基于膜的直接空气捕获低纯度CO2生产过程可操作性分析
Vitor Gama1, Beatriz Dantas1, Oishi Sanyal1
1Department of Chemical and Biomedical Engineering, West Virginia University, Morgantown, West Virginia 26506, United States.
ACS engineering Au
|August 26, 2024
概括
这项研究探讨了以膜为基础的直接空气捕获 (m-DAC) 用于二氧化碳的去除. 研究表明m-DAC适用于容量较小的系统,前提是可再生能源为负排放电网提供动力.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 人为二氧化碳排放是气候变化的主要驱动因素.
- 开发负排放技术对于实现净零排放目标至关重要.
- 需要直接捕获空气 (DAC) 技术来从大气中去除现有的二氧化碳.
研究的目的:
- 调查基于膜的直接空气捕获 (m-DAC) 的可行性,以产生低纯度的CO2.
- 为了建模和分析二级空心纤维膜模块过程的二氧化碳捕获.
- 来自m-DAC的低纯度二氧化碳流的可操作性和潜在应用.
主要方法:
- 一个两阶段的空心纤维膜模块过程被设计和模拟使用AVEVA过程模拟.
- 使用不同的膜表面积和性能指标进行了可操作性分析.
- 作为基准案例,使用了一种具有高CO2/N2分离性能的便利运输膜.
主要成果:
- m-DAC工艺可以产生低纯度 (≈5%) 的二氧化碳透流,适用于藻类生长和增强石油回收等应用.
- 膜内在性能显著影响二氧化碳的纯度,回收和能源消耗.
- 第一个模块的面积占主导地位;增加第二个模块的面积会对能源消耗产生负面影响,而不会增加纯度.
- m-DAC工艺适用于小容量系统 (每年0.1-1万).
结论:
- 基于膜的DAC是一种可行的技术,适用于特定的应用和规模.
- 对于DAC过程来说,能源的来源至关重要;它需要可再生能源才能被视为负排放技术.
- 进一步分析二氧化碳捕获能力对于大规模实施至关重要.
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