La ricerca che porta a questi risultati ha ricevuto finanziamenti dal fondo di ricerca della Comunità europea del carbone e dell'acciaio (RFC) sotto concedere contratto n ° RFCR-CT-2014-00007. Questo lavoro è stato finanziato da la UK Carbon Capture and Storage Research Centre (UKCCSRC) nell'ambito di progetti di Call 2. UKCCSRC è supportato da ingegneria e scienze fisiche Research Consiglio (EPSRC) come parte del programma di ricerca del Consiglio UK Energy, con ulteriori fondi dal dipartimento di impresa, l'energia e la strategia industriale (BEIS - precedentemente DECC). Gli autori vorrei anche ringraziare il signor Martin Roskilly per il suo enorme aiuto durante tutto il corso di questo lavoro.

1. preparazione dei materiali <ol><li>setaccio il calcare (~ 50 kg di materiale grezzo) a granulometria desiderata (300-400 µm o un'altra distribuzione a seconda dell'esperimento) utilizzando un agitatore meccanico. Mettere il materiale setacciato in vasi accanto calcinatore per l'alimentazione durante il test.</li>
	<li>Preparare il materiale in lotti per essere introdotti nel reattore. I lotti sono generalmente L 0,5 o 1 L (1 L di calcare è di circa 1,5 kg), ma questo può variare a seconda dei parametri di funzionamento.</li>
</ol> 2. Procedura di avviamento Attenzione: temperature estremamente elevate si ottengono qui. PPE adatti quali i guanti, occhiali, scarpe di sicurezza e cappotto di laboratorio sono necessari.
<ol><li>Calore-up dei reattori <ol><li>iniziare il flusso basso di N 2 nel gasatore (60 L/min) e calcinazione (20 L/min) come pure il ciclo-guarnizioni (10 L/min) nei rotametri.</li>
		<li>Attivare manualmente i trasformatori carbonatore. Impostare la temperatura di tutti i preriscaldatori elettrici del carbonatore a 600 ° C.</li>
		<li>Iniziare l'acquisizione dei dati (per gas a temperature e pressioni, utilizzare il pulsante di registrazione nel software). I dati includono temperatura, pressione e composizione del gas di entrambi i reattori. Nella Figura 1 e Figura 2, sono mostrati gli screenshot del sistema di acquisizione dati.</li>
		<li>Disabilita il calcinatore preriscaldatori gas. Accendere il riscaldatore intorno calcinatore a 600 ° C, misurata all'interno il BFB tramite una termocoppia. 
		Nota: Dati come composizione di temperatura e pressione gas sono già essere acquisito come indicato nel punto 2.1.3.</li>
		<li>Inserire 3 L del calcare setacciato il BFB nel calcinatore. Prima aprire la valvola superiore, introdurre il materiale nel down-tubo e chiudere la valvola superiore, quindi aprire la valvola di fondo in modo che il materiale fluisce nel reattore.</li>
		<li>Riscaldare il materiale nel BFB a superiore a 650 ° C (con riscaldatore elettrico intorno calcinatore). 
		Nota: Questo di solito richiede ~ 1 h, durante il controllo di tempo l'acquisizione di dati e le pressioni in letti fluidizzati.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56112/56112fig1.jpg" /> Figura 1: schermata di acquisizione di dati di temperatura e pressione per entrambi i reattori. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56112/56112fig1large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
 <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56112/56112fig2.jpg" /> Figura 2: schermata di acquisizione di dati di temperatura per il sistema di preriscaldo. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56112/56112fig2large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
 <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56112/56112fig3.jpg" /> Figura 3: schema del 25 kW th CaL (carbonatore CFB e calcinazione BFB). 1: carbonatore; 2: calcinatore; 3: abbassare l'anello-sigillo; 4: ciclo-guarnizione superiore; 5: ciclone carbonatore; 6: ciclone calcinatore. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56112/56112fig3large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<ol start="2"> <li>avviare la combustione nel calcinatore <ol><li>aumentare la concentrazione di ossigeno nel calcinatore da 0 a 40% vol., assicurandosi che la concentrazione sia stabile prima di iniziare la combustione.</li>
		<li>Iniziare il flusso stechiometrico di gas naturale manualmente utilizzando un rotametro assicurandosi che la combustione sia stabile. 
		Nota: Il flusso di gas naturale dovrebbe essere aumentato con attenzione. Verifica che i dati mostrano un adeguato livello di reazione di combustione.</li>
		<li>Aumentare la concentrazione di ossigeno nel calcinatore incrementi vol 20% regolando il rotametro del flusso di gas naturale per garantire la combustione stechiometrica. 
		Nota: Questo processo deve essere eseguito con estrema cura. In caso di sospetto che la combustione non è in corso come previsto dai calcoli preliminari quindi fermare il flusso di gas naturale e passare il flusso di ossigeno azoto per un funzionamento sicuro. Identificare l'origine di questa discrepanza. La durata complessiva di questo processo è di circa 1 h.</li>
		<li>Combustione di gas naturale di ottenere 100% ossigeno concentrazione. 
		Nota: I dati di composizione di temperatura e gas devono essere seguiti attentamente durante il test, ma soprattutto quando la combustione avviene in ossigeno 100%.</li>
		<li>Aggiungi calcare in incrementi di 0,5 L fino a 7 L nel letto fluido. Calcine tutto il materiale nel letto fluidizzato del calcinatore (la temperatura di calcinazione stimato è 800-850 ° C per il batch presente nel calcinatore e la temperatura di calcinazione per i seguenti lotti).</li>
		<li>Aumentare il flusso di N. 2 nella carbonatore per avviare la circolazione. Controllare la circolazione vista porta regolarmente per assicurare la corretta circolazione.</li>
		<li>Calcine tutti il calcare disponibile prima di iniziare la cattura di CO 2 in circolazione nel rig.</li>
	</ol></li></ol> 3. Funzionamento stabile <ol><li>passare manualmente il gas di carbonatazione da N 2 a 15% vol CO 2 utilizzando il rotametro, che permette il calcare calcinato catturare la CO 2.</li>
	<li>Regolare i flussi nel calcinatore manualmente utilizzando i rotametri per raggiungere una temperatura stabile di 930-950 ° C nel calcinatore regolando il flusso di gas naturale (GN) e ossigeno (all'interno del regime di fluidificazione ottimale). Il flusso di 2 O di solito è al 100% con abbastanza materiale da letto, ma è regolato in tutto l'esperimento.</li>
	<li>Quando il materiale inizia a declinare in attività (sopra 5% concentrazione di CO 2 all'uscita del gasatore, che viene acquisito continuamente dal software come descritto nel punto 2.1.3), aggiungere ulteriori calcare.</li>
</ol> 4. Procedura di arresto <ol><li>manualmente spegnere il flusso di gas naturale utilizzando il rotametro e diminuire il flusso di ossigeno e passare i gas in entrambi i reattori a N 2. Disattivare tutti i riscaldatori (calcinatore e gasatore).</li>
	<li>Lasciare che la temperatura dell'inventario del rig per diminuire (normalmente durante la notte) e svuotare i reattori quando sono a temperatura ambiente.</li>
	<li>Pesare i solidi estratti ed eseguire un'analisi di setacci standard. Caratterizzare il materiale: porosimetria, composizione (spettrometria di fluorescenza a raggi x, XRF) 21 , 22 e struttura microscopica (microscopia elettronica, SEM).</li>
</ol>

