Orientador: Caio Glauco Sanchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T01:30:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pellegrino_Roberto_M.pdf: 5673705 bytes, checksum: ab5152461f33f423ca032ca41d02c786 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O presente trabalho aborda a influência da adição de vapor d¿água no rendimento do gás combustível e na remoção de H2S do carvão mineral misturado com dolomita e gaseificado em reator de leito fluidizado. Para isso foi necessária a construção de um gaseificador de 0,2 m de diâmetro interno que foi operado sob pressão atmosférica utilizando ar e vapor como agentes fluidizantes. Na primeira etapa deste estudo, verificou-se o funcionamento de todos os componentes do gaseificador e estabeleceu-se as condições de operação. Em uma segunda etapa, fez-se a introdução de vapor e avaliou-se sua influência na formação dos gases gerados. Posteriormente, adicionou-se ao combustível a dolomita como agente adsorvedor e verificou-se seu efeito juntamente com o vapor na remoção do H2S. Nas condições estudadas, observou-se que quando se adiciona vapor, o teor de H2S gerado tende a aumentar consideravelmente atingindo valores de até 2367 ppm. Utilizando-se dolomita totalmente calcinada na razão molar Ca/S = 2, e 10 e 20 % de vapor a porcentagem de remoção de H2S situou-se em torno de 40%. Porém, quando se aumenta a razão Ca/S para 4 e vapor a 20%, os valores de remoção de H2S obtidos foram de aproximadamente 80% / Abstract: The present work deals with the influence of water steam addition in the calorific value of combustible gas resulting from gasification of mineral coal and dolomite mixture, and in the H2S removal. The experiments were carried out in a fluidized bed reactor with 0,2 m of inner diameter, operated at normal atmosphere pressure, using air and water steam as fluidizing agents. In the first stage of this study, working conditions of all components was verified and operating parameters were established. Then water steam was introduced in reactor and its influence on formed gases was evaluated. In a sequence, dolomite was added to the coal as adsorbing agent and its effect on H2S removal was also followed. It has been observed for the experimental conditions of this work an increasing H2S when water steam is introduced in the reactor reaching values of 2367 ppm. By rising calcined dolomite, in the molar ratio of Ca/S = 2, plus 10 and 20% of steam, a 40% of H2S removal was observed. However for a Ca/S = 4 molar ratio and 20% of steam, H2S removal increased to 80% / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Devido aos diversos efeitos causados pela presença de \'SO IND.2\' em gases liberados na atmosfera, considerável atenção tem sido dada às técnicas para remoção deste poluente proveniente do processo de combustão. Neste trabalho apresenta-se um estudo relacionado com a determinação das melhores condições de granulometria e temperatura no processo de sorção de \'SO IND.2\' por um calcário dolomítico, denominado DP, e um calcário calcítico, denominado ICB, empregando-se a termogravimetria e porosimetria de adsorção de nitrogênio. Foram estudadas cinco faixas de granulometria média (385, 460, 545, 650 e 775 µm) e temperatura (variando de 745 a 920 ºC) para cada calcário. Com a aplicação do planejamento experimental, obtiveram-se superfícies de resposta com pontos de máximo indicando as melhores condições para cada calcário. Para o calcário DP, as maiores conversões (52%) foram obtidas na temperatura de calcinação de 850ºC e granulometria de 545 µm e as menores conversões foram obtidas para temperaturas acima de 900ºC e abaixo de 780ºC. Para o calcário ICB, as melhores condições foram obtidas em temperatura de 815ºC e 274 µm (conversão de 36,7%). Estabelecendo-se uma correlação entre a superfície de resposta e os parâmetros da estrutura física, os calcários, na condição de máxima conversão, apresentaram maior distribuição de poros na região de 20 a 110 A, indicando que a quantidade de poros menores pode ser um fator importante na reatividade do calcário. Pelos resultados apresentados na porosimetria, ambos os calcários apresentaram a média de diâmetro de poros próxima a 0,01 µm, indicando que o processo de difusão deveria seguir a Lei de Fick. No entanto, para calcário ICB observou-se o maior desenvolvimento de microporos, indicando que o mecanismo de difusão deste calcário possivelmente segue a Lei de Knudsen, justificando as menores conversões pelo rápido bloqueio dos poros, que