การเผาไหม้แบบเคมิคอลลูปิงของมีเทนหรือถ่านหินโดยใช้ Fe2O3 และ CaSO4 เป็นตัวพาออกซิเจน

Abstract

การเผาไหม้แบบเคมิคอลลูปิงเป็นกระบวนการที่สามารถดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ได้ง่ายและมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่ำ จากการศึกษาพบว่า ผลของการผสมเหล็กออกไซด์และแคลเซียมซัลเฟตซึ่งเป็นวัสดุที่มีราคาถูก สามารถให้ปริมาณออกซิเจนสูงและเกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้กับมีเทนและถ่านหินภาวะฟลูอิไดซ์เบดได้ ผลของการเติมตัวพาออกซิเจนเหล็กออกไซด์ที่ทำการทดสอบในเครื่องปฏิกรณ์เบดนิ่ง พบว่าอัตราส่วนของเหล็กออกไซด์ผสมแคลเซียมซัลเฟตที่อัตราส่วนร้อยละ 20 โดยน้ำหนักและอุณหภูมิการเผาไหม้ที่ 950 องศาเซลเซียสให้ผลของปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์สูง จากนั้นเมื่อนำสัดส่วนที่ดีที่สุดจากเครื่องปฏิกรณ์เบดนิ่งไปใช้ทดสอบการเผาไหม้กับถ่านหินในเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์ พบว่าอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับปฏิกิริยารีดักชันคือ 950 องศาเซลเซียสและปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วภายใน 60 นาที นอกจากนั้น ผลของภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์ แสดงให้เห็นถึงลักษณะโครงสร้างและสัณฐานวิทยาในตัวพาออกซิเจนทั้งก่อนและหลังพบว่าตัวพาออกซิเจนผสมเกิดโครงสร้างของแคลเซียมเฟอร์ไรท์ที่สามารถช่วยเสริมการเร่งปฏิกิริยาการเผาไหม้และสัณฐานที่เกิดการเกาะรวมกันเป็นก้อนที่มีขนาดเล็ก ผลของการทำปฏิกิริยาสลับระหว่างปฏิกิริยารีดักชันและออกซิเดชันในเครื่องปฏิกรณ์เบดนิ่ง พบว่าหลังจากการฟื้นฟูสภาพโครงสร้างในปฏิกิริยาออกซิเดชันของตัวพาออกซิเจนผสมสามารถคืนสภาพกลับมาได้และมีความเสถียรในแต่ละรอบการเกิดปฏิกิริยาและการเกิดปฏิกิริยารีดักชันในเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดในแต่ละรอบการเกิดปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วภายในเวลา 30 นาที โดยการเกิดปฏิกิริยาครั้งแรกจะมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงสุด สรุปได้ว่า อัตราส่วนร้อยละ 20 โดยน้ำหนักเหล็กออกไซด์ผสมแคลเซียมซัลเฟตเป็นตัวพาออกซิเจนที่มีประสิทธิภาพในการเผาไหม้แบบเคมิคอลลูปิงของเชื้อเพลิงแก๊สและเชื้อเพลิงของแข็ง