水蒸氣對(duì)CaO與CO2反應(yīng)特性影響研究 劉洋

1、中國工程熱物理學(xué)會(huì) 燃燒學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文 編號(hào)：114033水蒸氣對(duì)cao與co2反應(yīng)特性影響研究劉洋，房凡，李振山，蔡寧生（清華大學(xué)熱能工程系 熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京，100084）聯(lián)系電話：劉e-mail: 摘要： 在流化床反應(yīng)器上研究了溫度和水蒸氣對(duì)cao吸收co2特性的影響。發(fā)現(xiàn)水蒸氣的存在能有效地提高碳酸化階段cao的轉(zhuǎn)化率，水蒸氣的這種增強(qiáng)作用隨反應(yīng)溫度的增加而減弱。沒有水蒸氣存在條件下，400、500、600時(shí)的cao轉(zhuǎn)化率分別為9.5%、36.6%和54.7%；當(dāng)氣相中含有10vol%

2、的水蒸氣時(shí)，相對(duì)應(yīng)的cao轉(zhuǎn)化率分別增至為44.9%、57.4%和60.4%。水蒸氣含量的增加能進(jìn)一步提高cao轉(zhuǎn)化率，但程度有限。另外一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是水蒸氣的這種增強(qiáng)作用主要發(fā)生在快速反應(yīng)階段，即使cao與co2反應(yīng)進(jìn)入產(chǎn)物層擴(kuò)散階段，水蒸氣加入后仍能使反應(yīng)從產(chǎn)物層擴(kuò)散階段恢復(fù)至快速反應(yīng)階段；而此時(shí)的水蒸氣分壓低于平衡分壓，即從熱力學(xué)平衡角度沒有ca(oh)2生成，最后對(duì)水蒸氣提高碳酸化的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：氧化鈣，碳酸化，水蒸氣，流化床0前言cao與co2的反應(yīng)可以應(yīng)用在煤氣化制氫1、吸收增強(qiáng)式甲烷重整制氫2、水氣變換反應(yīng)3、煙氣中co2的捕集4,5等方面，因此近年來受到了國內(nèi)外研究

3、人員的廣泛關(guān)注。cao在溫度400600左右能夠迅速的與氣體中的co2反應(yīng)生成碳酸鈣，在煅燒反應(yīng)器中可以在900以上的高溫條件下將碳酸鈣煅燒，產(chǎn)生高濃度的co2，實(shí)現(xiàn)co2的捕集6,7。目前，對(duì)cao與co2反應(yīng)的研究已經(jīng)較為充分，如溫度、石灰石種類、顆粒粒徑、循環(huán)反應(yīng)活性、煅燒溫度等因素的影響。但通過文獻(xiàn)調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，無論上述哪一種反應(yīng)過程，氣相中都會(huì)存在一定含量的水蒸氣，而水蒸氣的存在勢(shì)必會(huì)對(duì)cao與co2的反應(yīng)產(chǎn)生影響，該方面的研究還不充分。最早研究水蒸氣對(duì)氧化鈣碳酸化影響的是dobner8，他在tga上研究了白云石的循環(huán)煅燒碳酸化過程，發(fā)現(xiàn)了碳酸化時(shí)添加水蒸氣會(huì)導(dǎo)致碳酸化速率提高近兩個(gè)

4、數(shù)量級(jí)。yang9研究采用cao在制氫過程中捕集co2，水蒸氣存在對(duì)吸收co2能力的影響。采用的設(shè)備是加壓tga，研究了氧化鈣前驅(qū)體、co2分壓、蒸汽分壓和碳酸化溫度對(duì)碳酸化的影響。wang10從富氧燃燒過程中添加石灰石脫硫引基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(51061130535)和教育部博士點(diǎn)基金新教師基金(200800031021)資助。出氧化鈣積灰問題，在tga上200-800溫度范圍內(nèi)以及80%co2濃度條件下，通入水蒸氣濃度分別為0%，8%和15%時(shí)對(duì)比碳酸化程度發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度和水蒸氣濃度都對(duì)碳酸化程度有重要影響。manovic11研究了從煙氣中捕集co2，在含有水蒸氣條件下轉(zhuǎn)化率的改變。