<ol>
	<li>Bernstein, L., Lee, A., Crookshank, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+dioxide+capture+and+storage:+a+status+report.">Carbon dioxide capture and storage: a status report.</a> Climate Policy. 6 (2), 241-246 (2011).</li><li>Boot-Handford, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+capture+and+storage+update.">Carbon capture and storage update.</a> Energy Environmental Science. 7 (1), 130-189 (2014).</li><li>Herzog, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+up+carbon+dioxide+capture+and+storage:+from+megatons+to+gigatons.">Scaling up carbon dioxide capture and storage: from megatons to gigatons.</a> Energy Economics. 33 (4), 597-604 (2011).</li><li>Shimizu, T., Hirama, T., Hosoda, H., Kitano, K., Inagaki, M., Tejima, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+twin+fluid-bed+reactor+for+removal+of+CO2+from+combustion+processes.">A twin fluid-bed reactor for removal of CO2 from combustion processes.</a> Chemical Engineering Research and Design. 77 (1), 62-68 (1999).</li><li>Blamey, J., Anthony, E. J., Wang, J., Fennell, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+calcium+looping+cycle+for+large-scale+CO2+capture.">The calcium looping cycle for large-scale CO2 capture.</a> Progress in Energy and Combustion Science. 36 (2), 260-279 (2010).</li><li>Masnadi, M. S., Grace, J. R., Bi, X. T., Ellis, N., Lim, C. J., Butler, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomass/coal+steam+co-gasification+integrated+with+in-situ+CO2+capture.">Biomass/coal steam co-gasification integrated with in-situ CO2 capture.</a> Energy. 83, 326-336 (2015).</li><li>Abanades, J. C., Anthony, E. J., Lu, D. Y., Salvador, C., Alvarez, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capture+of+CO2+from+combustion+gases+in+a+fluidized+bed+of+CaO.">Capture of CO2 from combustion gases in a fluidized bed of CaO.</a> AIChE Journal. 50 (7), 1614-1622 (2004).</li><li>Hughes, R. W., Lu, D. Y., Anthony, E. J., Macchi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+process+simulation+and+construction+of+an+atmospheric+dual+fluidized+bed+combustion+system+for+in+situ+CO2+capture+using+high-temperature+sorbents.">Design, process simulation and construction of an atmospheric dual fluidized bed combustion system for in situ CO2 capture using high-temperature sorbents.</a> Fuel Processing Technology. 86 (14), 1523-1531 (2005).</li><li>Lu, D. Y., Hughes, R. W., Anthony, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ca-based+sorbent+looping+combustion+for+CO2+capture+in+pilot-scale+dual+fluidized+beds.">Ca-based sorbent looping combustion for CO2 capture in pilot-scale dual fluidized beds.</a> Fuel Processing Technology. 89 (12), 1386-1395 (2008).</li><li>Hawthorne, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CO2+capture+with+CaO+in+a+200+kWth+dual+fluidized+bed+pilot+plant.">CO2 capture with CaO in a 200 kWth dual fluidized bed pilot plant.</a> Energy Procedia. 4, 441-448 (2011).</li><li>S&#225;nchez-Biezma, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postcombustion+CO2+capture+with+CaO.+Status+of+the+technology+and+next+steps+towards+large+scale+demonstration.">Postcombustion CO2 capture with CaO. Status of the technology and next steps towards large scale demonstration.</a> Energy Procedia. 4, 852-859 (2011).</li><li>Dieter, H., Hawthorne, C., Zieba, M., Scheffknecht, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+in+calcium+looping+post+combustion+CO2+capture:+successful+pilot+scale+demonstration.">Progress in calcium looping post combustion CO2 capture: successful pilot scale demonstration.</a> Energy Procedia. 37, 48-56 (2013).</li><li>Arias, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Demonstration+of+steady+state+CO2+capture+in+a+1.7+MWth+calcium+looping+pilot.">Demonstration of steady state CO2 capture in a 1.7 MWth calcium looping pilot.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 18, 237-245 (2013).</li><li>Str&#246;hle, J., Junk, M., Kremer, J., Galloy, A., Epple, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbonate+looping+experiments+in+a+1MWth+pilot+plant+and+model+validation.">Carbonate looping experiments in a 1MWth pilot plant and model validation.</a> Fuel. 127, 13-22 (2014).