impedem que as camadas mais internas sejam atingidas. Por meio das imagens obtidas por MEV, observou-se que a superfície do calcário ICB sulfatado apresentou uma camada mais fechada e compactada do que o calcário DP. / Due to various effects caused by the presence of \'SO IND.2\' in gases released into the atmosphere, considerable attention has been given to techniques of removal of this pollutant from the combustion processes. This dissertation reports on studies related to the determination of the optimum conditions of temperature and particle size in \'SO IND.2\' sorption by a dolomite, called DP and a calcite, called ICB. Five ranges of granulometry (385, 460, 545, 650 e 775 µm) and temperature (from 745 to 920ºC) were studie for each limestone. The application of experimental design resulted in a response surface with maximum values of temperature and particle size. For DP, the highest conversions (52%) were obtained at 850ºC and particle size of 545 µm and the lowest conversions were obtained at temperatures over 900ºC and below 780ºC. For ICB, the best conditions were obtained at 815ºC and 274 µm (36.7% conversion). The correlation between response surface and physical structure parameters showed that the amount of small pores is an important factor in the reactivity of the sorbents. For both DP and ICB, the average of pore size is close to 0.01 µm, indicating that the diffusion mechanism should follow the Fick law. However, in limestone ICB a further development of micropores was observed, allowing concluding that the diffusion mechanism possibly follows Knudsen law, which justifies the lowest conversions by quick pore blockage, consequently making the inner layers inaccessible. These assumptions were evidenced by the scanning electron microscopy (SEM), in which a compacted and closed layer was showed on ICB sulfated surface.

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO RENILMA DE SOUSA PINHEIRO.pdf: 1439569 bytes, checksum: 8094d6f76189f8553e290b99138fb2b0 (MD5) Previous issue date: 2014-05-30 / FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO / Among several energetic petroleum derivates diesel is responsible for a significant part of the fuel market since has been widely used for both domestic and industrial transportation. Unfortunately, its partial combustion generates harmful atmospheric emissions such as COx, NOx and SOx. Thus, this work aims to obtain [Morf]+[HCOO]- and [Nmorf]+[HCOO]- ionic liquids (IL) for the desulfurization of octane/benzothiophene model oil (BT) and commercial diesel (type-A). Therefore, all ionic solvents were synthesized by means of neutralization reaction, using Formic acid and amines (morpholine or n-methyl-morpholine), and characterized by FTIR and 1H RMN spectroscopies. Also, the sulfur removal efficiencies for model oil and diesel were estimated by CLAE and WDXRF techniques, respectively. For model oil + [Morf]+[HCOO]- system, sulfur removals of 75% (single extraction) and 99% (multiple extractions) were reached using 1:1 (sample:ionic solvent) and 30 min (extraction time). On the other hand, the model oil + [Nmorf]+[HCOO]- system, with 1:1 volumetric ration and 30 minutes leaded to 34% (single extraction) and 84% (multiple extraction) desulfurization. Conversely, for the commercial, the sulfur content were reduced in 34% (single extraction) and 47% (multiple extractions) if applied [Morf]+[HCOO]-, 1:1 volumetric ration and 30 min. Comparatively, the desulfurization carried out by the 1:3 volumetric ratio/30 min/single extraction method was rather equivalent the 1:3 volumetric ration/60 min/multiple extraction. Finally, the regeneration of the ionic liquid has reduced in approximately 9% the overall efficiency of the solvent after the fourth cycle extraction. / Dentre os vários combustíveis líquidos fósseis, o diesel é um dos mais utilizados no transporte doméstico e de cargas. Infelizmente, durante a queima do combustível para o fornecimento de energia são geradas emissões atmosféricas do tipo COx, NOx e SOx. A dessulfurização com líquidos iônicos é uma das soluções para a redução dessas emissões. Nesse trabalho foram sintetizados os líquidos iônicos, [Morf]⁺[HCOO]ˉe [Nmorf]⁺[HCOO]ˉ, para a aplicação na dessulfurização com óleo modelo de Benzotiofeno (BT) em octano e diesel comercial tipo A. Os líquidos iônicos foram obtidos pela reação de neutralização das aminas e ácido fórmico, caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e ressonância magnética nuclear de prótons (¹H RMN). A remoção