5、主要利用tga，碳酸化溫度在350-800，混合氣中含有20%的二氧化碳和10%或20%的水蒸氣，測(cè)試了7種不同產(chǎn)地和組分的石灰石和一種合成吸收劑。煅燒條件是n2 (800)或co2 (950)。得出結(jié)論可以利用水蒸氣提高碳酸化，尤其是在低溫和燒結(jié)狀態(tài)下更為明顯。從應(yīng)用角度而言，實(shí)際利用的主要是cao與co2反應(yīng)的快速反應(yīng)階段，在此階段內(nèi)cao與co2的反應(yīng)速率快，氣相中的co2可以被快速有效吸收，從而達(dá)到co2分離的目的。上述關(guān)于水蒸氣對(duì)cao吸收co2影響的研究基本基于tga試驗(yàn)，tga實(shí)驗(yàn)基于樣品重量變化，對(duì)水蒸氣對(duì)碳酸化過程氣相影響的研究不充分。此外。上述研究對(duì)于水蒸氣濃度變化對(duì)于碳酸

6、化轉(zhuǎn)化率的提高程度缺乏詳細(xì)說明，另外水蒸氣提高吸收能力的機(jī)理缺乏直接證明。本文主要在流化床上（結(jié)合tga）進(jìn)行不同溫度、不同水蒸氣條件下水蒸氣對(duì)吸收能力促進(jìn)作用的研究。1實(shí)驗(yàn)介紹實(shí)驗(yàn)選取北京妙峰山石灰石，石料首先在破碎機(jī)中破碎然后使用標(biāo)準(zhǔn)篩篩分成粒徑200-500m范圍的實(shí)驗(yàn)樣品。表1顯示的是采用xrf光譜分析儀測(cè)試石灰石實(shí)驗(yàn)樣品各種成分的組成比例。表1 妙峰山石灰石成分分析sio2al2o3tfe2o3caomgok2ona2omnotio2p2o5loitotal1.320.670.2752.661.640.150.010.0080.020.23142.9599.9191.1 流化床實(shí)驗(yàn)實(shí)

7、驗(yàn)采用內(nèi)徑30mm、長度1200mm的石英玻璃管作為反應(yīng)器。每次實(shí)驗(yàn)將石英反應(yīng)器放入加熱爐中，利用加熱爐內(nèi)熱電偶控制加熱溫度，同時(shí)將另一個(gè)熱電偶插入物料中實(shí)時(shí)測(cè)量反應(yīng)真實(shí)溫度。流量控制器控制進(jìn)入反應(yīng)器的co2和n2的流量，反應(yīng)后包含細(xì)粉的氣流通過重量沉降室沉降和過濾器過濾進(jìn)入凝結(jié)器脫除水分。除塵脫水后的氣體進(jìn)入煙氣分析儀（signal 9000mga），在線測(cè)量氣體中co2的濃度。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄反應(yīng)溫度和co2濃度，整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示。實(shí)驗(yàn)反應(yīng)條件為：煅燒反應(yīng)溫度為950，煅燒過程通入n2流量為1.06 l/min，煅燒完成后降溫保持氮?dú)饬髁坎蛔?；?dāng)達(dá)到設(shè)定碳酸化反應(yīng)溫度時(shí)通入體積分?jǐn)?shù)為

