Experimental comparison of regeneration methods for CO<sub>2</sub> concentration from air using amine-based adsorbent
Julkaisuvuosi
2021
Tekijät
Elfving, Jere; Kauppinen, Juho; Jegoroff, Mikko; Ruuskanen, Vesa; Järvinen, Lauri; Sainio, Tuomo
Tiivistelmä
Comparison of different regeneration options for direct air capture (DAC) has usually been limited to only consider pure CO<sub>2</sub> production, limiting the process options to e.g. temperature-vacuum swing adsorption (TVSA) or steam-stripping. In this work, detailed experimental comparison is conducted of temperature swing adsorption (TSA/TCSA) and TVSA for DAC. Particularly, TVSA is assessed with air or inert gas purge flow (TVCSA) and without purge flow. The working capacity, regeneration specific energy requirement (SER) and adsorbent regenerability of these processes was compared. For all other studied regeneration options except TVSA without purge flow, over 85% regeneration was obtained already at 60 °C. Isobaric TSA at 60 °C had the lowest regeneration SER of 4.2 MJ/kg<sub>CO2</sub>. Coupling TSA with mild vacuum improved desorption rate and increased working capacity from 0.47 to 0.51 mmol<sub>CO2</sub>/g<sub>sorbent</sub>, requiring 7.5 MJ/kg<sub>CO2</sub> for regeneration. Without purge flow, TVSA resulted in only 0.39 mmolCO2/gsorbent with the SER of 8.6 MJ/kg<sub>CO2</sub> at 100 °C. Due to lower allowable regeneration temperature of 60 °C, mild vacuum TVSA with air flow also had a lower cyclic capacity decrease rate of 0.26 %/cycle compared to 0.38 %/cycle with TVSA without purge flow at 100 °C. However, using 100 °C with air flow in the TVSA process lead to a significant capacity decrease of 0.6 %/cycle. Therefore, using either air or inert purge flow below 100 °C coupled with mild vacuum has benefits over the TVSA process with no inflow in terms of CO<sub>2</sub> productivity, specific energy requirement and adsorbent regenerability. For utilization purposes that require low-concentration CO<sub>2</sub>, TVSA with purge flow should thus be considered as a viable regeneration option for direct air capture along with isobaric TSA.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Volyymi
404
Artikkelinumero
126337
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
3
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Ei
Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €
1650
Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksun vuosi
2021
Muut tiedot
Tieteenalat
Kemia; Teknillinen kemia, kemian prosessitekniikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Ei
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1016/j.cej.2020.126337
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä