Modello matematico di un reattore per la cattura della CO2 post-combustione tramite ossido di calcio

The present work is collocated in the low CO2 emission power generation area. The technology presented is called Ca-Looping process, and consists of the adsorption of the carbon dioxide from the combustion gases by its capture with a Ca-Based sorbent (carbonation reaction). Then the reverse reaction takes place (calcinations reaction), and a pure and ready for the storage CO2 flow is released. The thesis deals with the modeling of the fluidized bed reactor where the carbonation reaction takes place, called carbonator, considering a kinetic and fluid dynamic model. The results obtained show a good agreement with both pilot scale plant experimental data and values from the utilization of simplified model proposed in literature; furthermore they demonstrate the feasibility of the employment of the treated technology for the large scale CO2 capture.

Il presente lavoro si colloca nel settore della cattura della CO2 nelle centrali di produzione dell’energia elettrica. La tecnologia trattata è chiamata processo Ca-Looping, e prevede l’eliminazione dell’anidride carbonica dai fumi di combustione tramite la sua reazione con sorbente a base di ossidi di calcio (reazione di carbonatazione). In seguito avviene la reazione inversa (reazione di calcinazione), nella quale la CO2 viene rilasciata come corrente a sé stante pronta per lo stoccaggio. La tesi si occupa della modellizzazione del reattore a letto fluido in cui avviene la carbonatazione, chiamato carbonatore, considerando un modello cinetico e fluidodinamico. I risultati ottenuti mostrano una buona concordanza sia con i dati sperimentali ricavati in un impianto pilota che con i valori forniti dall’utilizzo di un modello semplificato già proposto in letteratura e confermano la fattibilità tecnica della tecnologia trattata per la cattura della CO2 su larga scala.