مدل‌سازي سينتيك واكنش كربناسيون در فرآيند چرخه كلسيم براي جذب CO2 براساس مدل‌هاي مختلف

واكنش كربناسيون در چرخه كلسيم يك فرآيند شيميايي است كه در آن كربن دي‌اكسيد با جاذب جامد كلسيم اكسيد واكنش داده و كلسيم كربنات توليد مي‌شود. اين واكنش از اهميت بالايي برخوردار است زيرا به‌عنوان يك روش موثر در كاهش غلظت كربن دي‌اكسيد موجود در جو و كنترل سريع تغييرات آب و هوايي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين تحقيق واكنش كربناسيون در دو دماي C° 550 و C° 650 و با استفاده از مدل‌هاي سينتيكي هسته كوچك‌شونده، حفرات تصادفي و شبه‌فراكتالي، مدل‌سازي شدند. ثابت‌هاي سينتيكي و نفوذ كه دو پارامتر مهم در مرحله كنترل‌كننده شيميايي و نفوذ در لايه محصول هستند، بر پايه‌ داده‌هاي آزمايشگاهي محاسبه شدند. نتايج نشان داد كه در نظر نگرفتن مرحله كند در مدل هسته كوچك‌شونده باعث مي‌شود كه در دماي C° 650 اختلاف ميان مدل‌ و داده‌هاي تجربي از زمان شروع مرحله كند افزايش يافته و به 5% در انتهاي واكنش برسد. مدل‌سازي به‌روش حفرات تصادفي نشان داد كه با وجود در نظر گرفتن مرحله‌ نفوذ‌، شكستگي به‌وجود آمده در مدل، باعث مي‌شود تا اختلاف 3% ميان مدل و داده‌هاي تجربي در شروع مرحله كند افزايش يافته و در پايان واكنش به حدود 5% برسد. نتايج مدل شبه فراكتال كاملا منطبق بر داده‌هاي تجربي بوده و تنها اختلاف 5/1% در دقايق پاياني واكنش مشاهده شد. مدل شبه فراكتال جهت پيش‌بيني درصد تبديل واكنش كربناسيون تا 30 چرخه متوالي در دماي C° 650 استفاده شد. نتايج نشان داد كه به‌دليل‌ كاهش شديد سطح آزاد جاذب در لحظات اوليه، درصد تبديل بين چرخه 1 تا 10، 38% كاهش يافت كه در ادامه، از كاهش درصد تبديل كاسته شده و به 4% براي چرخه 20 تا 30 رسيد.