연구 이러한 결과 석탄에 대 한 유럽 공동체의 연구 기금에서 자금을 받은 고 강철 (RFC) 아래 부여 계약 n ° RFCR-CT-2014-00007. 이 작품은 전화 2 프로젝트의 일환으로 영국 탄소 캡처 및 스토리지 연구 센터 (UKCCSRC)에 의해 투자 되었다. UKCCSRC는 연구 위원회의 영국 에너지 프로그램, 추가 자금 경영, 에너지 및 산업 전략의 일환으로 공학 및 물리 과학 연구 위원회 (EPSRC)에 의해 지원 됩니다 (BEIS-이전 DECC). 저자 또한이 작품의 과정을 통해 그의 거 대 한 도움 씨 마틴 Roskilly를 감사 하 고 싶습니다.

1. 재료 준비 <ol><li>체 원하는 입자 크기 분포 (300-400 µ m 또는 실험에 따라 다른 배포) 석회암 (원료의 ~ 50 kg) 기계 통을 사용 하 여. 테스트 하는 동안 먹이 기를 위한 체질 된 물자는 calciner 옆 냄비에 넣어</li>
	<li>배치 반응 기에 도입 될 자료를 준비 합니다. 일괄 처리는 일반적으로 0.5 L 또는 1 L (석회암의 1 리터는 약 1.5 k g),이 운영 매개 변수에 따라 달라질 수 있지만.</li>
</ol> 2. 시작 프로시저 주의: 매우 높은 온도 얻을 수 있습니다. 장갑, 안경, 등 적합 한 보호구 실험실 코트와 안전 신발은 필수.
<ol><li>원자로의 열 업 <ol><li>루프-물개 (10 L/min)는 rotameters에 뿐만 아니라 carbonator (60 L/min) 및 calciner (20 L/min)에서 N 2의 낮은 흐름 시작.</li>
		<li>는 Carbonator 변압기 수동으로 설정. 600에는 carbonator의 모든 전기 열기의 온도 설정 ° c.</li>
		<li>시작 데이터 획득 (가스 온도 및 압력, 단추 사용 하 여 녹음 소프트웨어에서). 데이터에는 온도, 압력 및 두 원자로의 가스 조성을 포함 됩니다. 그림 1과 그림 2에서 데이터 수집 시스템의 스크린샷을 표시 됩니다.</li>
		<li>는 calciner에 가스 열기. 600 ° c 열전대를 통해 BFB 내부 측정 calciner 주위 히터 설정. 
		참고: 데이터와 같은 온도, 압력, 가스 조성은 이미 명시 된 인수 되 고 단계에서 2.1.3.</li>
		<li>BFB는 calciner에서 체질 된 석회암의 3 L를 넣어. 먼저 상위 밸브를 열고, 다운 파이프에 자료를 소개 상위 밸브 그리고 자료 흐름 반응 기에 하단 밸브를 엽니다.</li>
		<li>(전기 히터는 calciner 주위)에 의해 650 ° C 이상에 BFB에서 자료 열. 
		참고:이 일반적으로 걸립니다 ~ 1 h이 시간 검사 하는 동안 데이터 수집 및 유동층된 침대에서 압력.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56112/56112fig1.jpg" /> 그림 1: 온도 압력 데이터 수집의 스크린샷 두 원자로 대 한. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56112/56112fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
 <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56112/56112fig2.jpg" /> 그림 2: 스크린샷 preheating 시스템에 대 한 온도 데이터 수집의. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56112/56112fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
