بررسی احتراق چرخه شیمیایی با حامل اکسیژن اکسید منگنز
DOI:
https://doi.org/%20/4q30a268کلمات کلیدی:
کربن دی اکسید, احتراق چرخه شیمیایی, حامل اکسیژن اکسید منگنزچکیده
شناختن روشهای به دام انداختن کربن دی اکسید ضروری است. یکی از روش های مهم احتراق چرخه شیمیایی است که فرآیند احتراق چرخه شیمیایی یک سیستم جالب توجه برای تسهیل جداسازی گاز گلخانه ای کربن دی اکسید از محصولات احتراق است. به این ترتیب که سوختی مثل متان با یک حامل اکسیژن در راکتور سوخت واکنش داده و کربن دی اکسید و بخار آب تولید میشود. بخار آب به راحتی از محصولات راکتور سوخت پس از سرد شدن جدا شده و کربن دی اکسید حاصل خواهد شد. در حالیکه برای جداسازی کربن دی اکسید از ازت در سیستم احتراق معمولی روشهای پرهزینه ای لازم است. در نهایت فلز حاصل از راکتور سوخت در راکتور هوا ضمن واکنش با اکسیژن هوا مجددا به اکسید فلزی تبدیل شده و حرارت حاصله برای تولید بخار و برق استفاده میشود. در این مقاله قصد داریم به روش احتراق چرخه شیمیایی با حامل اکسیژن اکسید منگنز بپردازیم. ابتدا اصول احتراق چرخه شیمیایی و نحوه کارکرد آن توضیح داده شده است. سپس توضیحاتی درباره سینتیک احتراق چرخه شیمیایی آوردهایم و ان را با سایر روش ها مقایسه کنیم و دلیل برتری ان را بیان کنیم.
دانلودها
مراجع
[1] M. M. Hossain and H. I. de Lasa, “Chemical-looping combustion (CLC) for inherent CO2 separations—a review,” Chem. Eng. Sci., vol. 63, no. 18, pp. 4433–4451, 2008, doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2008.05.028.
[2] S. Kumar, J. H. Cho, and I. Moon, “Ionic liquid-amine blends and CO2BOLs: Prospective solvents for natural gas sweetening and CO2 capture technology—A review,” Int. J. Greenh. Gas Control, vol. 20, pp. 87–116, 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2013.10.019.
[3] A. Nandy, C. Loha, S. Gu, P. Sarkar, M. K. Karmakar, and P. K. Chatterjee, “Present status and overview of Chemical Looping Combustion technology,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 59, pp. 597–619, 2016, doi: 10.1016/j.rser.2016.01.003.
[4] L. Liu, Z. Li, and N. Cai, “Oxidization and reduction kinetics of a manganese oxygen carrier granulated with the spray drying method at a tonnage scale for chemical looping combustion,” Fuel, vol. 303, no. March, p. 121267, 2021, doi: 10.1016/j.fuel.2021.121267.
[5] W. Benincosa, R. Siriwardane, H. Tian, J. Riley, and J. Poston, “A particle-scale reduction model of copper iron manganese oxide with CO for chemical looping combustion,” Appl. Energy, vol. 262, no. December 2019, p. 114407, 2020, doi: 10.1016/j.apenergy.2019.114407.
[6] Jingchun Yan, Tianxu Shen, Peng Wang, Xianglei Yin, Xiao Zhu, Shouxi Jiang, Laihong Shen, “Redox performance of manganese ore in a fluidized bed thermogravimetric analyzer for chemical looping combustion,” Fuel, vol. 295, no. March, p. 120564, 2021, doi: 10.1016/j.fuel.2021.120564.
[7] E. A. Durango, C. R. Forero, and F. J. Velasco-sarria, “Use of a Low-Cost Colombian Manganese Mineral as a Solid Oxygen Carrier in Chemical Looping Combustion Technology,” 2021, doi: 10.1021/acs.energyfuels.1c00587.
[8] L. Liu, Z. Li, L. Wang, Z. Zhao, Y. Li, and N. Cai, “MgO − Kaolin-Supported Manganese Ores as Oxygen Carriers for Chemical Looping Combustion,” 2019, doi: 10.1021/acs.iecr.9b05267.