</li><li>Bidwe, A. R., Hawthorne, C., Dieter, H., Dominguez, M. A., Zieba, M., Scheffknecht, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cold+model+hydrodynamic+studies+of+a+200kWth+dual+fluidized+bed+pilot+plant+of+calcium+looping+process+for+CO2+Capture.">Cold model hydrodynamic studies of a 200kWth dual fluidized bed pilot plant of calcium looping process for CO2 Capture.</a> Powder Technology. 253, 116-128 (2014).</li><li>Chang, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+experimental+testing+of+a+1.9+MWth+calcium+looping+pilot+plant.">Design and experimental testing of a 1.9 MWth calcium looping pilot plant.</a> Energy Procedia. 63, 2100-2108 (2014).</li><li>Reitz, M., Junk, M., Str&#246;hle, J., Epple, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+operation+of+a+300kWth+indirectly+heated+carbonate+looping+pilot+plant.">Design and operation of a 300kWth indirectly heated carbonate looping pilot plant.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 54, 272-281 (2016).</li><li>Mart&#237;nez, A., Lara, Y., Lisbona, P., Romeo, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+penalty+reduction+in+the+calcium+looping+cycle.">Energy penalty reduction in the calcium looping cycle.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 7, 74-81 (2012).</li><li>Perej&#243;n, A., Romeo, L. M., Lara, Y., Lisbona, P., Mart&#237;nez, A., Valverde, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+calcium-looping+technology+for+CO2+capture:+on+the+important+roles+of+energy+integration+and+sorbent+behavior.">The calcium-looping technology for CO2 capture: on the important roles of energy integration and sorbent behavior.</a> Appl Energy. 162, 787-807 (2016).</li><li>Mantripragada, H. C., Rubin, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+looping+cycle+for+CO2+capture:+Performance,+cost+and+feasibility+analysis.">Calcium looping cycle for CO2 capture: Performance, cost and feasibility analysis.</a> Energy Procedia. 63, 2199-2206 (2014).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ASTM C1271-99(2012), Standard Test Method for X-ray Spectrometric Analysis of Lime and Limestone. (2012), C1271-C1299 (2012).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ASTM C25-11e2, Standard Test Methods for Chemical Analysis of Limestone, Quicklime, and Hydrated Lime. , C25-C11 (2011).</li><li>Alonso, M., Rodr&#237;guez, N., Grasa, G., Abanades, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+of+a+fluidized+bed+carbonator+reactor+to+capture+CO2+from+a+combustion+flue+gas.">Modelling of a fluidized bed carbonator reactor to capture CO2 from a combustion flue gas.</a> Chem Eng Sci. 64 (5), 883-891 (2009).</li><li>Manovic, V., Anthony, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parametric+study+on+the+CO2+capture+capacity+of+CaO-based+sorbents+in+looping+cycles.">Parametric study on the CO2 capture capacity of CaO-based sorbents in looping cycles.</a> Energy Fuels. 22 (3), 1851-1857 (2008).</li><li>Duhoux, B., Mehrani, P., Lu, D. Y., Symonds, R. T., Anthony, E. J., Macchi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+Calcium+Looping+and+Chemical+Looping+Combustion+for+Post-Combustion+Carbon+Dioxide+Capture:+Process+Simulation+and+Sensitivity+Analysis.">Combined Calcium Looping and Chemical Looping Combustion for Post-Combustion Carbon Dioxide Capture: Process Simulation and Sensitivity Analysis.</a> Energy Technol. 4 (10), 1158-1170 (2016).</li><li>Erans, M., Manovic, V., Anthony, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+looping+sorbents+for+CO2+capture.">Calcium looping sorbents for CO2 capture.</a> Appl Energy. 180, 722-742 (2016).</li><li>Basu, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+agglomeration+of+coal-ash+in+fluidized+beds.">A study of agglomeration of coal-ash in fluidized beds.</a> The Canadian Journal of Chemical Engineering. 60 (6), 791-795 (1982).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Il funzionamento del calcinatore con un'insenatura di ossigeno 100% vol è realizzabile, basato sullo sfruttamento della natura endotermica della reazione di calcinazione, come pure il fatto che i solidi circolano tra i due reattori a diverse temperature. Questa modalità di funzionamento mira a rendere il processo di CaL più economicamente promettente riducendo il capitale e i costi operativi. Come il riciclo dei fumi gas (principalmente CO2, vapore acqueo e non reagiti O2) è ridotti o addirittur...

