孔结构分析 153
5.3.4 吸附剂形貌演变及煤灰元素迁移 154
5.3.5 煤灰与吸附剂的相互作用机制 156
5.4 本章小结 158
参考文献 160
第6章 基于高温化学吸附的脱碳体系研究 162
6.1 Ca-Cu联合化学合循环再生过程反应动力学匹配 162
6.1.1 Ca-Cu联合化学循环研究概述 162
6.1.2 反应动力学测试方法 165
6.1.3 CaCO3分解反应动力学 166
6.1.4 CuO与CH4还原反应动力学 168
6.1.5 煅烧反应器数学模型构建 170
6.1.6 煅烧反应器内反应过程分析 171
6.2 Ca-Cu联合化学循环组分均布式颗粒煅烧行为模拟 174
6.2.1 单颗粒模型建立与实验验证 174
6.2.2 CuO/CaCO3颗粒内部参数分布 178
6.2.3 反应器运行工况影响特性 180
6.2.4 颗粒参数的影响特性分析 182
6.3 基于Li4SiO4的CO2捕集/CH4干重整一体化 185
6.3.1 吸附剂与催化剂制备方法 186
6.3.2 耦合CO2捕集/转化过程测试 187
6.3.3 吸附剂与催化剂基础物化特征 187
6.3.4 耦合CO2捕集/转化反应特性 189
6.3.5 耦合CO2捕集/转化循环稳定性 190
6.4 本章小结 192
参考文献 193
京公网安备 11010102004214号