本書積極響應習近平總書記"碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和"的時代號召，針對電力、鋼鐵、水泥等高碳排放行業(yè)的脫碳需求，從理論研究和工程應用出發(fā)，全面介紹了鈣循環(huán)過程基礎以及應用中存在的問題與解決方案。全書內容共分為5章，主要以高效鈣基CO2吸附粉體材料的合成（第2章）、耐磨損吸附顆粒的成型方法與性能評價（第3章）、鈣循環(huán)過程氣/固雜質的影響與機理分析（第4章）和鈣-銅聯(lián)合循環(huán)的體系優(yōu)化與過程模擬（第5章）四方面為重點，提出了高效鈣基CO2吸附粉體材料的合成方法，優(yōu)化了耐磨損吸附顆粒的成型工藝，闡明了煤灰、水蒸氣、SO2等關鍵雜質組分對鈣循環(huán)過程的影響特性與機制，分析了鈣-銅聯(lián)合循環(huán)的耦合性。
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目錄
第1章 緒論 1
1.1 能源消費與CO2排放狀況 1
1.1.1 能源消費結構 1
1.1.2 CO2排放分析 3
1.2 CCUS技術與應用 4
1.2.1 CCUS技術概述 5
1.2.2 CCUS項目概況 6
1.3 CO2高溫吸附技術基礎 8
1.3.1 CO2高溫吸附技術概述 8
1.3.2 鈣基CO2吸附技術 14
1.3.3 鋰基CO2吸附技術 18
1.4 本章小結 21
參考文獻 22
第2章 高效粉體CO2吸附材料合成研究 28
2.1 不同前驅體合成鈣基CO2吸附材料研究 28
2.1.1 吸附劑制備與性能測試 29
2.1.2 鋁酸鈣水泥中鈣組分作用分析 30
2.1.3 合成吸附劑性能分析 31
2.1.4 CO2吸脫附循環(huán)穩(wěn)定性 34
2.2 多元金屬氧化物制備鈣基CO2吸附劑 35
2.2.1 溶膠-凝膠合成與基礎表征 36
2.2.2 合成材料的CO2吸脫附特性 39
2.2.3 苛刻條件下循環(huán)吸脫附分析 40
2.2.4 吸附劑微觀結構演變分析 41
2.2.5 合成材料CO2吸附性能對比 43
2.3 廢舊鋰離子電池制備低成本Li4SiO4吸附劑 44
2.3.1 LIBs熱解與吸附劑合成 45
2.3.2 鋰前驅體與吸附劑性質 46
2.3.3 Li4SiO4材料CO2吸脫附性能 47
2.3.4 CO2吸脫附穩(wěn)定性分析 50
2.3.5 鋰吸附劑性能比較與經濟性分析 51
2.4 本章小結 52
參考文獻 53
第3章 耐磨損吸附顆粒成型方法與性能評價 57
3.1 有機鈣前驅體制備鈣基CO2吸附顆粒 57
3.1.1 原材料和吸附顆粒制備方法 58
3.1.2 顆粒吸脫附與磨損特性測試 58
3.1.3 吸附顆粒形貌與孔結構分析 59
3.1.4 吸附顆粒CO2吸脫附循環(huán)特性 61
3.1.5 顆粒磨損特性分析 65
3.1.6 吸附顆粒綜合性能評估 66
3.2 黏結劑輔助鈣基CO2吸附顆粒成型研究 67
3.2.1 黏結劑與造孔劑熱解特性 67
3.2.2 吸附顆粒物相與孔結構分析 68
3.2.3 黏結劑影響吸附顆�；A特性 70
3.2.4 磷酸鎂添加量的影響特性 73
3.2.5 預煅燒溫度的影響規(guī)律 75
3.2.6 造孔劑和黏結劑的作用機制 77
3.3 正硅酸鋰基吸附顆粒成型與性能研究 78
3.3.1 粉體正硅酸鋰CO2吸附性能 78
3.3.2 成型顆粒的CO2吸脫附性能 80
3.3.3 吸附顆粒孔結構與形貌特征 81
3.3.4 吸附顆粒機械性能評價 84
3.3.5 鋰基吸附顆粒性能對比分析 85