Criticità ambientale che hanno attirato una grande quantità di ricerca negli ultimi anni le emissioni di CO2 e il riscaldamento globale risultante. Cattura e lo stoccaggio (CCS) è stato riconosciuto come un potenziale di tecnologia di riduzione delle emissioni di CO2 all'atmosfera1,2. La parte più impegnativa della catena CCS è la cattura di CO2, che è anche il più costoso di fase3. Di conseguenza, c'è stato un focus sullo sviluppo di nuove tecnologie per l'acquisizione di CO2 da centrali elettriche e altri impianti industriali.
CaL come una tecnologia di cattura post-combustione CO2 , fu proposta da Shimizu et al. 4 CO2 viene catturato da una base di CaO sorbente a 600-700 ° C in un reattore chiamato un carbonatore e pubblicato dalla successiva calcinazione a 850-950 ° C (in un calcinatore) secondo EQ. (1), a produrre un flusso di2 CO ad alta purezza adatto per sequestro5,6. Il ciclo di CaL utilizza letti fluidizzati, che rappresentano una configurazione ottimale per questo processo, in quanto consentono di grandi quantità di solidi a circolare facilmente da un reattore per gli altri4,5,6 , 7 , 8.
CaO (s) + CO2 (g) ⇔ CaCO3 (s) ΔH25 ° C =-178.2 kJ/mol (1)
Questo concetto è stato dimostrato a scala pilota da vari gruppi e con diverse configurazioni e scale, come il pilota 0,2 MWth a Stoccarda, il 1 MWth pilota a Darmstadt, il pilota 1,7 MWth in La Pereda e l'unità 1,9 MWth in Taiwan9,10,11,12,13,14,15,16. Sebbene questo processo sia stato provato, ci sono ancora possibilità per aumentare la sua efficienza termica, ad esempio modificando le condizioni operative standard e cambiamenti nella progettazione della configurazione del reattore.
L'uso di tubi di calore tra la camera di combustione e calcinazione è stato studiato invece di oxy-combustione carburante nel calcinatore. I risultati per le prestazioni di cattura di CO2 sono comparabili con quelli di un impianto pilota CaL convenzionale, tuttavia, questo processo ha una maggiore efficienza di impianto e inferiore CO2 evasione Costa17. Martínez et al. 18 studiato la possibilità di integrazione di calore per preriscaldare il materiale solido che entra calcinatore e ridurre il calore necessario nel calcinatore. I risultati hanno mostrato riduzione del 9% del consumo di carbone se confrontato con quello del caso standard. Altre possibilità studiate per integrazione di calore hanno anche considerato integrazione interna ed esterna opzioni19.
Uno dei problemi principali del ciclo CaL dal punto di vista economico è quello di fornire l'energia necessaria nel calcinatore mediante combustione di carburante20. L'aumento della concentrazione di ossigeno in ingresso del calcinatore viene proposto al fine di ridurre o addirittura evitare la necessità di CO2 riciclare a calcinatore. Questa alternativa riduce i costi di capitale (dimensioni ridotte delle unità di separazione calcinatore e aria (ASU)), che possono migliorare significativamente la competitività di questo processo. Il drastico cambiamento delle condizioni di combustione può essere raggiunto sfruttando la reazione endotermica calcinazione e il grande flusso di3 CaO/CaCO circolanti da carbonatore operanti a temperature più basse (né vantaggio è disponibile con il tecnologia di combustione in ossigeno).
Questo lavoro mira a sviluppare una procedura operativa standard per l'esecuzione di un impianto pilota di CaL con un carbonatore circolanti Fluidized Bed (CFB) e una calcinazione di Bubbling Fluidized Bed (BFB) con 100% O2 concentrazione in ingresso di calcinatore. Diverse campagne sperimentali sono state eseguite durante la messa in servizio dell'impianto pilota per garantire il corretto funzionamento come l'ossigeno concentrazione aumentata. Inoltre, tre distribuzioni di dimensione delle particelle calcare in (100-200 µm; 200-300 µm; 300-400 µm) sono stati studiati per studiare come questo parametro influenza l'elutriazione delle particelle e acquisire efficienza in questa modalità di funzionamento.

