Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/18905
Título: Captura de CO2 em zeólita natural por adsorção
Título em inglês: CO2 capture on zeolite natural by adsorption
Autor(es): Diogenes, Thalles Senna
Orientador(es): Bastos Neto, Moisés
Coorientador(es): Azevedo, Diana Cristina Silva de
Palavras-chave: Engenharia química
Adsorção
Data do documento: 7-Jul-2016
Citação: DIOGENES, T. S. (2016)
Resumo: A presença de CO2 em misturas gasosas gera impactos negativos que vêm estimulando o desenvolvimento de processos de captura e separação. O dióxido de carbono quando presente no gás natural, causa a redução do poder calorífico do CH4, além de corrosão nos equipamentos que contém a mistura. Já em cenários de pós-combustão, o CO2 emitido na atmosfera contribui para o agravamento do efeito estufa. Nesse contexto, o emprego de peneiras moleculares para capturar CO2 por adsorção tem ganhado destaque por se apresentar como uma tecnologia relativamente limpa e economicamente atrativa. O objetivo deste trabalho foi avaliar o emprego da zeólita clinoptilolita para captura de CO2. A caracterização do material foi realizada através de DRX, adsorção de N2 a -196 °C e CO2 a 9 °C; e TGA. As isotermas de adsorção mono (CO2, N2 e CH4) e binárias (CO2/CH4 e CO2/N2) foram obtidas por manometria e gravimetria. Os cenários de pré e pós-combustão foram adaptados à simulações para unidades de leito fixo e de PSA. O resultado da TGA demonstrou estabilidade estrutural até 600 °C. O difratograma identificou as seguintes fases: a zeólita clinoptilolita, cristobalita e óxido de silício. A adsorção de CO2 demonstrou que a clinoptilolita é microporosa contrariando trabalhos da literatura que também apontam mesoporosidade. As propriedades texturais, a área superficial (192 m2 g-1) e o volume total de poros (0,0953 cm3 g-1), são no entanto desfavoráveis, quando comparado com adsorventes comerciais. As capacidades de adsorção de CO2, N2 e CH4 a 25 °C e 1 bar foram 1,75, 0,43 e 0,78 mmol g-1, respectivamente. As isotermas de adsorção também revelaram uma capacidade de adsorção inferior a adsorventes comerciais (ex. zeólita 13X e carbonos ativados). Para 1 bar e 25 °C, a seletividade foi de 2,70 e 4,10 para CO2 em CO2/CH4 (45 %/55 %) e em CO2/N2 (15 %/85 %), respectivamente. Os resultados de simulação mostraram que embora o material seja seletivo para CO2, seu uso em processos como o PSA não é adequado sob as condições estudadas principalmente devido à baixa capacidade de trabalho apresentada pelo material.
Abstract: The development of separation processes for CO2 capture has been encouraged by the negative impact of the presence of CO2 on gaseous mixture. The presence of CO2 in natural gas decreases the calorific value and tends to promote corrosion of equipments. Also, after combustion, carbon dioxide emissions to the atmosphere are believed to intensify the greenhouse effect. In this context, the use of porous materials such as molecular sieves to remove CO2 by adsorption-based processes has gained relevance as a clean and economically attractive technology. The aim of this work was to evaluate the use of clinoptilolite to capture CO2 under different scenarios. The characterization was carried out by XRD, Adsorption of N2 at -196 °C and CO2 at 9 °C, and TGA. Single component (CO2, N2 e CH4) and binary (CO2/CH4 e CO2/N2) isotherms were obtained by manometry and gravimetry. A mathematical model using the LDF approach was applied to simulate column dynamics and PSA processes. Results have shown that clinoptilolite is a microporous material, contradicting some literature also reports pointing out mesoporosity. TGA results demonstrated structural stability up to 600 °C. The diffractogram identified the following phases: clinoptilolite, cristobalite and silicon dioxide. Compared to commercial adsorbents, the textural properties of clinoptilolite, as surface area (192 m2 g-1) and total pore volume (0.0953 cm3 g-1), seem to be unfavorable for CO2 capture. The adsorption capacities of CO2, N2 and CH4 at 25 °C and 1 bar were 1.75, 0.43 and 0.78 mmol g-1, respectively. The equilibrium isotherms also revealed low adsorption capacity when compared to commercial adsorbents (ex. zeolite 13X and activated carbons). For 1 bar and 25 °C, the selectivities were 2.70 and 4.10 to CO2 in CO2/CH4 (45 %55 %) and CO2/N2 (15 %85 %), respectively. Simulation results have shown that although the material is selective for CO2, its use in processes such as PSA is not indicated under the studied conditions mainly due to its low working capacity.
Descrição: DIOGENES, T. S. Captura de CO2 em zeólita natural por adsorção. 2016. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/18905
Aparece nas coleções:DEQ - Dissertações defendidas na UFC

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
2016_dis_tsdiogenes.pdf2,42 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.