8、15%的co2；碳酸化時(shí)通入水蒸氣的濃度分別為0%、5%、10%和20%，先通入水蒸汽達(dá)到穩(wěn)定時(shí)再通入co2進(jìn)行碳酸化。煅燒和碳酸化時(shí)間由反應(yīng)器出口氣體中co2的濃度決定：當(dāng)煙氣分析儀檢測(cè)濃度下降到0時(shí)煅燒結(jié)束；當(dāng)檢測(cè)到co2濃度接近入口濃度沒有明顯變化時(shí)表明吸收劑不再有效吸收二氧化碳，碳酸化反應(yīng)結(jié)束。圖1 流化床反應(yīng)系統(tǒng)1.2 tga實(shí)驗(yàn)從小型流化床內(nèi)取出少量的樣品，在煅燒碳酸化循環(huán)一定次數(shù)后利用熱重分析儀ta-q500 tga進(jìn)行煅燒實(shí)驗(yàn)，測(cè)量氧化鈣的轉(zhuǎn)化率。取大約30mg樣品放入托盤，待到重量穩(wěn)定后以40/分鐘的升溫速率加熱到950，恒溫10分鐘。記錄樣品質(zhì)量變化，可認(rèn)為質(zhì)量的損失全部是

9、由于co2的釋放，由此計(jì)算吸收劑的轉(zhuǎn)化率。2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果2.1 不同溫度下水蒸氣對(duì)cao與co2反應(yīng)特性的影響為了直接對(duì)比水蒸氣的增強(qiáng)作用，首先進(jìn)行沒有水蒸氣存在條件下的實(shí)驗(yàn)，具體如下，碳酸化溫度分別為400、500和600，待到達(dá)到設(shè)定反應(yīng)溫度時(shí)，直接通入15%的二氧化碳，記錄反應(yīng)過程反應(yīng)器出口二氧化碳濃度和反應(yīng)溫度變化如圖2所示。從圖上可以看出在沒有水蒸氣的條件下，反應(yīng)溫度對(duì)二氧化碳的吸收能力影響很大：溫度400時(shí)基本沒有有效吸收段，出口濃度迅速增加到入口濃度；在溫度從500增加到600時(shí)，前面有效吸收時(shí)間從1000秒增加到1500秒，而在濃度上升過程中斜率更為平緩，這說明溫度提高有利于提

10、高化學(xué)反應(yīng)速度以及增加氣相成分的擴(kuò)散速度。當(dāng)碳酸化溫度從400、500逐漸上升到600時(shí)，達(dá)到相同的階段轉(zhuǎn)化率從9.5%、36.6%上升到54.7%?？梢悦黠@看出600左右是一個(gè)合適的反應(yīng)溫度，溫度的下降不利于氧化鈣吸收二氧化碳，到400時(shí)吸收劑的效果很差。在碳酸化過程中加入水蒸氣的實(shí)驗(yàn)過程如下，碳酸化溫度分別為400、500和600，待到達(dá)到設(shè)定反應(yīng)溫度時(shí)，先通入10%的水蒸氣10min，以確保水蒸氣能夠穩(wěn)定地進(jìn)入到氣相中，然后通入15%二氧化碳，反應(yīng)過程反應(yīng)器出口二氧化碳濃度和反應(yīng)溫度變化如圖2所示。在碳酸化的同時(shí)加入水蒸氣，吸收效果呈現(xiàn)出明顯不同。有效吸收時(shí)間增加一倍以上，擴(kuò)散階段吸收能

11、力的下降更為明顯。通入水蒸氣后，600時(shí)轉(zhuǎn)化率提高了5.7%，500時(shí)提高了20.8%，在400時(shí)提高了35.4%。由此看出水蒸氣的添加提高氧化鈣的吸收能力，尤其對(duì)于低溫時(shí)更加明顯。尤為重要的是，水蒸氣的這種增強(qiáng)作用主要發(fā)生在快速反應(yīng)階段。雖然600時(shí)轉(zhuǎn)化率提高了5.7%，但從圖2c可以明顯看出，快速吸收階段的持續(xù)時(shí)間比沒有水蒸氣時(shí)增加了近一倍，這個(gè)結(jié)果對(duì)于cao吸收co2的后續(xù)應(yīng)用無疑是非常重要的。 圖2 不同反應(yīng)溫度水蒸氣的添加對(duì)吸收能力的影響，(a)400oc，(b)500oc，(c) 600oc2.2 水蒸氣含量對(duì)cao與co2反應(yīng)特性的影響不同含量水蒸氣對(duì)吸收能力的影響如圖3所示，可

