مدل‌سازی سینتیکی جذب دی اکسید کربن در فرایند چرخه‌کلسیم در حضور گاز دی‌اکسید سولفور بر پایه مدل‌های حفرات تصادفی و شبه‌فراکتال

Abstract

دی‌اکسید‌کربن از مهم‌ترین گازهای گلخانه‌ای بوده و جذب آن در فرایند چرخه‌کلسیم، یکی از امیدوارکننده‌ترین فناوری‌ها برای کاهش اثرات منفی آن بر روی تغییرات اقلیمی می‌باشد. با توجه به این که این فرایند در دماهایی بالاتر از oC ۷۰۰ انجام می‌گیرد، امکان مطالعه و تحقیق بر روی سینتیک واکنش‌های صورت گرفته در آن در مقیاس‌های صنعتی و در شرایط واقعی مهیا نمی‌باشد. از همین رو در این تحقیق، از دو مدل سینتیکی حفرات تصادفی و شبه فراکتال جهت مدل‌سازی داده‌های آزمایشگاهی واکنش کربناسیون و سولفاته‌شدن استفاده شد. نتایج نشان داد که به دلیل اهمیت مرحله نفوذ در لایه محصول، اختلاف بین داده‌های تجربی و نتایج حاصل از مدل حفرات تصادفی با گذشت زمان، افزایش پیدا کرده و در غلظت‌های بالای گاز دی‌اکسید سولفور ورودی، این اختلاف بیشتر نیز شد. در مقابل، مدل شبه فراکتال با متغیر در نظر گرفتن ثابت نفوذ در طول زمان واکنش، نتایج به‌دست آمده را با دقت بهتری ارائه داد. از مدل شبه فراکتال جهت پیش‌بینی درصد تبدیل کربناسیون و سولفاته‌شدن در چرخه‌های ۵، ۱۵ و ۳۰ استفاده‌ شد که درصدهای تبدیل برای کربناسیون به ترتیب 60، 37 و 27 درصد و برای سولفاته‌شدن به ترتیب 1/3، 6/1 و 1/1 درصد بدست آمد. به‌علاوه، به دلیل کاهش ظرفیت جذب و سطح ویژه جاذب، درصد تبدیل در طول چرخه‌های متوالی کاهش یافته‌است.