Date of Award

5-2016

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Chemical Engineering (MSChE)

Department

Chemical and Petroleum Engineering

First Advisor

Ali Al-Marzouqi

Second Advisor

Nayef Ghasem

Third Advisor

Rafael Santos

Abstract

Global warming is one of the most challenging problems facing societies these days, and it is known to be caused by the increasing emissions of Green House Gases (GHG's), mainly CO2, from various human activities. To solve such a problem, or at least minimize its effects, several actions have been considered. One of these actions is carbon capture, which has many different options and techniques. This research focuses on the capture of CO2 through reactions with steel-making residues, an alkaline solid by-product of the steel-making process. The aim is to sequester CO2 and form carbonates, which are chemically more stable forms of solid waste. The reaction was carried out in a fluidized-bed reactor that provided good interaction between CO2 and the solid residue with low operational cost. Minitab facilities were used to design a set of experiments and get a statistical model that describes different behaviors of responses such: CO2 efficiency, CO2 capture percentage, T.D.S., and leachability. These responses were governed by parameters such as flow rate of CO2 gas, particle size, initial amount, and type of the residue, in addition to the moisture bed percentage. The effluent gas was analyzed for CO2 and the solid product was characterized using TGA, XRD, SEM, and ICP. Three types of solid residues were used in the study: Cyclone Silo Dust, LF Slag, and Bag House Dust. The maximum capture percentage was observed when using Bag House Dust (BHD), with 0.2 kg- CO2/ kg residue, based on the Ca-content, at a gas flow rate ratio to the minimum fluidization velocity (Us/Umf) of 1.5, a bed mass of 1.5 kg, an average particle size of 150 μm, and a bed moisture content of 3%.

Comments

تعتبر شكلة الاحتباس الحراري مشكلة عالمية خطيرة لمالها من آثار مبا شرة وغير مبا شرة على البيئةعلى هذا الكوكب، ممايؤثر سلبا على صحة الإنسان والكائنات الحية الأخرى. أهم الأسباب وراء هذه المشكلة إلى ازدياد الانبعاث للغازات الدفيئة التي تحبس الحرارة داخل الغلاف الجوي للارض. سارع نشطاء البيئة وبعض الجهات الخاصة والحكومية إلى اتخاذ اجراءات للتقليل والحد من هذه الآثار وبمختلف الوسائل والأساليب. إحدى أهم هذه الوسائل هي: احتجاز الكربون ومشتقاته متمثلا بشكل أساسي بغاز ثاني أكسيد الكربون من مصادر انبعاثه، وكان هنا دور العلوم التطبيقية باستثمار المبادئ الأساسية والمفا هيم العلمية وتوظيفها وابتكار التقنيات التي من شأنها تفعيل تلك الغاية وبشتى الطرق. هذه الرسالة تساهم في إظهار واحد من هذه التقنيات ، وهي كربنة المعادن. وقد تم تطبيق مبدأ على واحدة منأضخم الصنا عات في دولة الإمارات العربية المتحدة، وهي صناعة الحديد. حيث يتم استخدام خبث الحديد ومخلفاته كمادة أولية لاحتجاز غاز ثاني أكسيد الكربون وتحوله إلى مركات الكربونات من خلال تفاعل الأكاسيد المعدنية الموجودة بكثرة تلك المخلفات، وخصوصا الكالسيوم. تماستخدام برنامج ( Minitab ) لإعدادتصميم التجارب ومن ثم تحليل نتائجها بناء على الحسابات الاحصائية. وتم اختبار عدد من العوامل المؤثرة لدراستها ودراسة مدى فعاليتها على عدد من المحددات التي تستجيب لنك العوامل ، فعلى سبيل المثال: تم دراسة أثر معدل التدفيق للغاز وقياس قطر دقائق الحشوة المستخدمة وكتلتها ونوعها، آثارها على نسبة تكون الكربونات ومحتوى المواد الصلبة الذائبة لمحلول من تلك المخلفات بعدإحراء التفاعل. تم اختبار مفاعل الحشوة المميعة ليتم التم التفاعل داخله عبر تمرير غاز مركب من غاز ثاني أكسيد الكربون بنسبة 10 % مع 90% من الهواء ، وذلك للحصول على تمازج عال وبكلفة تشغيلبة اقل. وبا لنسبة لقياس تركيز الغاز الخارج من المفاعل، تم استخدام جهاز قياس غاز ثاني أكسيد الكربون المربوط مع احاسب الآلي عبر برنامج ( Labview ) . وبعدها تتم معالجة البيانات وإعداد الحسابات اللازمة. وقد استخدمت عدد من أجهزة التحليل المخبرية للحصول على نتائج دقيقة مثل : TGA, XRD, SEM, ICP

Download
COinS