12、以看出碳酸化溫度較低時(shí)，水蒸氣的添加對(duì)氧化鈣吸收二氧化碳的能力提高更為明顯。對(duì)照在400時(shí)二氧化碳濃度和反應(yīng)溫度可以看出在沒有水蒸氣添加的時(shí)候反應(yīng)溫度只有一個(gè)微小的上升持續(xù)僅50秒左右就隨即下降，對(duì)應(yīng)的二氧化碳濃度迅速升高，表明吸收程度和能力均非常有限。當(dāng)增加水蒸氣濃度為5%、10%直到20%，有效吸收時(shí)間從600秒增加到800秒。對(duì)應(yīng)的吸收能力比無水蒸氣時(shí)增加了26.5%、27.1%和34%。在620時(shí)隨著濃度的提高，吸收能力比無水蒸氣的時(shí)候增加了6.5%、7.3%和9.7%，從3-c圖上可以看出在不同蒸汽濃度下出口co2濃度曲線變化沒有400時(shí)濃度變化明顯。對(duì)比3-a和3-c圖可以看出在低

13、溫條件下，水蒸氣的通入主要在于延長有效吸收段時(shí)間。這表明水蒸氣含量的不同對(duì)碳酸化反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)控制有重要影響；在620碳酸化條件下水蒸氣更明顯的在擴(kuò)散反應(yīng)過程發(fā)揮作用。從圖3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出結(jié)論，在400600溫度范圍內(nèi)，水蒸氣含量在510vol%就能達(dá)到很好的增強(qiáng)效果，煙氣中的水蒸氣含量恰好是在這個(gè)范圍內(nèi)，因此對(duì)實(shí)際煙氣中co2的吸收效果更佳。圖3不同蒸汽含量對(duì)吸收能力的影響反應(yīng)溫度a)b)400，c)d)6202.3 產(chǎn)物層擴(kuò)散階段水蒸氣的加入對(duì)碳酸化反應(yīng)進(jìn)程的影響為研究水蒸氣對(duì)吸收能力提高的機(jī)理的研究，在400和600碳酸化溫度進(jìn)行了無水蒸氣、通10%和20%水蒸氣的實(shí)驗(yàn)。石灰石經(jīng)過煅燒

14、后分別降溫到400和600，先通入15%的co2等到反應(yīng)器出口co2濃度穩(wěn)定后再通入10%水蒸氣。達(dá)到穩(wěn)定后再通入20%水蒸氣，圖4顯示了反應(yīng)器出口濃度變化規(guī)律。在400時(shí)通入co2，出口濃度迅速上升接近入口co2氣體濃度，這說明在低溫時(shí)氧化鈣吸收能力很低。當(dāng)通入10%水蒸氣后，co2濃度從接近入口的15%迅速下降達(dá)到0，然后逐漸回升，吸收持續(xù)時(shí)間超過20分鐘。這說明水蒸氣的通入使得原來處于擴(kuò)散控制階段的反應(yīng)重新進(jìn)入到化學(xué)反應(yīng)控制區(qū)，表明低溫條件下水蒸氣的通入對(duì)碳酸化反應(yīng)速率有重要影響。再次達(dá)到濃度穩(wěn)定時(shí)通入20%水蒸氣，可以看到出口濃度只下降了0.3%，然后緩慢回升。這一過程吸收能力的提高是