de enxofre pelos líquidos iônicos foram determinadas quantitativamente por CLAE para o óleo modelo e WDXRF para o diesel comercial. O método de dessulfurização extrativa para o óleo modelo aplicando o líquido [Morf]⁺[HCOO]ˉ, reduziu 75% para única extração e 99% para extração múltiplas com as seguintes condições: relação v/v (óleo modelo/LI) de 1:1, tempo de extração de 30 min. Enquanto que a dessulfurização extrativa utilizando o líquido iônico [Nmorf]⁺[HCOO]ˉ reduziu 34% para extração simples e 84% para extração múltiplas com razão v/v (óleo modelo/LI) 1:1 e tempo de extração de 30 minutos. Devido ao baixo teor de BT removido aplicando o líquido iônico [Nmorf]⁺[HCOO]ˉ para o processo com única extração, este não foi estudado para a matriz real. Para a dessulfurização extrativa do diesel tipo A com o líquido iônico [Morf]⁺[HCOO]ˉ, obteve-se 34% de remoção para os compostos totais de enxofre com extração simples e 47% para extração múltipla com razão v/v (LI/diesel) 1:1 e tempo de 60 min. Após a realização do estudo das razões v/v (diesel/LI) verificou-se que a remoção com a proporção volume/volume 1:3 com 30 minutos com extração simples equivale ao processo com múltiplas extrações com v/v (LI/diesel) 1:3 com 60 minutos. No processo de regeneração verificou-se que houve uma redução de 9% na eficiência da dessulfurização extrativa após o quarto ciclo de extração.

Orientador: Waldir Antonio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T18:51:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Codolo_MileneCosta_M.pdf: 1600775 bytes, checksum: 69ec6ddb7de37e176139ccd08583c483 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho estuda a absorção de SO2 em uma torre de nebulização contra-corrente. Um estudo experimental foi realizado, a fim de determinar a influencia das variáveis do processo de absorção. As variáveis estudadas foram: velocidade do gás, vazão de líquido, concentração de SO2 no gás na entrada e a relação líquido/gás. Também foi analisada a formação do filme de líquido ao longo da torre, proveniente da colisão das gotas com a parede do equipamento. A análise do filme de líquido foi importante para determinar a vazão das gotas ao longo da torre. Além do estudo experimental foi desenvolvido neste trabalho um modelo para simular a transferência de massa em uma torre de nebulização para remoção de SO2. Foi analisada a transferência de massa tanto nas gotas quanto no filme de líquido. O modelo foi desenvolvido para prever a concentração de SO2 no gás na entrada da torre, pois a concentração de SO2 na saída foi imposta. O modelo mostra a principal área de absorção na torre, a influência do diâmetro da torre, a influência da velocidade da gota na absorção de SO2 e dados do modelo foram comparados com dados experimentais / Abstract: This work studies the absorption of sulfur dioxide in a counter-current spray tower. An experimental study was carried out to analyzer the process parameters of the absorption of sulfur dioxide. The parameters studied were: gas velocity, liquid flow, sulfur dioxide concentrations in the gas feed and liquid/gas rate. It was also analyzed the formation of liquid film, from the collision of drops on the wall tower. The analyzed liquid film was used to determined de liquid flow as drops along the spray tower. Besides an experimental study it was developed in this work a model to simulate the mass transfer in a spray tower to removal sulfur dioxide. Both mass transfer in the drops and mass transfer in the liquid film were analyzed. The model has been developed to predict the SO2 concentrations in the gas feed, therefore the SO2 concentrations in the gas exit was determined. The model shows the main area of absorption, the influence drop diameter, the influence of drop velocity in the absorption of SO2 and data from model were compared with experimental data / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Arai Augusta Bernardez Pecora / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T13:29:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hory_RogerioIshikawa_D.pdf: 3549862 bytes, checksum: 727c6ab5dce7454b6af9546842232b2e (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta o estudo experimental do processo de combustão de carvão mineral brasileiro em reator de Leito Fluidizado Circulante (LFC) com o objetivo de avaliar as taxas de emissões de di óxido de enxofre (S02) e eficiência de conversão de carbono no processo de combustão. Para diminuir a emissão do S02 nos gases de exaustão, foi adicionado, ao