<table><tbody><tr><td>Longcal limestone</td><td>Loncliffe</td><td>Longcal SP52</td><td>n/a</td></tr><tr><td>Mechanical Shaker</td><td>SWECO</td><td>LS24S544+C</td><td>Mechanical siever to separate particles</td></tr><tr><td>Oxygen</td><td>BOC</td><td>n/a</td><td>BOC cylinders</td></tr><tr><td>Nitrogen</td><td>BOC</td><td>n/a</td><td>BOC tank</td></tr><tr><td>Carbon dioxide</td><td>BOC</td><td>n/a</td><td>BOC tank</td></tr><tr><td>Natural gas</td><td>n/a</td><td>n/a</td><td>Taken from the line</td></tr></tbody></table>

operation of a 25 kwth calcium looping pilot-plant with high oxygen concentrations in the calciner

Calcium looping (CaL) è una tecnologia di cattura post-combustione CO2 che è adatta per il retrofit di impianti esistenti. Il processo di CaL utilizza calcare come a buon mercato e facilmente reperibili CO2 sorbente. Mentre la tecnologia è stata ampiamente studiata, ci sono poche opzioni disponibili che potrebbero essere applicate per renderlo più economicamente possibile. Uno di questi è quello di aumentare la concentrazione di ossigeno nel calcinatore per ridurre o eliminare la quantità di gas riciclato (impurità, CO2e H2O); di conseguenza, diminuendo o eliminando l'energia necessaria per riscaldare il flusso di gas riciclato. Inoltre, c'è un conseguente aumento dell'input di energia a causa del cambiamento dell'intensità di combustione; Questa energia viene utilizzata per attivare la reazione endotermica calcinazione si verificano in assenza di fumi riciclati. Questa carta presenta il funzionamento e i primi risultati di un impianto pilota di CaL con combustione ossigeno 100% del gas naturale nel calcinatore. Il gas entra il gasatore era un gas di combustione simulato da una centrale a carbone o industria del cemento. Diverse distribuzioni di dimensione delle particelle di calcare sono testati anche per esplorare ulteriormente l'effetto di questo parametro sulle prestazioni complessive di questa modalità di funzionamento. La configurazione del sistema reattore, le procedure operative e i risultati sono descritti in dettaglio in questa carta. Il reattore ha mostrato buona stabilità idrodinamica e stabile CO2 acquisizione, con efficienze di acquisizione fino al 70% con una miscela di gas che simula il gas di combustione di una centrale elettrica a carbone.

Il set-up sperimentale è illustrato nella Figura 3. L'impianto è composto da due letto fluidificato interconnessi. Vale a dire, il gasatore è un CFB con 4,3 m di altezza e diametro interno di 0.1 m (ID); mentre calcinatore è un BFB con un'altezza di 1,2 m e m 0,165 ID. Il trasporto solido da un reattore a altro è controllato da due loop-guarnizioni fluidificate con azoto. Entrambi i reattori sono alimentati una miscela di gas attraverso una linea di prer...

Watch this Scientific Journal Video about Operation of a 25 KWth Calcium Looping Pilot-plant with High Oxygen Concentrations in the Calciner at JoVE.com

Operation of a 25 KWth Calcium Looping Pilot-plant with High Oxygen Concentrations in the Calciner

Funzionamento di una 25 KWth calcio loop-impianto pilota con elevate concentrazioni di ossigeno nel calcinatore

Questo manoscritto descrive una procedura per il funzionamento di un impianto pilota per la cattura post-combustione con elevate concentrazioni di ossigeno nel calcinatore al fine di ridurre o eliminare il riciclo del gas di scarico di ciclo di calcio.

Calcium looping (CaL) is a post-combustion CO2 capture technology that is suitable for retrofitting existing power plants. The CaL process uses limestone ...

operation-25-kwth-calcium-looping-pilot-plant-with-high-oxygen

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Environment

Operation of a 25 KWth Calcium Looping Pilot-plant with High Oxygen Concentrations in the Calciner

7.8K Views.  Cranfield University. Questo manoscritto descrive una procedura per il funzionamento di un impianto pilota per la cattura post-combustione con elevate concentrazioni di ossigeno nel calcinatore al fine di ridurre o eliminare il riciclo del gas di scarico di ciclo di calcio.

