undefined

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 enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Elfving Jere

Kauppinen Juho

Jegoroff Mikko

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

404

Artikkelinumero

126337

Julkaisu­foorumi

53301

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