Published May 1, 2024
| Version v1
Publication
Fly ash as a cost-effective catalyst to promote sorbent regeneration for energy efficient CO2 capture
- 1. Xiangtan University
- 2. Institute for the Chemistry of OrganoMetallic Compounds
- 3. National Research Council
- 4. Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation
- 5. University of Jordan
Description
The use of catalysts to promote sorbent regeneration is currently considered an effective method to reduce the energy required in CO2 capture processes. Aiming at identifying stable and cost-effective catalysts with high CO2 desorption efficiency, here we investigated the performance of fly ash (FA) during thermal regeneration of aqueous amine solutions. The desorption rate, cyclic capacity and heat duty of a CO2-saturated aqueous ethanolamine with the addition of FA were experimentally measured, and the results were compared with those obtained for the same solution without and with eight different catalysts. Experimental results showed that catalysts significantly improved the regeneration compared to the non-catalyzed system, and FA was the most efficient of these. Further studies of CO2 desorption at different temperatures showed that FA provided desorption performance comparable to that of the non-catalyzed system at temperatures at least 5 °C higher and always significantly reduced the heat duty at the same temperature, especially at the beginning of the process. Finally, recycling tests demonstrated that FA had good stability and its catalytic efficiency remained high even after 20 cycles. In conclusion, FA could be considered a cost-effective catalyst for energy-efficient CO2 capture, deserving further investigation to promote its application in industrial-scale plants.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعتبر استخدام المحفزات لتعزيز تجديد المواد الماصة حاليًا طريقة فعالة لتقليل الطاقة المطلوبة في عمليات احتجاز ثاني أكسيد الكربون. بهدف تحديد المحفزات المستقرة والفعالة من حيث التكلفة مع كفاءة امتصاص عالية لثاني أكسيد الكربون، قمنا هنا بالتحقيق في أداء الرماد المتطاير (FA) أثناء التجديد الحراري لمحاليل الأمين المائي. تم قياس معدل الامتزاز والسعة الدورية وواجب الحرارة للإيثانولامين المائي المشبع بثاني أكسيد الكربون مع إضافة FA بشكل تجريبي، وتمت مقارنة النتائج مع تلك التي تم الحصول عليها لنفس المحلول بدون ومع ثمانية محفزات مختلفة. أظهرت النتائج التجريبية أن المحفزات حسنت بشكل كبير من التجديد مقارنة بالنظام غير المحفز، وكان FA هو الأكثر كفاءة من بين هذه المحفزات. أظهرت المزيد من الدراسات حول امتصاص ثاني أكسيد الكربون في درجات حرارة مختلفة أن FA يوفر أداء امتصاص مشابه لأداء النظام غير المحفز في درجات حرارة لا تقل عن 5 درجات مئوية ويقلل دائمًا بشكل كبير من واجب الحرارة في نفس درجة الحرارة، خاصة في بداية العملية. أخيرًا، أظهرت اختبارات إعادة التدوير أن FA تتمتع بثبات جيد وأن كفاءتها التحفيزية ظلت عالية حتى بعد 20 دورة. في الختام، يمكن اعتبار FA محفزًا فعالًا من حيث التكلفة لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون الموفر للطاقة، ويستحق مزيدًا من التحقيق لتعزيز تطبيقه في المصانع على نطاق صناعي.Translated Description (French)
L'utilisation de catalyseurs pour promouvoir la régénération des sorbants est actuellement considérée comme une méthode efficace pour réduire l'énergie requise dans les processus de capture du CO2. Dans le but d'identifier des catalyseurs stables et rentables avec une efficacité élevée de désorption du CO2, nous avons étudié ici la performance des cendres volantes (FA) lors de la régénération thermique de solutions aqueuses d'amines. Le taux de désorption, la capacité cyclique et le pouvoir calorifique d'une éthanolamine aqueuse saturée en CO2 avec l'ajout de FA ont été mesurés expérimentalement, et les résultats ont été comparés à ceux obtenus pour la même solution sans et avec huit catalyseurs différents. Les résultats expérimentaux ont montré que les catalyseurs amélioraient significativement la régénération par rapport au système non catalysé, et que l'AF était le plus efficace d'entre eux. D'autres études sur la désorption du CO2 à différentes températures ont montré que le FA fournissait des performances de désorption comparables à celles du système non catalysé à des températures supérieures d'au moins 5 °C et réduisait toujours de manière significative le service thermique à la même température, en particulier au début du processus. Enfin, les tests de recyclage ont démontré que l'AF avait une bonne stabilité et que son efficacité catalytique restait élevée même après 20 cycles. En conclusion, l'AF pourrait être considérée comme un catalyseur rentable pour le captage du CO2 à haut rendement énergétique, méritant une étude plus approfondie pour promouvoir son application dans les usines à l'échelle industrielle.Translated Description (Spanish)