Video: Operation of a 25 KWth Calcium Looping Pilot-plant with High Oxygen Concentrations in the Calciner

Evaluation of Integrated Anaerobic Digestion and Hydrothermal Carbonization for Bioenergy Production

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal carbonization (HTC) are promising technologies for bioenergy production from biomass in terms of biogas and HTC biochar, respectively. In this study, the combination of AD and HTC is proposed to increase overall bioenergy production. Wheat straw was anaerobically digested in a novel upflow anaerobic solid state reactor (UASS) in both mesophilic (37 &#176;C) and thermophilic (55 &#176;C) conditions. Wet digested from thermophilic AD was hydrothermally carbonized at 230 &#176;C for 6 hr for HTC biochar production. At thermophilic temperature, the UASS system yields an average of 165 LCH4/kgVS&#160;(VS: volatile solids) and 121 L CH4/kgVS&#160;at mesophilic AD over the continuous operation of 200 days. Meanwhile, 43.4 g of HTC biochar with 29.6 MJ/kgdry_biochar was obtained from HTC of 1 kg digestate (dry basis) from mesophilic AD. The combination of AD and HTC, in this particular set of experiment yield 13.2 MJ of energy per 1 kg of dry wheat straw, which is at least 20% higher than HTC alone and 60.2% higher than AD only.

A novel Upflow Anaerobic Solid State (UASS) reactor was used for biogas production from fibrous feedstock. Digestate from UASS reactor was hydrothermally carbonized into HTC biochar in a pressurized batch reactor. The integration of the two bioenergy concepts was applied in this study to increase overall bioenergy production.

Valutazione della gestione integrata digestione anaerobica e carbonizzazione idrotermale per Bioenergy Production

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal ...

Ricerca

Ambiente

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve geologic seals and allow CO2 to escape. However, the dissolution processes at reservoir conditions are poorly understood. Thus, time-resolved experiments are needed to observe and predict the nature and rate of dissolution at the pore scale. Synchrotron fast tomography is a method of taking high-resolution time-resolved images of complex pore structures much more quickly than traditional &#181;-CT. The Diamond Lightsource Pink Beam was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 hours. The images were segmented and the porosity and permeability were measured using image analysis and network extraction. Porosity increased uniformly along the length of the sample; however, the rate of increase of both porosity and permeability slowed at later times.

Synchrotron fast tomography was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 h.

Dinamico Pore scala Reservoir-condizione Imaging di Reazione a Carbonati Utilizzando sincrotrone tomografia veloce

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

Ingegneria

Laboratory Production of Biofuels and Biochemicals from a Rapeseed Oil through Catalytic Cracking Conversion

The work is based on a reported study which investigates the processability of canola oil (bio-feed) in the presence of bitumen-derived heavy gas oil (HGO) for production of transportation fuels through a fluid catalytic cracking (FCC) route. Cracking experiments are performed with a fully automated reaction unit at a fixed weight hourly space velocity (WHSV) of 8 hr-1, 490-530 &#176;C, and catalyst/oil ratios of 4-12 g/g. When a feed is in contact with catalyst in the fluid-bed reactor, cracking takes place generating gaseous, liquid, and solid products. The vapor produced is condensed and collected in a liquid receiver at -15 &#176;C. The non-condensable effluent is first directed to a vessel and is sent, after homogenization, to an on-line gas chromatograph (GC) for refinery gas analysis. The coke deposited on the catalyst is determined in situ by burning the spent catalyst in air at high temperatures. Levels of CO2 are measured quantitatively via an infrared (IR) cell, and are converted to coke yield. Liquid samples in the receivers are analyzed by GC for simulated distillation to determine the amounts in different boiling ranges, i.e., IBP-221 &#176;C (gasoline), 221-343 &#176;C (light cycle oil), and 343 &#176;C+ (heavy cycle oil). Cracking of a feed containing canola oil generates water, which appears at the bottom of a liquid receiver and on its inner wall. Recovery of water on the wall is achieved through washing with methanol followed by Karl Fischer titration for water content. Basic results reported include conversion (the portion of the feed converted to gas and liquid product with a boiling point below 221 &#176;C, coke, and water, if present) and yields of dry gas (H2-C2's, CO, and CO2), liquefied petroleum gas (C3-C4), gasoline, light cycle oil, heavy cycle oil, coke, and water, if present.

This paper presents an experimental method to produce biofuels and biochemicals from canola oil mixed with a fossil-based feed in the presence of a catalyst at mild temperatures. Gaseous, liquid, and solid products from a reaction unit are quantified and characterized. Conversion and individual product yields are calculated and reported.

Laboratorio produzione di biocarburanti e biochimici da un olio di colza attraverso cracking catalitico di conversione

The work is based on a reported study which investigates the processability of canola oil (bio-feed) in the presence of bitumen-derived heavy gas oil ...

Chimica

Temperature-programmed Deoxygenation of Acetic Acid on Molybdenum Carbide Catalysts

Temperature programmed reaction (TPRxn) is a simple yet powerful tool for screening solid catalyst performance at a variety of conditions. A TPRxn system includes a reactor, furnace, gas and vapor sources, flow control, instrumentation to quantify reaction products (e.g., gas chromatograph), and instrumentation to monitor the reaction in real time (e.g., mass spectrometer). Here, we apply the TPRxn methodology to study molybdenum carbide catalysts for the deoxygenation of acetic acid, an important reaction among many in the upgrading/stabilization of biomass pyrolysis vapors. TPRxn is used to evaluate catalyst activity and selectivity and to test hypothetical reaction pathways (e.g., decarbonylation, ketonization, and hydrogenation). The results of the TPRxn study of acetic acid deoxygenation show that molybdenum carbide is an active catalyst for this reaction at temperatures above ca. 300 &#176;C and that the reaction favors deoxygenation (i.e., C-O bond-breaking) products at temperatures below ca. 400 &#176;C and decarbonylation (i.e., C-C bond-breaking) products at temperatures above ca. 400 &#176;C.