15、由于水蒸氣濃度的提高使得產(chǎn)物層厚度增加，然而擴(kuò)散速率很低所以吸收能力受到進(jìn)一步限制。對(duì)于600時(shí)碳酸化時(shí)加入水蒸氣的過程顯示出與低溫不同的過程，經(jīng)過一個(gè)平緩的吸收階段，出口濃度逐漸增加，這也驗(yàn)證了溫度的提高能夠增加反應(yīng)速率和分子擴(kuò)散速率。當(dāng)出口濃度趨于穩(wěn)定，此時(shí)通入10%的水蒸氣，反應(yīng)器出口濃度降低了5%，然后逐漸增加。對(duì)比400時(shí)通入相同水蒸氣濃度，吸收的co2要少得多，這與圖3-c得出的結(jié)論一致。在出口濃度接近入口濃度時(shí)再通入20%水蒸氣，在這樣的條件下出口濃度下降的微乎其微。從圖4可以看出進(jìn)一步看出在較低碳酸化溫度條件下，水蒸氣的添加可以延長化學(xué)反應(yīng)控制時(shí)間，明顯提高吸收劑的轉(zhuǎn)化率。圖4

16、 碳酸化階段通入不同濃度的水蒸氣石灰石的吸收能力比較a)400，b)6002.4 cao、h2o、co2體系化學(xué)平衡特性圖5顯示了利用hsc化學(xué)平衡軟件計(jì)算碳酸化反應(yīng)和氧化鈣水合反應(yīng)化學(xué)平衡。從圖上可以看出，常規(guī)反應(yīng)溫度600，能夠產(chǎn)生氫氧化鈣的水蒸氣濃度超過一個(gè)大氣壓，因此在常壓下不會(huì)有氫氧化鈣的形成。然而在400-450范圍內(nèi)，水蒸氣的平衡分壓在6%和20%之間。因此在水蒸氣濃度高于20%時(shí)會(huì)產(chǎn)生ca(oh)2。這樣在一定的水蒸氣濃度條件下，不同溫度所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)過程發(fā)生了變化。水蒸氣濃度高于平衡分壓時(shí)可以產(chǎn)生ca(oh)2,低于平衡分壓時(shí)不產(chǎn)生ca(oh)2。從圖上也可以看出而對(duì)于15%的

17、co2含量，在400-700范圍內(nèi)均能夠在熱力學(xué)平衡上實(shí)現(xiàn)。因此在水蒸氣平衡分壓之上，碳酸化反呈現(xiàn)不同的反應(yīng)過程。當(dāng)水蒸氣濃度小于平衡分壓，產(chǎn)生的反應(yīng)為：當(dāng)水蒸氣濃度高于平衡分壓，還會(huì)產(chǎn)生的反應(yīng)有：圖5 化學(xué)平衡圖為證明低溫條件下水蒸氣對(duì)碳酸化的影響，在400分別通入5%和20%水蒸氣后取出樣品，進(jìn)行tga煅燒實(shí)驗(yàn)，如圖6-a)所示。在通入5%水蒸氣時(shí)質(zhì)量有6%的下降，而通入20%水蒸氣時(shí)質(zhì)量下降了15%。而且質(zhì)量下降均出現(xiàn)在400-500范圍內(nèi)，這是由于產(chǎn)生的ca(oh)2在此溫度區(qū)間的分解。理論上5%的蒸汽濃度不會(huì)產(chǎn)生氫氧化鈣，有可能是由于在取料過程中吸收空氣中的水分造成的。為確定產(chǎn)生的原

18、因，分別在兩個(gè)水蒸氣濃度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)通入15%的co2分別在3分鐘和10分鐘取出樣品進(jìn)行煅燒測(cè)試，如圖6-b)、c)所示?？梢钥吹皆?%水蒸氣通入條件下的碳酸化，煅燒質(zhì)量下降發(fā)生在高于600，證明這是由于碳酸鈣的分解溫度，確定在蒸汽作用下沒有產(chǎn)生氫氧化鈣。在20%水蒸氣通入條件下，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物煅燒過程發(fā)生了兩個(gè)質(zhì)量下降的過程，首先在400-550有一個(gè)明顯下降，確定是由于氫氧化鈣的分解；在高于600時(shí)質(zhì)量又有一個(gè)下降過程，確定這是碳酸鈣的分解。經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí)了在低于水蒸氣平衡分壓時(shí)不會(huì)產(chǎn)生ca(oh)2；在高于平衡分壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生ca(oh)2，同時(shí)與co2反應(yīng)生成caco3。yang shaojun9在