carvão, quantidades de calcário dolomítico (dolomita), de modo que a relação molar entre o cálcio (Ca) presente no calcário e o enxofre (S) presente no carvão variou entre 0,0 e 2,0. A variação na relação molar Ca/S, como é denominada na literatura, foi um dos dois fatores avaliados neste trabalho. O outro fator envolvido nos testes foi o excesso de ar utilizado para combustão do carvão. Trabalhou-se com excesso de ar na faixa de 20 a 30%. Foram realizados 11 ensaios seguindo um planejamento experimental estatístico do tipo CCD (Composite Central Design) e mais 02 ensaios complementares. A relação molar Ca/S de 0,6 apresentou emissão zero de S02 e propôs-se utilizar uma nova relação molar: (Ca+Mg)/S para retratar processos de sorção com dolomitas. Para emissão zero de S02, uma relação molar (Ca+Mg)/S de 1,8 já é suficiente. Foram obtidas eficiências de conversão do carbono entre 86,0 e 93,0% para combustão do carvão / Abstract: This work presents an experimental study with Brazilian mineral coal combustion in a Circulating Fluidized Bed (CFB) reactor with the objective to evaluate the sulphur dioxide emissions (S02) and the carbon conversion efficiency in the combustion processo Dolomite was added to the coal to minimize the S02 emissions during combustion. The quantity of dolomite added was calculated based on the molar relation of calcium (Ca) present in the dolomite and sulphur (S) present in the coal. Ca/S molar relation had a variation between 0,0 and 2,0. Two factors were evaluated in this work: Ca/S relation and excess of air during combustion which had a variation between 20 and 30%. Eleven (11) experimental tests were evaluated following a statistical experimental design called CCD (Composite Central Design) and 02 (two) more complementary tests. Emissions of S02 with zero value were obtained for a Ca/S of 0,6. It was also proposed in this work a new relation for sorption of S02 with dolomite: (Ca+Mg)/S relation. Tests showed that a relation of 1.8 for (Ca+Mg)/S is sufficient for zero emissions of S02. Carbon conversion efficiency between 86.0 and 93.0 was also obtained during coal combustion / Doutorado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Na matriz energética brasileira, o óleo diesel tem lugar de destaque, porém ainda é comercializado com teores de compostos sulfurados e nitrogenados considerados altos para as legislações ambientais que entrarão em vigor nos próximos anos. Tradicionalmente, a remoção desses compostos de enxofre de correntes de petróleo é realizada por processos de hidrotratamento (HDT). No entanto, devido as características do diesel brasileiro, se faz necessária maior severidade para atingir as novas especificações dos combustíveis. Isto implica em investimentos e custos operacionais crescentes para atender a demanda que se instala. Neste contexto, a adsorção está sendo estudada para a purificação da corrente de óleo diesel oriunda da etapa de hidrotratamento como polimento final para alcançar as especificações mais exigentes. Sabe-se que os adsorventes comerciais apresentam limitações na remoção destes contaminantes e uma alternativa que tem se mostrado promissora é a incorporação de metais de transição na estrutura do sólido. No presente trabalho foram modificados adsorventes comerciais, tais como aluminas, sílica-aluminas e argilas pela introdução dos elementos níquel, colbalto e molibdênio e testado o desempenho dessas modificações frente à adsorção de compostos sulfurados e nitrogenados presentes em um diesel hidrotratado. Foram feitas caracterizações químicas, físicas, texturais e morfológicas dos sólidos com e sem incorporação de metais de transição na estrutura original. Os experimentos de adsorção foram realizados a 40C. Avaliando todos os sólidos, o adsorvente que mostrou o melhor desempenho na remoção de compostos sulfurados e nitrogenados por massa de adsorvente foi a sílica-alumina sem modificações, que foi capaz de remover em torno de 90% de compostos nitrogenados e 55 % de sulfurados para 2 g de sólido / 10 mL de diesel. Para os materiais modificados, observou-se que a incorporação dos metais de transição ocasionou redução da sua área superficial e do volume total de poros. Desta maneira, os efeitos esperados pelas interações entre o sítios metálicos e os compostos de nitrogênio e enxofre foram reduzidos / Diesel oil has a prominent role in the Brazilian energy matrix, but is still marketed with high levels of sulfur and nitrogen compounds compared to the next years ongoing environmental