Banca de DEFESA: MAYARA DE OLIVEIRA LESSA
Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.DISCENTE: MAYARA DE OLIVEIRA LESSA
DATA: 27/12/2012
HORA: 15:00
LOCAL: AUDITÓRIO DO PPGEQ
TÍTULO:
"Modelagem da adsorção em zeólita 13X de gases produzidos em uma unidade de pirólise de lodo de esgoto doméstico"
PALAVRAS-CHAVES:
Adsorção, modelagem dinâmica, pirólise de lodo de esgoto doméstico, CO2, zeólita 13X
PÁGINAS: 82
GRANDE ÁREA: Engenharias
ÁREA: Engenharia Química
RESUMO:
O presente trabalho retrata um estudo da adsorção de gases em zeólita comercial do tipo 13X. O objetivo principal consiste em avaliar preliminarmente a capacidade de adsorção desse material frente aos gases produzidos (CO2, CO, H2, CH4, C3 e C4) em uma planta de pirólise de lodo de esgoto doméstico. Para a biomassa adquirida na forma de pó de uma estação de tratamento aeróbico de esgoto doméstico da cidade de Palmas – TO, foi feita uma análise imediata e elementar, TG/DTA (perda total de massa da ordem de 46,86 %), MEV (diferentes estruturas cristalinas e sem estrutura morfológica bem definida), FRX (maiores presença dos óxidos de ferro, sílica e alumina) e perfil calorimétrico (comportamento endotérmico e exotérmico). Para o adsorvente foram realizadas análises por MEV (estrutura cristalina com morfologia bem definida e heterogênea), FRX (Si/Al de 1 a 1,5) e B.E.T (313,86 m2/g), Desta forma, o estudo do processo de adsorção foi desenvolvido em três etapas: processo estático de adsorção em batelada em uma balança de suspensão magnética, com o CO2 comercial (4 %) e zeólita 13X, nas seguintes condições: vazão do gás de 72 mL/min, temperatura de 25 - 50 oC, pressão de 0,55 – 5,05 bar, tempo de adsorção de 7 h e adsorvente ativado a 100 e 200 oC, a segunda etapa sendo o estudo dinâmico em leito fixo de 10 cm de comprimento e 2 cm de diâmetro interno, com uma mistura de gases comerciais (4,02 % CO2, 1,11 % CO, 1,2 % H2, 0,233 % CH4, 0,1%C3, 0,0233% de C4 e o argônio como inerte fechando o balanço), ou seja, com a mesma natureza e composições que a fase gasosa produzida no processo de pirólise, nas condições operatórias: 40 oC, pressão de 1 atm, vazão da mistura gasosa de 50 mL/min e massa de adsorvente não ativada de 10, 15 e 20 g. Finalmente, o estudo em escala real da adsorção dos gases em um reator de leito fixo (comprimento de 20 cm e diâmetro interno de 2,5 cm) acoplado a unidade de pirólise do lodo doméstico em escala de laboratório, T = 40 oC e vazão da mistura gasosa de 50 mL/min. Na etapa batelada foram avaliadas as curvas de rupturas e comparadas as isotermas de adsorção representadas pelos modelos de Langmuir, Freundlich e Toth. Todos os modelos se ajustaram bem aos pontos experimentais, porém, o modelo de Langmuir foi o escolhido tendo em vista não apresentar implicações (indeterminação, maior número de parâmetros) quando em sua utilização nas equações do balanço de massa utilizado no modelo de Ragavhan e Ruthven para o processo dinâmico em leito fixo com a mistura de gases comerciais. Para este modelo foi considerado os resultados experimentais da adsorção obtidos apenas para o CO2 e massa de 20 g do adsorvente. As equações diferenciais foram resolvidas pelo método de diferenciais finitas cujos parâmetros foram avaliados: coeficiente de dispersão axial, difusividade efetiva no interior da partícula e coeficiente externo de transferência de massa. O processo de pirólise do lodo de esgoto foi realizado em um reator de cilindro rotativo nas seguintes condições de operação: T = 600 oC, vazão de entrada do gás inerte (N2) de 100 mL/min e vazão de alimentação de biomassa de 8 g/h. Na saída da unidade de pirólise (entrada do reator de leito fixo) e saída do reator de leito fixo a fase gasosa foi coletada e analisada por cromatografia em fase gasosa. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que no estudo batelada o processo de adsorção com a zeólita 13X é favorável e que a massa adsorvida do CO2 aumenta com o crescimento da pressão, diminui com o aumento da temperatura e se eleva com a temperatura de ativação do adsorvente. O estudo dinâmico em leito fixo com os gases comerciais mostra que o processo de adsorção é de cinética lenta devido a difusão dos gases nos poros do adsorvente. Em relação as avaliações das três diferentes valores de massas do adsorvente, a capacidade de adsorção é limitada a massa de 15 gramas (tempo de saturação de 38 min) aumentando para 70 minutos para a massa de 20 g.
MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 350247 - JOAO FERNANDES DE SOUSA
Externo ao Programa - 1308577 - SIBELE BERENICE CASTELLA PERGHER
Externo à Instituição - MARCELO MENDES PEDROZA - IFTO