lab scale development of a solid sorbent for co 2 capture
play

Lab-Scale Development of a Solid Sorbent for CO 2 Capture Process for - PowerPoint PPT Presentation

Lab-Scale Development of a Solid Sorbent for CO 2 Capture Process for Coal-Fired Power Plants Project Kick-off Meeting DOE Project Manager: Steve Mascaro Mustapha Soukri, Ph.D. DE-FE0026432 December 17, 2015 www.rti.org RTI International is


  1. Lab-Scale Development of a Solid Sorbent for CO 2 Capture Process for Coal-Fired Power Plants Project Kick-off Meeting DOE Project Manager: Steve Mascaro Mustapha Soukri, Ph.D. DE-FE0026432 December 17, 2015 www.rti.org RTI International is a registered trademark and a trade name of Research Triangle Institute.

  2. �������������������� � RTI CO 2 Capture Program � Solid Sorbent Based CO 2 Capture � New Project – Project Scope and Objectives – Project Team & Organization – Project Structure � Budget Period 1 � Task 1. Hybrid MOF-Based CO 2 Adsorbents Task 1. Hybrid P-Dendrimer Based CO 2 Adsorbents � Task 1 & 2. Molecular Modeling � � Budget Period 2 – Project Milestones – Risk Management – Project Budget 2

  3. RTI CO 2 Capture Program 3

  4. ������������������������������������ • �����#$������������������������������������ ������������� � �������������������� • %������������������������������������������� Water ������������������&�������� NAS • %��������'��������������������������������� ������������������� • (��������"���������� • )�������������������������� ����������������������������� • *��+,-�������������� • ,���������������������� • .��������"�������� • /������"�������� ���������������������������� • �������������������� � ������������������� • �������������������������� � ������������������ ���������������� ��������!������"������ 4

  5. Solid Sorbent Based CO 2 Capture (Post-Combustion) 5

  6. ���������������� � ������� Advantages • Potential for reduced energy loads and lower capital and operating costs • High CO 2 loading capacity; higher utilization of CO 2 capture sites • Relatively low heat of absorption; no heat of vaporization penalty (as with aqueous amines) • Avoidance of evaporative emissions 110ºC 110ºC 110ºC • Superior reactor design for optimized gas- 70ºC 70ºC 70ºC solid heat and mass transfer and efficient operation Challenges • Heat management / temperature control • Solids handling / solids circulation control �������������������� �! �������������������� �! �������������������� �! • Physically strong / attrition-resistant sorbent 1 1�� � *��� + 1 1�� � *��� + 1 1�� � *��� + • Stability of sorbent performance "������0������������ � 1���*/ � ⇄ */ 2 "������0������������ � 1���*/ � ⇄ */ 2 "������0������������ � 1���*/ � ⇄ */ 2 1 1�� � *��� + 1 1�� � *��� + 1 1�� � *��� + ���������0������� � 1��� � */� ⇄ � � */ � ���������0������� � 1��� � */� ⇄ � � */ � ���������0������� � 1��� � */� ⇄ � � */ � ��������0������������ � 1��� 3 *� ⇄ � 2 * 1 1�� � *��� + ��������0������������ � 1��� 3 *� ⇄ � 2 * 1 1�� � *��� + ��������0������������ � 1��� 3 *� ⇄ � 2 * 1 1�� � *��� + 6

  7. ��������"���������������������� �����������#��� $����������������� Previous Work < 2011 2011-15 2016 - 18 2018-22 > 2022 ����� ���� ���������� Proof-of-Concept / Feasibility 45$�+ $�.� 6�-7 ~ 50 MW Laboratory Validation (2011 – 2013) Prototype Testing (2015) Economic analysis Prototype Testing � Favorable technology feasibility study � Operational FMBR prototype capable of 90% CO 2 capture Sorbent development � Successful scale-up of fluidized-bed sorbent � Parametric and long-term testing Process development Updated Economics � Working multi-physics, CFD model of FMBR � Favorable technical, economic, environmental � Fabrication-ready design and schedule for single- study (i.e. meets DOE targets) stage contactor Relevant Environment Validation (2013 – 2014) Process development � Fully operational bench-scale FMBR unit capable of absorption / desorption operation � Fabrication-ready design and schedule for high-fidelity, bench-scale FMBR prototype Sorbent development � Scale-up of sorbent material with confirmation of maintained properties and performance 9 8 7 6 Technology Readiness Level � � � � � 7

  8. �������������������%����� � �������������� Develop and design CO 2 capture solid sorbent that is chemically, thermally, and physically stable over a multiple absorption/regeneration cycles and shows significant potential to meet the DOE program targets for CO 2 capture ( >90% CO 2 capture rate with 95% CO 2 purity and <30% increase in cost of electricity). • Fluidizable material Adsorption • High CO 2 loadings, high selectivity for CO 2 capacity � 12 wt% CO 2 capture • Sorbent Selectivity Costs • No PEI leaching or degradation • Thermal & oxidative stability • Low heat of adsorption Sorbent Adsorption/ • Acceptable density Heat of desorption Adsorption • Density ~ 0.6 to 1 g/cc kinetics • Acceptable attrition resistance • Low makeup rate Mechanical Chemical strength of Stability sorbent • Economically practical particles • Low cost and easy scalability 9

  9. ���&���� � �����������������������������������"� RTI 1 st Generation : Mesoporous Silica Supported Polyethylenimine (PEI) • Good CO 2 Capture • Good Selectivity • Fluidizable • Good Heat of Adsorption Wet Impregnation PEI RTI 2 nd Generation : Water-Stable Sorbent (TEOS/PEI Co-Precipitation) • Excellent CO 2 Capture • Good Selectivity Sol-gel method • Water Stable • Good Heat of Adsorption 10

  10. �������,�����������8 �������� �������*����� ������������ �������������������������������������������� � ������������������� ����������������������������������������������������������� Norcem’s Cement Plant – Brevik, Norway RTI’s Lab-scale Sorbent Test Unit �������������������� ��������� �������� • ����������������������������������� ��!������ �������������������������"��������������� • �������������!��"�������������� ���������� ������� #$����%&'��������%&() • ��������������������������������!���������� *������� +����,������������� �������������������� 10

Download Presentation
Download Policy: The content available on the website is offered to you 'AS IS' for your personal information and use only. It cannot be commercialized, licensed, or distributed on other websites without prior consent from the author. To download a presentation, simply click this link. If you encounter any difficulties during the download process, it's possible that the publisher has removed the file from their server.

Recommend


More recommend