[9] Daofeng Mei, Teresa Mendiara, Alberto Abad, Luis F. de Diego, Francisco García-Labiano, Pilar Gayán, Juan Adánez, and Haibo Zhao “Manganese Minerals as Oxygen Carriers for Chemical Looping Combustion of Coal,” Ind. Eng. Chem. Res., vol. 55, no. 22, pp. 6539–6546, 2016, doi: 10.1021/acs.iecr.6b00263.
[10] M. Schmitz, C. Linderholm, P. Hallberg, S. Sundqvist, and A. Lyngfelt, “Chemical-Looping Combustion of Solid Fuels Using Manganese Ores as Oxygen Carriers,” Energy and Fuels, vol. 30, no. 2, pp. 1204–1216, 2016, doi: 10.1021/acs.energyfuels.5b02440.
[11] M. Arjmand, H. Leion, T. Mattisson, and A. Lyngfelt, “Investigation of different manganese ores as oxygen carriers in chemical-looping combustion (CLC) for solid fuels,” Appl. Energy, vol. 113, pp. 1883–1894, 2014, doi: 10.1016/j.apenergy.2013.06.015.
[12] M. Arjmand, H. Leion, A. Lyngfelt, and T. Mattisson, “Use of manganese ore in chemical-looping combustion (CLC)-Effect on steam gasification,” Int. J. Greenh. Gas Control, vol. 8, pp. 56–60, 2012, doi: 10.1016/j.ijggc.2012.02.001.
[13] A. Abad, T. Mattisson, A. Lyngfelt, and M. Rydén, “Chemical-looping combustion in a 300 W continuously operating reactor system using a manganese-based oxygen carrier,” Fuel, vol. 85, no. 9, pp. 1174–1185, 2006, doi: 10.1016/j.fuel.2005.11.014.
[14] D. D. Miller, M. Smith, and D. Shekhawat, “Interaction of manganese with aluminosilicate support during high temperature (1100 °C) chemical looping combustion of the Fe-Mn-based oxygen carrier,” Fuel, vol. 263, no. December 2019, p. 116738, 2020, doi: 10.1016/j.fuel.2019.116738.
[15] A. Shulman, E. Cleverstam, T. Mattisson, and A. Lyngfel, “Manganese/iron, manganese/nickel, and manganese/silicon oxides used in chemical-looping with oxygen uncoupling (CLOU) for combustion of methane,” Energy and Fuels, vol. 23, no. 10, pp. 5269–5275, 2009, doi: 10.1021/ef9005466.
[16] Raúl Pérez-Vega, Alberto Abad, Francisco García-Labiano, Pilar Gayán, Luis F. de Diego, María Teresa Izquierdo, Juan Adánez., “Chemical Looping Combustion of gaseous and solid fuels with manganese-iron mixed oxide as oxygen carrier,” Energy Convers. Manag., vol. 159, no. December 2017, pp. 221–231, 2018, doi: 10.1016/j.enconman.2018.01.007.
[17] B. Sub Kwak, N. K. Park, H. J. Ryu, J. I. Baek, and M. Kang, “Reduction and oxidation performance evaluation of manganese-based iron, cobalt, nickel, and copper bimetallic oxide oxygen carriers for chemical-looping combustion,” Appl. Therm. Eng., vol. 128, pp. 1273–1281, 2018, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2017.09.111.
[18] P. Cho, T. Mattisson, and A. Lyngfelt, “Comparison of iron-, nickel-, copper- and manganese-based oxygen carriers for chemical-looping combustion,” Fuel, vol. 83, no. 9, pp. 1215–1225, 2004, doi: 10.1016/j.fuel.2003.11.013.
[19] L. Xu, R. Edland, Z. Li, H. Leion, D. Zhao, and N. Cai, “Cu-modified manganese ore as an oxygen carrier for chemical looping combustion,” Energy and Fuels, vol. 28, no. 11, pp. 7085–7092, 2014, doi: 10.1021/ef5017686
[20] M. Källén, P. Hallberg, M. Rydén, T. Mattisson, and A. Lyngfelt, “Combined oxides of iron, manganese and silica as oxygen carriers for chemical-looping combustion,” Fuel Process. Technol., vol. 124, pp. 87–96, 2014, doi: 10.1016/j.fuproc.2014.02.020.