legislation. Traditionally, the removal of sulfur compounds from petroleum streams is performed by the hydrotreating processes (HDT). However, due to the Brazilian diesel characteristics, more stringent operation conditions are necessary to achieve new fuel specifications. This involves investment and operating costs rising to meet demand that is installed. In this context, adsorption is being studied for the purification of HDT diesel oil as a final polishing to meet the specifications. It is known that the commercial adsorbents have limitations in removing these contaminants and an alternative that has been shown promising is the incorporation of transition metal in the solid structure. In this work we modified commercial adsorbents such as alumina, silica-aluminas and clays by the introduction of the elements nickel, colbalto, and molybdenum and the behavior of theses modifications was testes against adsorption of sulfur and nitrogen present in HDT diesel oil. Physical, textural, and morphological characterizations of the solids were performed with and without addition of transition metals in its structure original. The adsorption experiments were performed at 40C. Evaluating all the solids, the adsorbent that showed the best performance in the removal of sulfur compounds and nitrogen per mass of adsorbent was the silica-alumina without modification, which was able to remove around 90% of nitrogen and 55% of sulfur with 2 g of solid / 10 mL of diesel. For the modified materials, it was observed that incorporation of transition metals led to reduction of its surface area and total pore volume. Thus, the expected effects of interactions between the metal sites and nitrogen and sulfur compounds were reduced

Na matriz energética brasileira, o óleo diesel tem lugar de destaque, porém ainda é comercializado com teores de compostos sulfurados e nitrogenados considerados altos para as legislações ambientais que entrarão em vigor nos próximos anos. Tradicionalmente, a remoção desses compostos de enxofre de correntes de petróleo é realizada por processos de hidrotratamento (HDT). No entanto, devido as características do diesel brasileiro, se faz necessária maior severidade para atingir as novas especificações dos combustíveis. Isto implica em investimentos e custos operacionais crescentes para atender a demanda que se instala. Neste contexto, a adsorção está sendo estudada para a purificação da corrente de óleo diesel oriunda da etapa de hidrotratamento como polimento final para alcançar as especificações mais exigentes. Sabe-se que os adsorventes comerciais apresentam limitações na remoção destes contaminantes e uma alternativa que tem se mostrado promissora é a incorporação de metais de transição na estrutura do sólido. No presente trabalho foram modificados adsorventes comerciais, tais como aluminas, sílica-aluminas e argilas pela introdução dos elementos níquel, colbalto e molibdênio e testado o desempenho dessas modificações frente à adsorção de compostos sulfurados e nitrogenados presentes em um diesel hidrotratado. Foram feitas caracterizações químicas, físicas, texturais e morfológicas dos sólidos com e sem incorporação de metais de transição na estrutura original. Os experimentos de adsorção foram realizados a 40C. Avaliando todos os sólidos, o adsorvente que mostrou o melhor desempenho na remoção de compostos sulfurados e nitrogenados por massa de adsorvente foi a sílica-alumina sem modificações, que foi capaz de remover em torno de 90% de compostos nitrogenados e 55 % de sulfurados para 2 g de sólido / 10 mL de diesel. Para os materiais modificados, observou-se que a incorporação dos metais de transição ocasionou redução da sua área superficial e do volume total de poros. Desta maneira, os efeitos esperados pelas interações entre o sítios metálicos e os compostos de nitrogênio e enxofre foram reduzidos / Diesel oil has a prominent role in the Brazilian energy matrix, but is still marketed with high levels of sulfur and nitrogen compounds compared to the next years ongoing environmental legislation. Traditionally, the removal of sulfur compounds from petroleum streams is performed by the hydrotreating processes (HDT). However, due to the Brazilian diesel characteristics, more stringent operation conditions are necessary to achieve new fuel specifications. This involves investment and operating costs rising to meet demand that is installed. In this context, adsorption is being studied for the purification of HDT diesel oil as a final polishing to meet the