 <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56112/56112fig3.jpg" /> 그림 3: 25의 도식 kW 회 칼 (CFB carbonator와 BFB calciner). 1: carbonator; 2: calciner; 3: 낮은 루프-물개; 4: 위 루프-물개; 5: carbonator 사이 클론; 6: calciner 사이 클론. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56112/56112fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="2"> <li>calciner에서 연소를 시작 <ol><li>는 calciner 0에서 40 %vol에 농도 안정 된 연소를 시작 하기 전에 확인 하 고 있는 산소 농도 증가.</li>
		<li>Rotameter는 연소가 안정 되어를 사용 하 여 수동으로 하는 천연 가스의 화학 량 론 흐름 시작. 
		참고: 천연 가스 흐름 주의깊게 증가 되어야 합니다. 데이터 연소 반응에의 한 적절 한 수준을 표시 하는 확인 하십시오.</li>
		<li>천연 가스 흐름 rotameter 화학 량 론 연소 되도록 조정 하 여 20% 권 단위로 calciner에서 산소 농도 증가. 
		참고:이 과정은 주의 수행 되어야 한다. 모든 의혹 연소 예비 계산에서 예상 대로 발생 하지가 발생 하는 경우 천연 가스의 흐름을 중지 하 고 안전 작업에 대 한 질소 산소 흐름 전환. 이 불일치의 소스를 식별 합니다. 이 과정의 전체 기간은 약 1 h.</li>
		<li>달성 100% 산소 농도 천연 가스 연소. 
		참고: 온도 가스 구성 데이터 신중 하 게 따라야 한다 모든 테스트, 내내 하지만 특히 때 연소에서에서 일어나 100% 산소.</li>
		<li>유동층된 침대 7 L까지 0.5 L 단위로 추가 석회석. Calcine calciner (예상된 calcination 온도 800-850 ° C에 존재 하는 calciner 고 calciner 온도 다음 일괄 처리에 대 한 일괄 처리에 대 한)의 유동층에서 모든 자료.</li>
		<li>는 순환을 시작 하 carbonator에서 N 2의 흐름을 증가. 적절 한 순환을 보장 하기 위해 정기적으로 순환 뷰 포트 확인.</li>
		<li>장비에서 순환 하는 CO 2 캡처를 시작 하기 전에 모든 사용 가능한 석회석 calcine.</li>
	</ol></li></ol> 3. 안정적인 작업 <ol><li>rotameter 수 있습니다 콜로라도 2 캡처 시작 도자기 석회석을 사용 하 여 15% vol CO 2를 N 2에서 탄 가스를 수동으로 전환.</li>
	<li>천연 가스 (NG)와 (내 최적의 fluidization 정권) 산소의 흐름을 조절 하 여는 calciner에서 안정적인 930-950 ° C 온도 달성 하는 rotameters를 사용 하 여 수동으로 calciner에서 흐름을 조정 합니다. O 2 흐름은 일반적으로 충분 한 침대 소재 100%만 실험에 걸쳐 조정.</li>
	<li>자료 (위 5% CO 2 농도에 출구 2.1.3 단계에 설명 된 대로 소프트웨어에 의해 지속적으로 인수는 carbonator의) 활동에 감소, 더 많은 석회암을 추가 하기 시작할 때.</li>
</ol> 4. 폐쇄 절차 <ol><li>수동으로 해제는 rotameter를 사용 하 여 천연 가스 흐름 산소 흐름 감소 고 가스 N 2를 두 원자로에 스위치. 모든 히터 (calciner 및 carbonator)를 해제.</li>
	<li>장비 (일반적으로 하룻밤 사이), 감소의 재고의 온도 허용 하 고 때 그들은 실 온에서 원자로 빈.</li>
	<li>추출 된 고체의 무게 하 고 표준 체 분석을 수행 합니다. 재료의 특성: porosimetry, 구성 (x 선 형광 분석, XRF) 21 , 22와 미세 구조 (스캐닝 전자 현미경, 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. 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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. 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저자는 공개 없다.