19、實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在沒有co2的相同條件下，ca(oh)2轉(zhuǎn)化率30分鐘后低于6%，甚至低于沒有水蒸氣條件下的轉(zhuǎn)化率10%，因此提出生成ca(oh)2不是提高轉(zhuǎn)化率的決定因素，因此還應(yīng)存在氧化鈣直接與co2的碳酸化反應(yīng)。圖6 碳酸化400條件下a)僅通入蒸汽 b)通入5%蒸汽后通入co2 c)通入20%蒸汽后通入co23. 討論早在上世紀(jì)50年代haul12就發(fā)現(xiàn)水蒸氣能夠增強(qiáng)二氧化碳同石灰石的氣固反應(yīng)的物質(zhì)交換。garner13等人認(rèn)為水蒸氣能夠促使產(chǎn)物層形成裂縫，因此水蒸氣的催化作用被認(rèn)為是產(chǎn)生更多的反應(yīng)界面。隨著利用石灰石捕集co2研究的深入，wang10在水蒸氣濃度低于平衡分壓時(shí)沒有穩(wěn)定的氫氧

20、化物的生成，但是可以瞬間生成ca(oh)2而且濃度很低，再與co2反應(yīng)生成碳酸鈣。manovic11否認(rèn)水蒸氣在碳酸化過程中是一種催化作用，推測(cè)水蒸氣提高固體擴(kuò)散能力。他的證據(jù)是在碳酸化的初始階段，化學(xué)反應(yīng)控制階段無論是否含有水蒸氣轉(zhuǎn)化率都相近，因此蒸汽不會(huì)提高快速反應(yīng)階段的反應(yīng)速率。然而到了擴(kuò)散反應(yīng)控制階段，水蒸氣的存在導(dǎo)致更高的轉(zhuǎn)化率，這是由于產(chǎn)物層的厚度增加。產(chǎn)物層擴(kuò)散是需要高的活化能，與溫度提高轉(zhuǎn)化率的機(jī)理類似，水蒸氣的添加導(dǎo)致更強(qiáng)的擴(kuò)散能力。從微觀角度進(jìn)一步考慮，fan14利用表面化學(xué)及物理學(xué)薄膜生長理論研究了單晶mgo與o2和so2反應(yīng)過程。提出溫度的提高使固體產(chǎn)物擴(kuò)散速度增加，高

21、溫條件比低溫條件具有更高的產(chǎn)物島高度和分布密度較低的產(chǎn)物島，在相同的反應(yīng)溫度下，通入水蒸氣也發(fā)生類似的現(xiàn)象，這也證明了水蒸氣的通入也能夠提高固體產(chǎn)物擴(kuò)散速度。另外一種解釋是在產(chǎn)物島高度增加的過程中，島周圍的caco3產(chǎn)物不斷向島聚集，導(dǎo)致島間產(chǎn)物層厚度減少甚至有未反應(yīng)的氧化鈣裸露出來，這樣反應(yīng)從新進(jìn)入化學(xué)反應(yīng)控制階段。在此條件下，吸收劑的吸收能力明顯提高。bhatia15研究了產(chǎn)物層對(duì)石灰石碳酸化反應(yīng)的影響，認(rèn)為在cao-caco3-co2系統(tǒng)中，o-2在擴(kuò)散過程中起關(guān)鍵作用，可能的機(jī)制是在cao-caco3界面上co3-2+caocaco3+o-2，在孔表面上co2(g)(co2)ads，(

