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化学循环脱碳是目前最先进的烟气脱碳技术之一。本文研究多次循环后的纳米CaO基CO2吸附剂中纳米CaO与CO2的反应动力学,在固定床的反应特性,以及循环流化床上脱碳性能,对吸附剂的制备及用于循环流化床烟气脱碳的工艺参数和反应器的设计具有重要的意义。首先,本文研究制备了吸附容量大的纳米CaO基吸附剂微球,平均粒径为50微米,其磨损性能和流动性能够满足循环流化床的应用要求。其次,本文研究多次循环预处理后的纳米CaO/Al2O3二氧化碳吸附剂和CO2在快速反应段的反应动力学。吸附剂在固定床上经历42次循环吸附脱附后,在热重分析仪(TGA)上测试与CO2的反应速率,测试条件为吸附温度550-630℃,CO2分压0.01-0.02MPa。根据气固反应吸附模型,对数据进行拟合,得到反应动力学方程,求得反应活化能为77.7kJ/mol。经检验动力学方程的拟合平均相对误差为6.38%。与新鲜吸附剂相比,多次循环处理后的纳米CaO/Al2O3二氧化碳吸附剂与CO2反应的快速反应段的活化能有所提高,但是吸附剂在快速反应段的速率基本不变。本文研究了多次循环后吸附剂在固定床上的反应特性。研究发现,当气体停留时间超过4s,气氛中的CO2就能被吸附剂中纳米CaO完全吸附。在反应温度为550-600℃,CO2分压为0.01-0.02MPa, W/FCO2为1176-2352g·min·mol-1的实验条件下,考察了温度、CO2分压对反应吸附的影响。结果表明：升高温度、增大CO2分压都能加快吸附剂的反应吸附速率。固定床上吸附剂的吸附转化率曲线并不是TGA测试的S型曲线,反应速率(dX/dt)会出现两个峰值,CO2分压越高或者吸附温度越低,双峰的特征就越明显,体现了固定床反应器中传质对吸附性能的影响。固定床上吸附剂的反应吸附速率很快,快速反应段结束后,其吸附转化率是TGA的一半左右。本文还研究了纳米CaO/Al2O3二氧化碳吸附剂的循环流化床脱碳性能。首先进行冷模实验,测定了吸附剂循环量与提升管顶部压力P3以及再生管内吸附剂质量与再生管底部压力P1的线性关系,并实现了半个小时连续稳定的冷模循环。在热模吸附实验中,首先进行单塔吸附实验,考察温度、CO2分压与气剂比对吸附效果的影响。结果表明：在流化床中,由于平均气固接触时间短,吸附效果要差于固定床；升高温度能够改善吸附效果,降低提升管出口CO2浓度；增大CO2分压虽然能够加快吸附剂的反应吸附速率,但会提高出口CO2浓度；增大吸附剂质量,减小提升管内气剂比,能够延长气固接触时间,改善吸附效果,降低出口CO2浓度。在循环吸附实验中,各操作条件对吸附性能的影响与单塔吸附一致。在4h热模吸附实验中,吸附剂的磨损率为5.3%。综上所述,纳米CaO/Al2O3二氧化碳吸附剂与CO2的反应吸附速率快,多次循环处理后,吸附容量稳定,速率变化不大,能够应用于循环流化床脱碳。本文的研究成果可以为吸附剂的制备及循环流化床脱碳的工艺参数确定和反应器设计提供参考。