CO2 Capture from Liquid Fuel Based Power Plants Using CLC: Thermodynamic Modelling and Nickel-Ferrous Oxygen Carrier Development. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Ahmed_Aheed_M._S._Thesis.pdf - Submitted Version Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

تركز هذه الدراسة على حجز غاز ثاني أكسيد الكربون ) 2CO ( المنبعث من محطات توليد الطاقة التي تستخدم الوقود السائل وذلك عن طريق الاحتراق الكيميائي الحلقي. لهذا الصدد ، تم : ) i ( عمل نموذج الاتزان الثيرموديناميكي لتحديد الظروف المطلوبة للتفاعل للوصول للاحتراق الكلي التام و ) ii (تركيب وتقييم -/La3O2Fe-NiO3O2γAl كحامل أكسجين مناسب لعملية الاحتراق الكيميائي الحلقي المبنية على الوقود السائل. تم إنشاء النموذج الثيرموديناميكي بناءً على أسلوب تقليل طاقة Gibbs الحرة للنظام)هذا الأسلوب يمكن من أخذ المتفاعلات الصلبة في الاعتبار )فحم , حامل أكسجين , الخ(( ، ومن ثم قورنت نتائج وتنبؤات النموذج مع القيم التجريبية المتاحة في الأدب. وجد أن درجة حرارة الاحتراق المناسبة وحامل الاكسجين الفعال يمكنا من تحويل الوقود بصورة كاملة. بالنسبة لتركيب حامل الاكسجين ، تم إدخال عنصر اللانثانوم كمحسن للداعم وذلك بتوفير الاستقرار الحراري ل 3O2γAl ، في حين أن Ni/Fe هما المكونان الرئيسيان النشطان لحمل الاكسجين لحرق الوقود.أوضحت نتائج تحليل XRD أن نسب تحميل عنصر النيكل المرتفعة )أعلى من 2%( تؤدي الى تكوين بلورات مادة lO4FeNi0.5A والتي يصعب إختزالها )أخذ الاكسجين منها( كما أشارت نتائج تحليل TPR . وجود عنصر اللانثانوم يساعد إختزالية حامل الاكسجين وذلك بتقليل التفاعلات بين الفلز )المعدن( والداعم. أخيراً تم تقييم حاملات الاكسجين المعدة في مفاعل CREC المميع والمحاكي للناهض باستخدام الهكسان كوقود سائل. وجد أنه يمكن تحويل ما يقارب 52 % من الهكسان الى ثاني اكسيد الكربون عند درجة حرارة 650°C باستخدام حاملات الاكسجين المعدة والمبنية على معدني النيكل والحديد (Ni/Fe) .

English Abstract

The present study is focused on CO2 capture from liquid fuel based power plants using chemical looping combustion (CLC). In this regard, (i) a thermodynamic equilibrium model has been developed to identify the reaction conditions for complete fuel combustions and (ii) NiO-Fe2O3/La-γAl2O3 have been synthesized and evaluated as a suitable oxygen carrier for the liquid fuel based CLC process. The thermodynamic model is based on Gibbs free energy minimization approach. This technique allowed us to take into account of solid reactants (oxygen carrier, coke etc). The model prediction (equilibrium compositions) is compared with experimental values available in the literature. It is found that appropriate combustion temperature and an efficient oxygen carrier can achieve complete fuel conversion. For the oxygen carrier formulation, lanthanum is employed as a support modifier providing thermal stability of γAl2O3, while Ni/Fe are the main active components to carry oxygen for fuel combustion. XRD shows that higher nickel loadings (above 5 %) cause the formation of ferrous nickel aluminum (FeNi0.5AlO4) crystals, which is difficult to reduce (TPR). The presence of lanthanum helps improve the reducibility of the oxygen carrier by minimizing the metal support interaction. Finally, the prepared oxygen carriers were evaluated in a fluidized CREC Riser Simulator using hexane as liquid fuel. It is found that approximately 95 % xiv hexane can be converted into carbon dioxide 650 °C using the prepared Ni/Fe based oxygen carriers.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry Environmental Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Binous, Housam
Committee Co-Advisor:	Hossain, Mohammad Mozahar
Committee Members:	Al- Harthi, Mamdouh and Al- Baghli, Nadhir and Abdur Razzak, Shaikh
Depositing User:	AHMED MOHAMED (g201205440)
Date Deposited:	04 Jan 2016 12:45
Last Modified:	01 Nov 2019 16:31
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139829