100% 집 산소의 입력부와는 calciner의 작업은 다른 온도에 두 개의 원자로 사이의 고체 순환 사실은 calcination 반응의 발열 특성을 이용에 따라 달성. 이 운영 모드는 자본 감소 및 운영 비용에 의해 칼 과정을 경제적으로 유망 하 게를 목표로 합니다. 독감의 재활용으로 (주로 CO2, 수증기 및 unreacted O2) 가스 줄어들거나 심지어,이 스트림 예 열을 소비 하는 열은 낮은. 따라서, 더 적은 산...

CO2 배출량과 결과 지구 온난화는 중요 한 환경 문제는 지난 몇 년 동안에서 많은 양의 연구를 받고 있다. 탄소 캡처 및 스토리지 (CCS) 분위기1,2CO2 배출량을 줄이기 위한 잠재적인 기술로 인정 되었습니다 했다. CCS 체인의 가장 어려운 부분이 이다 CO2의 캡처 또한 가장 비용이 많이 드는 단계3. 결과, 발전소 및 다른 산업 시설에서 콜로라도2 캡처에 대 한 새로운 기술 개발에 초점을 맞추고가 되었습니다.
후 연소 CO2 캡처 기술, 칼 시미즈 외. 에 의해 처음 제안 되었다 4 CO2 는 잡혀 카오 기반에서 매 반응 기에서 600-700 ° C는 carbonator 라고 하며 850-950 ° c (calciner)에서 식 (1), 고 순도 CO2 스트림을 생성 하에 따라 후속 calcination 발표 격리5,6에 적합 합니다. 칼 주기 활용 유동층된 침대, 그들은 다른4,,56 에 1 개의 반응 기에서 쉽게 순환 수 많은 양의 고체에 대 한 허용 이후이 프로세스에 대 한 최적의 구성을 대표 하는 , 7 , 8.
카오 (s) + CO2 (g) ↔ CaCO3 (s) ΔH25 ° C =-178.2 kJ/mol (1)
이 개념은 다양 한 그룹에 의해 및 다른 구성 파일럿 규모와 스케일, 슈투트가르트, 다름슈타트, 라 Pereda 1.7 MW일 조종사에에서 1 MW일 파일럿 0.2 MW일 조종사 등에서 입증 되었습니다. 그리고 대만9,10,11,12,13,14,,15161.9 MW일 단위. 이 과정은 입증 되었습니다, 하지만 지금도 표준 동작 조건 및 원자로 구성의 디자인 변경 내용을 수정 하 여와 같은 그것의 열 효율을 높이기 위한 가능성 있다.
연소와 calciner 사이 열 파이프의 사용은 calciner에서 옥 시 combusting 연료 대신 연구 되었습니다. 그러나 콜로라도2 캡처 성능에 대 한 결과 기존의 칼 파일럿 플랜트의 그들과 유사한,,이 프로세스는 더 높은 식물 효율성 및 더 낮은 CO2 회피 비용17. 마르티네스 외. 18 는 calciner에서 필요한 열을 줄이기 위해 하 고 단단한 소재는 calciner 입력 예 열 열 통합 가능성을 조사. 결과 표준 케이스와 비교 했을 때 석탄 소비에 9% 감소를 보여주었다. 열 통합에 대 한 다른 공부 가능성 또한 내부 및 외부 통합 옵션19를 간주 됩니다.
경제 관점에서 CaL 사이클의 주요 문제 중 하나는 calciner 연료 연소20를 통해 필요한 에너지를 공급 하는 것입니다. Calciner의 입구에서 산소 농도 증가 감소 하거나 심지어는 calciner에 CO2 재활용의 필요성을 피하기 위해 제안 합니다. 이 대안은 크게이 과정의 경쟁력을 향상 시킬 수 있는 자본 비용 (calciner 및 공기 분리 장치 (ASU)의 감소 된 크기), 감소 시킨다. 발열 calcination 반응 및 낮은 온도에서 운영 하는 carbonator에서 순환 큰 카오/CaCO3 흐름을 이용 하 여 연소 조건에서 과감 한 변화를 달성 될 수 있다 (어느 장점은 함께 사용할 수는 순 산소 연소 기술)입니다.
이 작품 순환 유동층 침대 (CFB) carbonator와에 어 침대 버블링 (BFB) calciner calciner의 입구에서 100% O2 농도와 칼 파일럿 플랜트를 실행 하기 위한 표준 운영 절차를 개발 하는 것을 목표로. 여러 실험 캠페인 산소로 올바르게 작동 되도록 파일럿 플랜트의 시운전 동안 실행 되었습니다 농도 증가. 또한, 3 개의 석회암 입자 크기 분포 (100-200 µ m, 200-300 µ m, 300-400 µ m)이이 매개 입자의 elutriation에 미치는 영향을 조사 하 고이 모드에서 효율을 캡처를 공부 했다.

