Metodologia para seleção de adsorventes de zeolita para a separação de gases pelo processo PSA

• Main Author: Schvartzman, Monica Maria de Abreu Mendonça
• Other Authors: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: [s.n.] 1999
• Subjects: Zeolitos; Adsorção; Separação (Tecnologia)
• Online Access: SCHVARTZMAN, Monica Maria de Abreu Mendonça. Metodologia para seleção de adsorventes de zeolita para a separação de gases pelo processo PSA. 1999. 185p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/266152>. Acesso em: 26 jul. 2018.; http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266152

Orientadores: Elizabete Jordão, Wander Luiz de Vasconcelos === Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica === Made available in DSpace on 2018-07-26T06:33:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Schvartzman_MonicaMariadeAbreuMendonca_D.pdf: 14456999 bytes, checksum: 602b223f3e562cf8e265030b8e6f8642 (MD5) Previous issue date: 1999 === Resumo: A adsorção como um processo de separação em potencial ampliou seu campo de aplicação após o desenvolvimento de adsorventes como as zeólitas sintéticas e de novos processos de separação, como os ciclos PSA ("Pressure Swing Adsorption"). As zeólitas são luminossilicatos hidratados com uma estrutura cristalina, possuindo canais de dimensões moleculares com propriedades singulares de adsorção. Ele realiza a separação de gases através da adsorção seletiva, onde o adsorvente é regenerado por redução da pressão parcial do componente adsorvido. O adsorvente é o principal constituinte da instalação de separação de gases pelo processo PSA e a sua qualidade tem uma grande influência na viabilidade econômica do processo. O objetivo deste trabalho é estabelecer uma metodologia para a seleção de adsorventes para separação de gases pelo processo PSA utilizando os princípios básicos da Ciência e Engenharia de Materiais. A metodologia utiliza também conceitos da Qualidade Total, modelagem e simulação computacional e técnicas estatísticas para o planejamento de experimentos. Na sua aplicação são necessárias etapas como as caracterizações fisica, química e estrutural do adsorvente, a avaliação das propriedades mais relevantes e do desempenho dos adsorventes no processo PSA Para a realização deste trabalho foi necessário projetar e montar três instalações laboratoriais: o sistema de regeneração de adsorventes de zeólita, a instalação para obtenção de isotermas de equilíbrio e a instalação PSA Esta última instalação foi automatizada utilizando-se tecnologias que permitem grande flexibilidade e eficiência ao processo. Sua operação representa um importante avanço no sentido de se dominar a tecnologia de separação de gases por adsorção. A metodologia estabelecida foi empregada na comparação de quatro adsorventes comerciais de zeólita 5A utilizados na separação do ar pelo processo PSA, com a finalidade de demonstrar a viabilidade de sua utilização. Foi constatado que pequenas diferenças na natureza e na geometria dos adsorventes podem levar a diferenças significativas em relação à capacidade de adsorção. Logo, o conhecimento das relações entre a estrutura de poros dos adsorventes e o seu desempenho no processo é um fator importante para a seleção de adsorventes mais eficientes que podem conduzir a processos mais competitivos === Abstract: Adsorption processes are widely used in industry, both for purification and for bulk gas separation. The discovery and commercialization of synthetic zeolites as adsorption material provided a major stimulus to the development of adsorption as a separation processo Zeolites are hydrated aluminosilicates with a crystalline structure of precise geometry and uniform size pores, forming channels of molecular dimensions with singular properties of adsorption. Pressure swing adsorption (PSA) is a gas separation process in which adsorbent is regenerated by reducing the partial pressure of the adsorbed component. The adsorbent is the main component of a PSA gas separation plant and its quality is responsible for the major impact on the economical aspects ofthe whole process. The objective of this work is to set up a methodology for selection of adsorbents for gas separation by PSA processes using the Materiais Science and Engineering approach. This methodology also uses concepts and tools from Total Quality Management, computer modeling and simulation and statistical techniques for experiment planning and data analysis. It includes the evaluation of physical and structural properties and chemical composition, assessment of the main characteristics conceming the separation process in use and performance of the adsorbent related to the specific gas separation processo. Three facilities were set up in order to get this work done: a regeneration system for zeolites adsorbents, a system for obtaining equilibrium isotherms and a PSA facility. The PSA facility was automated by using an advanced technology, which is very flexible and efficient. This was an important step towards the achievement of know how on gas separation by adsorption. To demonstrate its utility, this methodology was applied to four different commercial 5A zeolites, which are usually used for air separation by PSA processes. It was shown that even-slight differences in the nature and geometry ofthe adsorbents can lead to significant changes in their adsorption capacities. Consequently, knowing the relationships between pores structures and adsorbents performance is an important factor for the selection of adsorbents of higher efficiency making it possible to have more competitive processes === Doutorado === Sistemas de Processos Quimicos e Informatica === Doutor em Engenharia Química