Presented here is a protocol for the operation of a micro-scale temperature-programmed reactor for evaluating the catalytic performance of molybdenum carbide during acetic acid deoxygenation.

Deossigenazione temperatura programmata di acido acetico sulla Molibdeno Carbide Catalizzatori

Temperature programmed reaction (TPRxn) is a simple yet powerful tool for screening solid catalyst performance at a variety of conditions. A TPRxn system ...

Two-way Valorization of Blast Furnace Slag: Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate and Zeolitic Heavy Metal Adsorbent

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with sufficient heavy metal adsorption capacity. To this end, blast furnace slag, a residue from iron-making, is utilized as the starting material. Calcium is selectively extracted from the slag by leaching with acetic acid (2 M CH3COOH) as the extraction agent. The filtered leachate is subsequently physico-chemically purified and then carbonated to form precipitated calcium carbonate (PCC) of high purity (&lt;2 wt% non-calcium impurities, according to ICP-MS analysis). Sodium hydroxide is added to neutralize the regenerated acetate. The morphological properties of the resulting calcitic PCC are tuned for its potential application as a filler in papermaking. In parallel, the residual solids from the extraction stage are subjected to hydrothermal conversion in a caustic solution (2 M NaOH) that leads to the predominant formation of a particular zeolitic mineral phase (detected by XRD), namely analcime (NaAlSi2O6&#8729;H2O). Based on its ability to adsorb Ni2+, as reported from batch adsorption experiments and ICP-OES analysis, this product can potentially be used in wastewater treatment or for environmental remediation applications.

A protocol for the parallel production of precipitated calcium carbonate and zeolitic material from blast furnace slag via mineral carbonation and alkaline hydrothermal conversion, respectively, is presented. The performance of the zeolitic material towards nickel adsorption is tested.

Bidirezionale Valorizzazione di scorie d&#39;altoforno: Sintesi di carbonato di calcio precipitato e zeolitici Heavy Metal Adsorbente

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with ...

Microalgae Cultivation and Biomass Quantification in a Bench-Scale Photobioreactor with Corrosive Flue Gases

Photobioreactors are illuminated cultivation systems for experiments on phototrophic microorganisms. These systems provide a sterile environment for microalgal cultivation with temperature, pH, and gas composition and flow rate control. At bench-scale, photobioreactors are advantageous to researchers studying microalgal properties, productivity, and growth optimization. At industrial scales, photobioreactors can maintain product purity and improve production efficiency. The video describes the preparation and use of a bench-scale photobioreactor for microalgal cultivation, including the safe use of corrosive gas inputs, and details relevant biomass measurements and biomass productivity calculations. Specifically, the video illustrates microalgal culture storage and preparation for inoculation, photobioreactor assembly and sterilization, biomass concentration measurements, and a logistic model for microalgal biomass productivity with rate calculations including maximum and overall biomass productivities. Additionally, since there is growing interest in experiments to cultivate microalgae using simulated or real waste gas emissions, the video will cover the photobioreactor equipment adaptations necessary to work with corrosive gases and discuss safe sampling in such scenarios.

Bench-scale, axenic cultivation facilitates microalgal characterization and productivity optimization before subsequent process scale-up. Photobioreactors provide the necessary control for reliable and reproducible microalgal experiments and can be adapted to safely cultivate microalgae with the corrosive gases (CO2, SO2, NO2) from municipal or industrial combustion emissions.

Coltivazione di microalghe e quantificazione della biomassa in un fotoreattore in scala di panca con gas di scarico corrosivo

Photobioreactors are illuminated cultivation systems for experiments on phototrophic microorganisms. These systems provide a sterile environment for ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three preparation methods are described: (a) the incorporation of metal salts into silica or alumina wet gels using an impregnation method; (b) the incorporation of metal salts into alumina wet gels using a co-precursor method; and (c) the addition of metal nanoparticles directly into a silica aerogel precursor mixture. The methods utilize a hydraulic hot press, which allows for rapid (&#60;6 h) supercritical extraction and results in aerogels of low density (0.10 g/mL) and high surface area (200-800 m2/g). While the work presented here focuses on the use of copper salts and copper nanoparticles, the approach can be implemented using other metal salts and nanoparticles. A protocol for testing the three-way catalytic ability of these aerogels for automotive pollution mitigation is also presented. This technique uses custom-built equipment, the Union Catalytic Testbed (UCAT), in which a simulated exhaust mixture is passed over an aerogel sample at a controlled temperature and flow rate. The system is capable of measuring the ability of the catalytic aerogels, under both oxidizing and reducing conditions, to convert CO, NO and unburned hydrocarbons (HCs) to less harmful species (CO2, H2O and N2). Example catalytic results are presented for the aerogels described.