<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

칼슘 (칼)를 반복 후 연소 CO2 캡처 기술 기존 발전소를 개조 적합 이다. 칼 프로세스는 저렴 하 고 쉽게 사용할 수 있는 CO2 매 석회암을 사용합니다. 이 기술은 널리 공부 하고있다, 경제적으로 실행 가능한 수 있도록 적용할 수 있는 몇 가지 사용할 수 있는 옵션 있습니다. 이들 중 하나 (CO2, H2O 및 불순물); 재활용된 가스의 양을 줄이거나 하 calciner에서 산소 농도 증가 하는 따라서, 감소 또는 제거 재활용된 가스 시내가 열 하는 데 필요한 에너지. 또한, 연소 강도; 변경 에너지 입력에 결과 증가 있다 이 에너지는 재활용된 굴뚝 가스의 부재에서 발생 하는 발열 calcination 반응을 활성화 하는 데 사용 됩니다. 이 문서는 calciner에서 천연 가스의 100% 산소 연소 작업 및 CaL 파일럿 플랜트의 첫 번째 결과 제공합니다. carbonator로 들어오는 가스 화력 발전소 또는 시멘트 산업에서 시뮬레이션 된 굴뚝 가스가 이었다. 여러 석회암 입자 크기 분포 또한 추가이 모드의 전반적인 성능에이 매개 변수의 효과 탐험 테스트 됩니다. 원자로 시스템, 운영 절차 및 결과의 구성이이 문서에 자세히 설명 되어 있습니다. 반응 기 좋은 유체 안정성 및 안정적인 CO2 캡처, 캡처 시뮬레이션 석탄-해 고 발전소의 굴뚝 가스 가스 혼합물으로 최대 70%의 효율을 보였다.

실험 설정 그림 3에 표시 됩니다. 공장 2 개의 상호 연결 된에 어 침대를 구성 되어 있습니다. 즉,는 carbonator는 CFB 4.3 m 높이와 0.1 m m 내부 직경 (ID); calciner는 1.2 m 높이 BFB 0.165 m id입니다. 다른 하나의 반응 기에서 고체 전송 질소로 어 두 루프-물개에 의해 제어 됩니다. 두 원자로 preheating 라인을 통해 가스의 혼합물을 먹이 하 고 둘 다 전기가 열; 또한, ?...

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

25 KW회 칼슘 반복 파일럿-식물은 Calciner에서 높은 산소 농도와 운영

이 원고는 굴뚝 가스 재활용을 줄이거나 위해 calciner에서 높은 산소 농도 함께 포스트 연소 탄소 캡처에 대 한 파일럿 플랜트를 반복 하는 칼슘을 운영 하기를 위한 절차를 설명 합니다.

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

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Research

JoVE Journal

Environment

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

7.8K 조회수.  Cranfield University. 이 원고는 굴뚝 가스 재활용을 줄이거나 위해 calciner에서 높은 산소 농도 함께 포스트 연소 탄소 캡처에 대 한 파일럿 플랜트를 반복 하는 칼슘을 운영 하기를 위한 절차를 설명 합니다.

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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.

바이오 에너지 생산을위한 통합 혐기성 소화 및 열수 탄화의 평가

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

연구

환경과학

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.

싱크로 빠른 단층 촬영을 사용하여 탄산염의 반응의 동적 기공 규모의 저수지 조건 이미징

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

공학

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.

접촉 분해 변환을 통해 유채 기름에서 바이오 연료와 바이오 케미컬의 실험실 생산

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 ...

화학

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.

몰리브덴 초경 촉매에 초산의 온도 프로그램 탈산 소화

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.

고로 슬래그의 양방향 가치 증식 : 침전 된 탄산 칼슘과 제올라이트 중금속 흡착제의 합성

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.

부식성 연도 가스가 있는 벤치 스케일 광생물반응기에서 미세조류 재배 및 바이오매스 정량화

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.

제조 및 급속 한 초 임계 추출 통해 준비 촉매 Aerogels의 테스트

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.

발전소의 탄소 포집과 미세조류 재배를 위한 반자동 개방형 경마장 연못 결합

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.

저온 마이크로파 보조 열 량 화에의 한 버드 나무 연료 방출 감소

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.

태양광 집중 하에서 CH4 성능에 대한 CO2 광감소

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 ...

25 KW_회 칼슘 반복 파일럿-식물은 Calciner에서 높은 산소 농도와 운영

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