Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Computational fluid dynamics model of circulating fluidized bed reactor for carbon dioxide capture from different sources
Year (A.D.)
2018
Document Type
Thesis
First Advisor
เบญจพล เฉลิมสินสุวรรณ
Second Advisor
พรพจน์ เปี่ยมสมบูรณ์
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Chemical Technology (ภาควิชาเคมีเทคนิค)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
เคมีเทคนิค
DOI
10.58837/CHULA.THE.2018.555
Abstract
ในปัจจุบัน ภาวะโลกร้อนเป็นปัญหาที่โลกกำลังเผชิญจากปริมาณแก๊สเรือนกระจกที่สูงขึ้น โดยเฉพาะแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากความก้าวหน้าของเทคโนโลยีและอุตสาหกรรม จึงต้องมีการควบคุมปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนปล่อยออกสู่บรรยากาศ สำหรับงานวิจัยนี้ เป็นการจำลองกระบวนการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อศึกษาการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากแก๊สที่มาจากต่างแหล่งกำเนิด ซึ่งมีปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ต่างกัน ได้แก่ แก๊สที่มาจากกระบวนการหลังการเผาไหม้ด้วยถ่านหิน แก๊สที่มาจากกระบวนการหลังการเผาไหม้ด้วยแก๊สธรรมชาติ และแก๊สจากกระบวนการผลิตซีเมนต์ ผลจากการศึกษาพบว่า ขนาดเซลล์การคำนวณที่เหมาะสมสำหรับแบบจำลอง คือ 20,000 เซลล์ และใช้เวลาจำลอง 300 วินาที โดยการคูณสัมประสิทธิ์ที่อัตราการเกิดเท่ากับ 1.4 จะให้ประสิทธิภาพการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ใกล้เคียงกับผลการทดลองจริงมากที่สุด ตัวแปรดำเนินการที่ศึกษาโดยการออกแบบเชิงแฟกทอเรียล 2 ระดับ ได้แก่ สัดส่วนโดยมวลของโพแทสเซียมคาร์บอเนตในตัวดูดซับของแข็ง ความเร็วของแก๊สที่ป้อนเข้า อุณหภูมิของผนังดาวเนอร์ และความดันที่ทางออกของดาวเนอร์ พบว่า สัดส่วนโดยมวลของโพแทสเซียมคาร์บอเนตส่งผลเชิงบวกและความเร็วของแก๊สเสียที่ป้อนเข้าไรเซอร์จะส่งผลเชิงลบต่อประสิทธิภาพการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์สำหรับแก๊สจากทุกแหล่งกำเนิด สัดส่วนโดยมวลของโพแทสเซียมคาร์บอเนตจะส่งผลเชิงบวกต่ออัตราการไหลของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ทางออกของดาวเนอร์สำหรับแก๊สทุกแหล่งกำเนิด ในขณะที่ความดันที่ทางออกของดาวเนอร์จะส่งผลเชิงลบสำหรับแก๊สที่มาจากกระบวนการหลังการเผาไหม้ด้วยแก๊สธรรมชาติและถ่านหินเท่านั้น นอกจากนี้ ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในแก๊สที่ป้อนเข้าไรเซอร์สูงขึ้นจะส่งผลโดยตรงกับความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ของตัวดูดซับของแข็งโดยทำให้มีค่าสูงขึ้น ประสิทธิภาพการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากภาวะดำเนินการที่เหมาะสมสำหรับแก๊สที่มาจากกระบวนการหลังการเผาไหม้ด้วยถ่านหิน แก๊สที่มาจากกระบวนการหลังการเผาไหม้ด้วยแก๊สธรรมชาติ และแก๊สจากกระบวนการผลิตซีเมนต์ เท่ากับร้อยละ 96.79 67.69 และ 42.39 ตามลำดับ
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
Nowadays, the global warming is considerated as a world problem. One of the greenhouse gases that is released from human activities and fossil fuels combustion in industry is CO2. Thus, it is necessary to control the amount of CO2 emitted to the atmosphere. This research aims to capture the CO2 in gas from different sources that have variety of CO2 concentration, for instance, flue gas from post-combustion of natural gas, post-combustion of coal and cement production. The results showed that the simulation model with the mesh of 20,000 elements had small deviation comparing to higher elements and simulation time with 300 seconds was in quasi steady state condition. To validate the model to the experimental data, the kinetic factor of 1.4 was used to adjust the simulation result. The variables that studied in 2k experimental design were K2CO3 loading, inlet gas velocity, temperature of downer wall and outlet pressure of downer. K2CO3 loading had positive effect while inlet gas velocity had negative effect on CO2 capture efficiency for gas from any sources. K2CO3 loading had positive effect on CO2 flow rate at outlet downer for flue gas from any sources while outlet pressure of downer had negative effect on CO2 flow rate at outlet downer for flue gas from post-combustion with natural gas and coal. Moreover, CO2 concentration in flue gas had direct effect on CO2 adsorption capacity. CO2 capture efficiency from optimized conditions for flue gas from post-combustion of natural gas, post-combustion of coal and cement production were 96.79%, 67.69% and 42.39% respectively.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
เบญจประกายรัตน์, ธนพร, "แบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณของเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียนสำหรับการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์จากต่างแหล่งกำเนิด" (2018). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 2686.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/2686