Experimental and Simulation Study of Adsorption in Postcombustion Conditions Using a Microporous Biochar. 1. CO₂ and N₂ Adsorption

Abstract

The influence of N 2 on CO 2 adsorption was evaluated using a microporous biochar with a narrow pore size distribution. The adsorption isotherms of pure CO 2 and N 2 were measured at 0, 30, 50, and 70 °C up to 120 kPa and fitted to the Toth adsorption model. Dynamic breakthrough experiments were carried out in a fixed-bed adsorption unit using binary mixtures with compositions representative of different postcombustion streams (8−30% CO 2 ) from ambient temperature to 70 °C. Dynamic adsorption experiments were simulated to validate the mathematical model of the adsorption process, as a necessary step for its later use for process design. The Ideal Adsorption Solution (IAS) theory, based on the pure component adsorption models, was used to account for competitive adsorption with satisfactory results. The information gathered in the present work will be used to extend the validity of the model to the adsorption of postcombustion streams containing H 2 O in part 2.

Captura De Co2 Em Coluna De Adsorção: Simulação No Software Aspen Adsorption

“…O tempo de ruptura foi de 100 segundos para 50°C e 80 segundos para 70°C, mostrando que há uma diminuição no tempo de ruptura com o aumento da temperatura. Esse comportamento concorda com os dados da literatura que mostra uma maior adsorção de CO 2 em baixas temperaturas (Plaza et al, 2016), pois a formação das ligações entre o CO 2 e o adsorvente são favorecidas em temperaturas baixas (Ruthven, 1984).…”

“…As propriedades termodinâmicas do CO 2 e N 2 foram calculadas pela equação de Peng-Robinson. A isoterma de Toth foi utilizada na simulação, sendo que os parâmetros da isoterma foram obtidos da literatura (Plaza et al, 2016). Modelos disponíveis no ASPEN foram utilizados para modelar a cinética de adsorção e a queda de pressão no reator.…”

“…Diversos trabalhos sobre modelagem de colunas de adsorção podem ser encontrados na literatura (Afzal et al, 2010;Leinekugel-le-Cocq et al, 2007;Plaza et al, 2016;Shafeeyan et al, 2014). Entretanto, poucos trabalhos utilizam o software ASPEN Adsorption para simular o processo.…”

“…O trabalho consistiu na utilização do software Aspen Adsorption® para a simulação da captura de CO 2 utilizando-se uma coluna de adsorção empacotada com carvão ativado. Para as primeiras simulações, as quais foram comparadas com as informações reportadas por Plaza et al (2016), variou-se a temperatura (23ºC, 50ºC e 70ºC) e a concentração de CO 2 (8%, 14% e 30%) na entrada da coluna de adsorção. O caso base foi simulado utilizando os dados reportados por Plaza et al (2016), nas condições de 23ºC e 14% de CO 2 , com a utilização de carvão ativado como adsorvente.…”

“…Para as primeiras simulações, as quais foram comparadas com as informações reportadas por Plaza et al (2016), variou-se a temperatura (23ºC, 50ºC e 70ºC) e a concentração de CO 2 (8%, 14% e 30%) na entrada da coluna de adsorção. O caso base foi simulado utilizando os dados reportados por Plaza et al (2016), nas condições de 23ºC e 14% de CO 2 , com a utilização de carvão ativado como adsorvente. As curvas de ruptura para o CO 2 e o N 2 foram obtidas e comparadas com dados da literatura.…”