Improvement of fuel combustion in regenerator of Calcium-Looping CO2 separation process

• Project/Area Number: 17K06914
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Catalyst/Resource chemical process
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: Shimizu Tadaaki 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10211286)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 二酸化炭素分離 / 流動層 / 燃焼 / 酸化カルシウム / カルシウムルーピング / 地球温暖化ガス排出削減 / エネルギー効率化 / 触媒・化学プロセス

Outline of Final Research Achievements

A novel CO2 separation process using calcium oxide was proposed. Small-scale models were operated to prove this concept. Especially, tar capture by calcium sorbent was stidied to simulate the regenerator. The effects of temperature and the ratio of sorbent to fuel were evaluated. Optimum temperature for tar capture was determined. The influence of the ratio of sorbent to fuel on the tar capture was only minor under practical operation range.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

このプロセスは、低エネルギー損失で排ガスから二酸化炭素を分離するプロセスであり、このプロセスが実現すれば大気への二酸化炭素放出を削減でき地球温暖化を防止できることが期待される。この研究が特に主眼とすることは、安定運転のための具体的な方法としての、燃料供給法の提案である。この研究の成果により、この装置を安定して運転するための方針が得られた。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Inst. Chemical Processing of Coal(ポーランド)
• [Journal Article] Volatile matter capture by calcined limestone under Calcium-Looping process conditions (2018)
  • Author(s): Shimizu Tadaaki、Koseki Keisuke
  • Journal Title: Fuel Processing Technology Volume: 169 Pages: 280-287
  • DOI: 10.1016/j.fuproc.2017.08.027
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Ca-Loopingプロセス2塔式流動層への燃料供給位置がプロセス挙動に及ぼす影響 (2019)
  • Author(s): 阿久津淳, 清水忠明, 金熙濬, 李留云
  • Organizer: 第25回化学工学会 流動化・粒子プロセッシングシンポジウム
• [Presentation] Ca-Loopingプロセス条件での2段流動層を用いたCO2吸収と放出のモデル実験 (2019)
  • Author(s): 和田清楓, 清水忠明, 金熙濬, 李留云
  • Organizer: 第25回化学工学会 流動化・粒子プロセッシングシンポジウム
• [Presentation] Ca-Loopingプロセス吸収器条件におけるCaOによるNO吸着とCO2吸収 (2019)
  • Author(s): 小嵐年, 清水忠明, 金熙濬, 李留云
  • Organizer: 第25回化学工学会 流動化・粒子プロセッシングシンポジウム
• [Presentation] Ca-Loopingプロセス条件でのCaO粒子による揮発分の捕集 (2018)
  • Author(s): 宮澤朋大, 清水忠明, 金熙濬, 李留云
  • Organizer: 第24回化学工学会 流動化・粒子プロセッシングシンポジウム
• [Presentation] Ca-Loopingプロセス再生器での石炭燃焼に伴うNOｘ生成 (2018)
  • Author(s): 原理, 清水忠明, 金熙濬,李 留云
  • Organizer: 第24回化学工学会 流動化・粒子プロセッシングシンポジウム
• [Presentation] Ca-Loopingプロセスでの連続的CO2分離とCaO再生 (2018)
  • Author(s): 加藤平蔵, 清水忠明, 金熙濬, 李留云
  • Organizer: 第24回化学工学会 流動化・粒子プロセッシングシンポジウム
• [Presentation] Reaction Pathways of Unburned Char, NOx, and N2O in Carbonator of Calcium Looping Process (2018)
  • Author(s): T. Shimizu, K. Ito, R. Hoshito, H. Kato, O. Hara, J. Akutsu, M. Koarashi, S. Endo, K. Saitou, L. Li
  • Organizer: 23rd Int. Conf. on Fluidized Bed Conversion
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Model Experiments of Calcium Looping Process using a Two-Stage Bubbling Fluidized Bed Reactor System with Continuous Sorbent Feed (2018)
  • Author(s): T. Shimizu, S. Wada, T. Kobayashi, H. Kato, O. Hara, M. Koarashi, L. Li, E. Ksepko, M. Sajdak
  • Organizer: 23rd Int. Conf. on Fluidized Bed Conversion
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Calcium Looping CO2 separation process (2018)
  • Author(s): T. Shimizu
  • Organizer: 14th Japan-China Symposium on Coal and C1 Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 新潟大学工学部化学システム工学科 清水 忠明研究室
  • URL: http://tshimizu.eng.niigata-u.ac.jp/