Karakteriseren en optimaliseren van gesproeidroogde mangaanoxiden als zuurstofdrager voor chemical-looping combustion

Abstract

CO2 is het meest aanwezige broeikasgas en speelt een grote rol in de opwarming van de aarde. Tijdens verbrandingsreacties komt veel CO2 in de atmosfeer terecht omdat bestaande gasscheidingsprocessen te duur zijn en niet toegepast worden. Chemical-looping combustion is een techniek waarbij zuurstofdragers (metaaloxiden) gebruikt worden om energieproductie en CO2-afvang te combineren. Het doel van deze masterproef is het optimaliseren van het sproeidroogproces om mangaangebaseerde (Mn3O4) zuurstofdragers, met een optimale rondheid, dichtheid en sterkte te produceren.

Volgende parameters van de sproeidroogtechniek werden geoptimaliseerd: diameter nozzle, druk nozzle, temperatuur lucht, massadebiet lucht en massadebiet suspensie. Telkens werden de bekomen zuurstofdragers gekarakteriseerd wat betreft hun sterkte, dichtheid, porositeit, attritieweerstand, vorm en samenstelling.

Karakterisatie van het aangemaakt materiaal toont aan dat experimenten met nozzlediameter 2,0 mm de sterkste deeltjes geven, met een sterkte tot 1,91 daN/mm. De grotere nozzle daarentegen zorgt voor meer poreuze deeltjes met een lagere sterkte als gevolg. Verder liggen de dichtheden tussen 4,36 en 4,44 g/cm³, maar de rondheid blijft 0,9 ongeacht de ingestelde parameters. CaMnO3, CaTiO3, MgO en Ca3(SiO)4O komen als fasen voor in de gevormde perovskietstructuur. In het algemeen levert sproeidrogen met kleine nozzle op laag massadebiet de sterkste zuurstofdragers waarbij het aantal fines na attritie gereduceerd wordt van 49 % naar 15 %.