3.4 本章小結 87
參考文獻 88
第4章 CO2吸/脫附反應熱力學與動力學 92
4.1 正硅酸鋰吸/脫附CO2熱力學平衡邊界 92
4.1.1 吸附劑制備與性能測試 92
4.1.2 熱力學計算方法 93
4.1.3 鋰基吸附劑物相特征分析 93
4.1.4 各因素影響下吸脫附平衡特性 94
4.1.5 熱力學分析與平衡關聯(lián)式 100
4.2 鋰基吸附劑脫附再生動力學特性研究 102
4.2.1 吸附劑制備與基礎特性 103
4.2.2 脫附基礎特征及動力學方程 105
4.2.3 本征反應的冪律模型擬合 107
4.3 硫酸化作用下的碳酸化反應動力學研究 109
4.3.1 硫酸化影響CO2吸/脫附循環(huán)特性 109
4.3.2 吸附劑的基礎理化性質 111
4.3.3 新鮮吸附劑碳酸化反應動力學 112
4.3.4 循環(huán)材料的碳酸化反應動力學 114
4.4 本章小結 117
參考文獻 118
第5章 CO2捕集過程雜質影響與作用機制 121
5.1 吸附過程碳酸化/硫酸化競爭反應數(shù)值模擬 121
5.1.1 單顆粒耦合模型構建方法 121
5.1.2 吸附劑參數(shù)測定與模型驗證 126
5.1.3 并行碳酸化/硫酸化顆�；A行為 127
5.1.4 反應工況影響碳酸化/硫酸化特性 129
5.1.5 顆粒參數(shù)影響碳酸化/硫酸化特性 131
5.2 水蒸氣加速吸附劑分解再生特性與機理 133
5.2.1 實驗系統(tǒng)與測試過程 134
5.2.2 水蒸氣濃度的影響特性分析 135
5.2.3 水蒸氣加速碳酸鈣分解的量化計算 137
5.2.4 水蒸氣在CaCO3(1 0 -1 4)表面吸附位點 138
5.2.5 水蒸氣在CaCO3(1 0 -1 4)表面反應過程 140
5.3 煤灰影響CO2吸/脫附特性與作用機制 145
5.3.1 煙氣夾帶煤灰影響吸/脫附特性 145
5.3.2 富氧燃燒煤灰影響吸/脫附特性分析 149
5.3.3 吸附劑孔結構分析 153
5.3.4 吸附劑形貌演變及煤灰元素遷移 154
5.3.5 煤灰與吸附劑的相互作用機制 156
5.4 本章小結 158
參考文獻 160
第6章 基于高溫化學吸附的脫碳體系研究 162
6.1 Ca-Cu聯(lián)合化學合循環(huán)再生過程反應動力學匹配 162
6.1.1 Ca-Cu聯(lián)合化學循環(huán)研究概述 162
6.1.2 反應動力學測試方法 165
6.1.3 CaCO3分解反應動力學 166
6.1.4 CuO與CH4還原反應動力學 168
6.1.5 煅燒反應器數(shù)學模型構建 170
6.1.6 煅燒反應器內反應過程分析 171
6.2 Ca-Cu聯(lián)合化學循環(huán)組分均布式顆粒煅燒行為模擬 174
6.2.1 單顆粒模型建立與實驗驗證 174
6.2.2 CuO/CaCO3顆粒內部參數(shù)分布 178
6.2.3 反應器運行工況影響特性 180
6.2.4 顆粒參數(shù)的影響特性分析 182
6.3 基于Li4SiO4的CO2捕集/CH4干重整一體化 185
6.3.1 吸附劑與催化劑制備方法 186
6.3.2 耦合CO2捕集/轉化過程測試 187
6.3.3 吸附劑與催化劑基礎物化特征 187
6.3.4 耦合CO2捕集/轉化反應特性 189
6.3.5 耦合CO2捕集/轉化循環(huán)穩(wěn)定性 190
6.4 本章小結 192
參考文獻 193
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