specifications. It is known that the commercial adsorbents have limitations in removing these contaminants and an alternative that has been shown promising is the incorporation of transition metal in the solid structure. In this work we modified commercial adsorbents such as alumina, silica-aluminas and clays by the introduction of the elements nickel, colbalto, and molybdenum and the behavior of theses modifications was testes against adsorption of sulfur and nitrogen present in HDT diesel oil. Physical, textural, and morphological characterizations of the solids were performed with and without addition of transition metals in its structure original. The adsorption experiments were performed at 40C. Evaluating all the solids, the adsorbent that showed the best performance in the removal of sulfur compounds and nitrogen per mass of adsorbent was the silica-alumina without modification, which was able to remove around 90% of nitrogen and 55% of sulfur with 2 g of solid / 10 mL of diesel. For the modified materials, it was observed that incorporation of transition metals led to reduction of its surface area and total pore volume. Thus, the expected effects of interactions between the metal sites and nitrogen and sulfur compounds were reduced

Atualmente, o tipo de propelente para produtos em aerossol mais usado no mundo é uma mistura de hidrocarbonetos leves (butano e propano - sendo o primeiro em maior proporção). Parte de seu processo de produção é a dessulfurização do butano líquido, através de adsorção em leito fixo usando peneiras moleculares 13X. A literatura científica não apresenta muitas publicações sobre o tema e considerando que a técnica de adsorção é fortemente dependente de dados experimentais para seu maior entendimento, é objetivo deste trabalho estudar este processo através do equilíbrio de adsorção, das curvas de ruptura e do desenvolvimento de um modelo matemático que represente o funcionamento de uma coluna de adsorção de leito fixo a temperatura constante. Obtiveram-se dados sobre o equilíbrio de adsorção por meio de ensaios em banho finito comparando-se a interação de diferentes compostos de enxofre com a peneira molecular 13X e o efeito da temperatura. Utilizou-se a técnica de cromatografia gasosa como método analítico para obtenção dos teores de compostos sulfurados e de hidrocarbonetos. O modelo de Langmuir apresentou bom ajuste aos dados experimentais. Avaliando-se a interação dos componentes sulfurados com a zeólita 13X, identificou-se diferenças significativas, sendo a maior em ordem decrescente: etil-mercaptana, n-propil-mercaptana e terc-butil-mercaptana, respectivamente. A dinâmica do processo de adsorção foi estudada através da obtenção das curvas de ruptura em leitos em escala laboratorial e piloto. Avaliaram-se as influências da variação da concentração de entrada da n-propil-mercaptana e da velocidade do fluido em leito fixo recheado com zeólitas 13X, mantendo os demais parâmetros constantes. Conforme esperado o aumento da concentração inicial reduz o tempo de ruptura, aumenta a quantidade total adsorvida pelo leito e não altera o comportamento da zona de transferência de massa (ZTM). Analisando-se a elevação da velocidade, nota-se também uma diminuição no tempo de ruptura e um aumento da ZTM. O modelo matemático apresentado considera os balanços de massa microscópicos aplicados ao leito, os fenômenos de transporte de massa com modelo de dispersão axial e transporte por convecção da fase líquida para a superfície da partícula e as isotermas de adsorção. As equações diferenciais parciais resultantes foram adimensionalizadas e resolvidas empregando-se o método de diferenças finitas, implementado por código Matlab®. A partir da simulação matemática das condições experimentais obtiveram-se os parâmetros de dispersão axial e de transferência de massa que possibilitaram uma boa reprodução do tempo de ruptura quanto do perfil da zona de transferência de massa para os experimentos em escala laboratorial e piloto. / Currently, the kind of propellant for aerosol products most widely used in the world is a blend of light hydrocarbons (butane and propane - the first in greater proportion). Part of the production of propellant is the desulfurization of liquid-phase butane by molecular sieves 13X in a fixed bed. The scientific literature concerning the adsorption of the mercaptans using zeolite are scarce and considering that the adsorption technique is strongly dependent on experimental data for its better knowlegde, the aim of this work was to