22、co2)ads+o-2co3-2。kronenberg16研究了在石灰石晶體中碳和氧的擴(kuò)散，氧的擴(kuò)散與與碳的不同，受到水蒸氣壓力的影響。這樣能夠解釋水蒸氣的存在會(huì)提高擴(kuò)散速率。從前面的研究可以看出，水蒸氣的存在會(huì)提高氧化鈣的碳酸化的反應(yīng)速率同時(shí)會(huì)提高反應(yīng)氣體在產(chǎn)物層的擴(kuò)散速度，這是由于水蒸氣會(huì)加快碳酸根離子的生成及傳遞速率。這也是在碳酸化在擴(kuò)散反應(yīng)階段通入水蒸氣會(huì)提高吸收能力的原因。但是碳酸根的擴(kuò)散仍然屬于較慢過程，遠(yuǎn)低于化學(xué)反應(yīng)速率，這也是在化學(xué)反應(yīng)階段水蒸氣對(duì)轉(zhuǎn)化率影響不大的原因。對(duì)于水蒸氣對(duì)碳酸化的影響機(jī)理還需要進(jìn)一步研究。4. 結(jié)論本文通過流化床和tga實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了水蒸氣對(duì)cao碳酸化

23、反應(yīng)的促進(jìn)作用。尤其在低溫時(shí)，水蒸氣的添加明顯增強(qiáng)碳酸化反應(yīng)。在400碳酸化時(shí)當(dāng)增加水蒸氣濃度為5%、10%直到20%，對(duì)應(yīng)的吸收能力比無水蒸氣時(shí)增加了26.5%、27.1%和34%。產(chǎn)物層擴(kuò)散階段水蒸氣的加入對(duì)碳酸化反應(yīng)進(jìn)程的影響的實(shí)驗(yàn)證明與溫度提高轉(zhuǎn)化率的機(jī)理類似，水蒸氣的添加導(dǎo)致更強(qiáng)的擴(kuò)散能力。最后利用hsc軟件分析了cao-h2o-co2系統(tǒng)的平衡分壓，提出了水蒸氣不同的壓力高低決定了反應(yīng)的不同過程。參考文獻(xiàn)1lin s. y.,harada m.,suzuki y., et al. process analysis for hydrogen production by reactio

24、n integrated novel gasification (hypr-ring). energy conversion and management 2005; 46 (6):869-880. 2balasubramanian b.,ortiz a. l.,kaytakoglu s., et al. hydrogen from methane in a single-step process. chemical engineering science 1999; 54 (15-16):3543-3552. 3han c., harrison d. p. simultaneous shif

25、t reaction and carbon dioxide separation for the direct production of hydrogen. chemical engineering science 1994; 49 (24b):5875-5883. 4grasa g. s., abanades j. c. co2 capture capacity of cao in long series of carbonation/calcination cycles. industrial & engineering chemistry research 2006; 45 (26):

26、8846-8851. 5manovic v.,charland j. p.,blamey j., et al. influence of calcination conditions on carrying capacity of cao-based sorbent in co2 looping cycles. fuel 2009; 88 (10):1893-1900. 6anthony e. j. solid looping cycles: a new technology for coal conversion. industrial & engineering chemistry res

27、earch 2008; 47 (6):1747-1754. 7abanades j. c.,anthony e. j.,wang j. s., et al. fluidized bed combustion systems integrating co2 capture with cao. environmental science & technology 2005; 39 (8):2861-2866. 8dobner s.,sterns l.,graff r. a., et al. cyclic calcination and re-carbonation of calcined dolo

28、mite. industrial & engineering chemistry process design and development 1977; 16 (4):479-486. 9yang s. j., xiao y. h. steam catalysis in cao carbonation under low steam partial pressure. industrial & engineering chemistry research 2008; 47 (12):4043-4048. 10wang c. b.,jia l. f.,tan y. w., et al. carbonation of fly ash in oxy-fuel cfb combustion. fuel 2008; 87 (7):110