Fluidization and Spouting and Application to Biomass Processing and Hydrogen Production

流态化和喷动及其在生物质加工和制氢中的应用

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2019-03906
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2019-01-01 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Discovery Grant application is to continue the research program on the spouting and fluidization phenomena, and the application of these technologies for environmentally friendly processes, clean energy production, and process intensification. Two specific projects are proposed: (1) A continuous Slot-Rectangular Spouted Bed (SRSB) reactor for simultaneous drying, torrefaction and comminution of biomass for wood pellet production, and (2) Production of ultra-pure hydrogen in a fluidized bed membrane reactor (FBMR) by steam reforming of syngas from biomass gasification, with in-situ CO2 capture. ***Spouted beds have been developed for many thermal energy processes, such as drying, combustion, and gasification of coal, biomass, and black liquor. Biomass, a nearly carbon-neutral energy resource, is abundant in Canada, and its use can reduce greenhouse gas emissions and decelerate fossil fuel consumption. However, it is characterized by heterogeneity, high moisture content, low calorific value, pliability and hygroscopic nature, all of which challenge its utilization. In 2017, Canada produced 2.8 million tonnes of wood pellets, mostly exported to Europe, USA and Japan for heating and power generation. However, deadly off-gassing (CO, CH4, CO2) and self-heating of wood pellets during storage pose serious health and fire hazards for long-distance transportation. Project (1) will develop a compact and energy efficient reactor for producing torrefied biomass, with strongly reduced biological activity, and increased net calorific value, for making wood pellets which are safe for ocean transportation. Hydrogen is foreseen as a major future energy carrier, whose implementation could help to mitigate global warming due to greenhouse gas emissions from use of fossil fuels. A fluidized bed membrane reactor (FBMR) reformer incorporates perm-selective Ru/Pd membrane for in-situ extracting of pure H2, improving the equilibrium conversion and H2 yield, resulting in process intensification by combining the reformer, shift converter and purifier in one reactor. When biomass is coupled with CO2 capture, the overall technology becomes carbon negative. Project (2) will develop an intensified process for producing ultra-pure hydrogen for fuel cells, as well as high purity stream of CO2 suitable for sequestration. Over the next 5 years, these two projects will train 2 PhD, 2 Master's and 5 undergraduate students to gain advanced research ability for careers in industrial or academic environments. **
该发现赠款的应用程序是继续有关喷口和流化现象的研究计划,以及这些技术在环保过程,清洁能源生产和过程加剧中的应用。提出了两个特定的项目:(1)连续的槽形喷口床(SRSB)反应器,用于同时干燥,生物量和木材生物量的生物量,以及(2)通过蒸汽从蒸汽中摄入syngas gasifie conemass Assus symass gosem symass gosems symass gosems insys insys ins ins ins ins ins ins symass sip siT,又与symass gosife ins ins ins-siT一起生产超纯净的氢。 ***已经开发了针对许多热能过程的喷嘴床,例如干燥,燃烧和煤,生物质和黑酒的气化。生物质是一种几乎是碳中立的能源,在加拿大很丰富,其使用可以减少温室气体排放并减速化石燃料的消耗。但是,它的特征是异质性,高水分含量,低热量价值,柔韧性和吸湿性,所有这些都挑战了其利用。 2017年,加拿大生产了280万吨的木材颗粒,主要出口到欧洲,美国和日本进行供暖和发电。然而,致命的瓦解(CO,CH4,CO2)和储存过程中木材颗粒的自加热构成严重的健康和火灾危害,以进行长途运输。 项目(1)将开发一个紧凑而节能的反应器,用于产生摩托蛋白,生物量大大降低,并增加净热量,以使木材颗粒使海洋运输安全。氢被预见是主要的未来能源载体,由于使用化石燃料的温室气体排放,其实施可能有助于减轻全球变暖。流化的床膜反应器(FBMR)改革仪结合了Permealsive Ru/PD膜,用于纯H2的原位提取,从而改善了平衡转换和H2屈服,从而通过将一个反应器中的改革仪,移位转换器和纯化结合起来,从而从一个反应器中结合改革器,移位转换器和纯化。当生物质与二氧化碳捕获相结合时,总体技术将变成碳负。项目(2)将开发出一种加强的过程,用于为燃料电池生产超纯净的氢,以及适合隔离的二氧化碳的高纯度流。在接下来的5年中,这两个项目将培训2位博士学位,2位硕士和5名本科生,以在工业或学术环境中获得高级研究能力。 **

项目成果

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    2022
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    $ 3.35万
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    Discovery Grants Program - Individual
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