El uso de catalizadores para promover la regeneración de sorbentes se considera actualmente un método eficaz para reducir la energía requerida en los procesos de captura de CO2. Con el objetivo de identificar catalizadores estables y rentables con alta eficiencia de desorción de CO2, aquí investigamos el rendimiento de las cenizas volantes (FA) durante la regeneración térmica de soluciones acuosas de amina. La tasa de desorción, la capacidad cíclica y el deber térmico de una etanolamina acuosa saturada de CO2 con la adición de FA se midieron experimentalmente, y los resultados se compararon con los obtenidos para la misma solución sin y con ocho catalizadores diferentes. Los resultados experimentales mostraron que los catalizadores mejoraron significativamente la regeneración en comparación con el sistema no catalizado, y FA fue el más eficiente de estos. Otros estudios de desorción de CO2 a diferentes temperaturas mostraron que el AF proporcionó un rendimiento de desorción comparable al del sistema no catalizado a temperaturas al menos 5 °C más altas y siempre redujo significativamente el rendimiento térmico a la misma temperatura, especialmente al comienzo del proceso. Finalmente, las pruebas de reciclaje demostraron que el AF tenía una buena estabilidad y su eficiencia catalítica se mantuvo alta incluso después de 20 ciclos. En conclusión, el AF podría considerarse un catalizador rentable para la captura de CO2 con eficiencia energética, que merece una mayor investigación para promover su aplicación en plantas a escala industrial.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الرماد المتطاير كمحفز فعال من حيث التكلفة لتعزيز تجديد المواد الماصة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون بكفاءة في استخدام الطاقة
- Translated title (French)
- Les cendres volantes en tant que catalyseur rentable pour promouvoir la régénération des sorbants pour une capture du CO2 efficace sur le plan énergétique
- Translated title (Spanish)
- Las cenizas volantes como un catalizador rentable para promover la regeneración de sorbentes para la captura de CO2 eficiente desde el punto de vista energético
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4392342581
- DOI
- 10.1016/j.energy.2024.130890
References
- https://openalex.org/W1968336880
- https://openalex.org/W2006611025
- https://openalex.org/W2029369504
- https://openalex.org/W2063126534
- https://openalex.org/W2109003403
- https://openalex.org/W2178562267
- https://openalex.org/W2195955420
- https://openalex.org/W2281794680
- https://openalex.org/W2305927490
- https://openalex.org/W2319153121
- https://openalex.org/W2565135726
- https://openalex.org/W2580567200
- https://openalex.org/W2622235392
- https://openalex.org/W2784350055
- https://openalex.org/W2902901541
- https://openalex.org/W2979565948
- https://openalex.org/W2989034298
- https://openalex.org/W2990875012
- https://openalex.org/W3000811929
- https://openalex.org/W3005013189
- https://openalex.org/W3012033126
- https://openalex.org/W3016033420
- https://openalex.org/W3035215228
- https://openalex.org/W3080248008
- https://openalex.org/W3092725391
- https://openalex.org/W3093738425
- https://openalex.org/W3114227877
- https://openalex.org/W3162668372
- https://openalex.org/W3179316023
- https://openalex.org/W3199402172
- https://openalex.org/W3212237004
- https://openalex.org/W4200612568
- https://openalex.org/W4210597913
- https://openalex.org/W4213183051
- https://openalex.org/W4283741930
- https://openalex.org/W4285404653
- https://openalex.org/W4288442531
- https://openalex.org/W4312222061
- https://openalex.org/W4313529109
- https://openalex.org/W4315865039
- https://openalex.org/W4319345772
- https://openalex.org/W4319348117
- https://openalex.org/W4323546029
- https://openalex.org/W4362721776
- https://openalex.org/W4367595813
- https://openalex.org/W4380987869
- https://openalex.org/W4385450626
- https://openalex.org/W4387095214
- https://openalex.org/W4389955791
- https://openalex.org/W967863054