Here we present protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms. Methods for preparing materials using copper salts and copper-containing nanoparticles are featured. Catalytic testing protocols demonstrate the effectiveness of these aerogels for three-way catalysis applications.

Fabbricazione e collaudo di aerogel catalitico preparato tramite rapida estrazione supercritica

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

Coupling Carbon Capture from a Power Plant with Semi-automated Open Raceway Ponds for Microalgae Cultivation

In the United States, 35% of the total carbon dioxide (CO2) emissions come from the electrical power industry, of which 30% represent natural gas electricity generation. Microalgae can biofix CO2 10 to 15 times faster than plants and convert algal biomass to products of interest, such as biofuels. Thus, this study presents a protocol that demonstrates the potential synergies of microalgae cultivation with a natural gas power plant situated in the southwestern United States in a hot semi-arid climate. State-of-the-art technologies are used to enhance carbon capture and utilization via the green algal species Chlorella sorokiniana, which can be further processed into biofuel. We describe a protocol involving a semi-automated open raceway pond and discuss the results of its performance when it was tested at the Tucson Electric Power plant, in Tucson, Arizona. Flue gas was used as the main carbon source to control pH, and Chlorella sorokiniana was cultivated. An optimized medium was used to grow the algae. The amount of CO2 added to the system as a function of time was closely monitored. Additionally, other physicochemical factors affecting algal growth rate, biomass productivity, and carbon fixation were monitored, including optical density, dissolved oxygen (DO), electroconductivity (EC), and air and pond temperatures. The results indicate that a microalgae yield of up to 0.385 g/L ash-free dry weight is attainable, with a lipid content of 24%. Leveraging synergistic opportunities between CO2 emitters and algal farmers can provide the resources required to increase carbon capture while supporting the sustainable production of algal biofuels and bioproducts.

A protocol is described to utilize the carbon dioxide in natural gas power plant flue gas to cultivate microalgae in open raceway ponds. Flue gas injection is controlled with a pH sensor, and microalgae growth is monitored with real time measurements of optical density.

Accoppiamento della cattura del carbonio da una centrale elettrica con stagni semi-automatizzati Open Raceway per la coltivazione di microalghe

In the United States, 35% of the total carbon dioxide (CO2) emissions come from the electrical power industry, of which 30% represent natural gas ...

Reducing Willow Wood Fuel Emission by Low Temperature Microwave Assisted Hydrothermal Carbonization

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative environmental impact and slag formation. The selected short rotation coppice (SRC) willow wood has a high ash content (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58970/58970eq1.jpg" /> = 1.96%) and, therefore, a high content of emission and slag precursors. Therefore, the reduction of minerals from SRC willow wood by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization (MAHC) at 150 &#176;C, 170 &#176;C, and 185 &#176;C is investigated. An advantage of MAHC over conventional reactors is an even temperature conductance in the reaction medium, as microwaves penetrate the whole reactor volume. This allows a better temperature control and a faster cooldown. Therefore, a succession of depolymerization, transformation and repolymerization reactions can be analyzed effectively. In this study, the analysis of the mass loss, ash content and composition, heating values and molar O/C and H/C ratios of the treated and untreated SCR willow wood showed that the mineral content of the MAHC coal was reduced and the heating value increased. The process water showed a decreasing pH and contained furfural and 5-methylfurfural. A process temperature of 170 &#176;C showed the best combination of energy input and ash component reduction. The MAHC allows a better understanding of the hydrothermal carbonization process, while a large-scale industrial application is unlikely because of the high investment costs.

A protocol for the emission precursor depletion from low quality biomass by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization treatment is presented. This protocol includes the microwave parameters and the analysis of the biocoal product and process water.

Ridurre l'emissione di combustibile di salice a bassa temperatura a microonde assistito carbonizzazione Idrotermica

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative ...

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

We demonstrate a method for the enhancement of CO2 photoreduction. As the driving force of a photocatalytic reaction is from solar light, the basic idea is to use concentration technology to raise the incident solar light intensity. Concentrating a large-area light onto a small area cannot only increase light intensity, but also reduce the catalyst amount, as well as the reactor volume, and increase the surface temperature. The concentration of light can be realized by different devices. In this manuscript, it is realized by a Fresnel lens. The light penetrates the lens and is concentrated on a disc-shaped catalyst. The results show that both the reaction rate and the total yield are efficiently increased. The method can be applied to most CO2 photoreduction catalysts, as well as to similar reactions with a low reaction rate at natural light.

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

We present a protocol for improving the performance of CO2 photoreduction to CH4 by heightening the incident light intensity via concentrating solar energy technology.

CO2 Fotoriduzione a CH4 Performance Under Concentrateing Solar Light

We demonstrate a method for the enhancement of CO2 photoreduction. As the driving force of a photocatalytic reaction is from solar light, the basic idea ...

Funzionamento di una 25 KW_th calcio loop-impianto pilota con elevate concentrazioni di ossigeno nel calcinatore

Riepilogo

Esplora Altri Video

Capitoli in questo video