دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 53 5 2021 07 23 Modeling the calcium looping process with an emphasis on the bed hydrodynamics and sorbent characteristics مدل‌سازی فرایند چرخه کلسیم با تاکید بر هیدرودینامیک بستر سیال و مشخصات نوع جاذب 2807 2820 3916 10.22060/mej.2020.17363.6583 FA فردین ستاری دانشکده‌ی مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران مریم طهماسب‌پور تبریز-مهندسی شیمی موسی محمدپورفرد هیات علمی/ دانشگاه تبریز Journal Article 2019 11 12 The calcium looping process is considered a promising technology to CO<sub>2</sub> capture emissions from combustion plants in recent decades. To model this process, the bed hydrodynamics as well as the sorbent characteristics will affect the calcium looping efficiency. In this study, CaO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> sorbent is first synthesized by sol-gel method and then its performance is compared with pure CaO sorbent through 20 carbonation/calcination cycles. In addition, a general model based on bed hydrodynamics as well as sorbent properties for this process is presented and then the influence of parameters such as superficial gas velocity, carbonator height and sorbent inventory on process efficiency is investigated. Thermogravimetric experiments reveal that CaO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> sorbent preserves 73% of its activity at the end of 20 cycles, whereas it is obtained as 21 for pure CaO sorbent. The results obtained from modeling show that the adsorption efficiency is decreased from 78.69 to 22.68% for pure CaO, whereas, it is decreased from 86.5 to 74.1% for modified CaO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> sorbent. Finally, by studying the affective parameters it is obtained that the solid inventory has a significant impact on the process efficiency while the gas velocity and the height of the carbonator are far less effective. فرآیند چرخه کلسیم به عنوان یک تکنولوژی امید‌بخش برای جذب CO<sub>2</sub> خروجی از نیروگاه‌های احتراقی در دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته است. به منظور مدل‌سازی این فرایند، هیدرودینامیک بستر سیال و همچنین مشخصات نوع جاذب، بر راندمان چرخه کلسیم تاثیرگذار می‌باشند. در این تحقیق، ابتدا جاذب CaO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> با روش سل-ژل سنتز شده و سپس عملکرد آن در طی 20 چرخه کلسیمی با جاذب CaO مورد مقایسه قرار می‌گیرد. بعلاوه مدلی جامع مبتنی بر هیدرودینامیک بستر و همچنین خصوصیات جاذب برای این فرایند ارائه شده و سپس تاثیر پارامترهایی از قبیل سرعت ظاهری گاز، ارتفاع کربناتور و موجودی جاذب بر راندمان فرایند مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهند که جاذب CaO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>  73 درصد فعالیت خود را در پایان 20 چرخه حفظ می‌کند، درحالیکه این درصد برای جاذب CaO برابر با 21 می‌باشد. نتایج حاصل از مدل‌سازی نشان می‌دهند که راندمان جذب برای جاذب CaO از 69/78 به 68/22 درصد کاهش یافته است، درحالیکه برای جاذب اصلاح شده CaO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> از 5/86 به 1/74 درصد کاهش می‌یابد. با بررسی پارامترهای مختلف مشخص می‌شود که موجودی جامد تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر روی راندمان جذب داشته و این تاثیرگذاری در مورد سرعت ظاهری گاز و ارتفاع کربناتور به مراتب کمتر می‌باشد. چرخه کلسیم مدل‌سازی جذب CO2 جاذب اکسید کلسیم هیدرودینامیک بستر سیال کربناتور https://mej.aut.ac.ir/article_3916_99fa506087897e007cb6289469d68317.pdf