study this process by adsorption equilibrium, the breakthrough curves and the development of a mathematic model, simulation and comparison with the operation of a fixed-bed pilot and laboratory-scale column. Adsorption equilibrium parameters were obtained using finite bath experiment and comparing the interaction of different sulfur compounds with molecular sieve 13X and the temperature effect. It was used the gas chromatography as an analytical method in order to obtain the levels of hydrocarbons and sulfur compounds. The Langmuir model well fit the experimental data. Significant differences were identified in the interaction of the sulfur components with zeolite 13X. The major interactions of the sulfur components are in decreasing order: ethyl-mercaptan, n-propyl-mercaptan and terc-butyl-mercaptan. The dynamic of the adsorption process was studied by obtaining the breakthrough curves in laboratory and pilot scale. It was investigated the influence of the initial concentration of n-propyl mercaptan and the fluid velocity in a fixed bed packed with zeolite 13X keeping the other parameters constant. As it was expected, as the inlet sulfur concentration increases the break point time decrease, and enhances the total amount adsorbed by the bed. Analyzing the increase in velocity on the breakthroug profile, it was noted that also decreases the break point time and causes a greater decline of the curve resulting in greater ZTM and anticipating the bed saturation time. The model equations account the mass balance applied in the flowing liquid phase in the column, transport phenomena as the effect of axial dispersion and convection from liquid phase to the adsorbent surface and adsorption isotherm. Finite difference method was used to solve the dimensionless general partial differential equations and it was implemented by Matlab® software. From mathematical simulation of experimental conditions it were obtained the axial dispersion parameters and mass transfer coefficient which allowed a fair agreement in predicting break point time and the mass transfer zone profile.

Atualmente, o tipo de propelente para produtos em aerossol mais usado no mundo é uma mistura de hidrocarbonetos leves (butano e propano - sendo o primeiro em maior proporção). Parte de seu processo de produção é a dessulfurização do butano líquido, através de adsorção em leito fixo usando peneiras moleculares 13X. A literatura científica não apresenta muitas publicações sobre o tema e considerando que a técnica de adsorção é fortemente dependente de dados experimentais para seu maior entendimento, é objetivo deste trabalho estudar este processo através do equilíbrio de adsorção, das curvas de ruptura e do desenvolvimento de um modelo matemático que represente o funcionamento de uma coluna de adsorção de leito fixo a temperatura constante. Obtiveram-se dados sobre o equilíbrio de adsorção por meio de ensaios em banho finito comparando-se a interação de diferentes compostos de enxofre com a peneira molecular 13X e o efeito da temperatura. Utilizou-se a técnica de cromatografia gasosa como método analítico para obtenção dos teores de compostos sulfurados e de hidrocarbonetos. O modelo de Langmuir apresentou bom ajuste aos dados experimentais. Avaliando-se a interação dos componentes sulfurados com a zeólita 13X, identificou-se diferenças significativas, sendo a maior em ordem decrescente: etil-mercaptana, n-propil-mercaptana e terc-butil-mercaptana, respectivamente. A dinâmica do processo de adsorção foi estudada através da obtenção das curvas de ruptura em leitos em escala laboratorial e piloto. Avaliaram-se as influências da variação da concentração de entrada da n-propil-mercaptana e da velocidade do fluido em leito fixo recheado com zeólitas 13X, mantendo os demais parâmetros constantes. Conforme esperado o aumento da concentração inicial reduz o tempo de ruptura, aumenta a quantidade total adsorvida pelo leito e não altera o comportamento da zona de transferência de massa (ZTM). Analisando-se a elevação da velocidade, nota-se também uma diminuição no tempo de ruptura e um aumento da ZTM. O modelo matemático apresentado considera os balanços de massa microscópicos aplicados ao leito, os fenômenos de transporte de massa com modelo de dispersão axial e transporte por convecção da fase líquida para a superfície da partícula e as isotermas de adsorção. As equações diferenciais parciais resultantes foram adimensionalizadas e resolvidas empregando-se o método de diferenças finitas, implementado por código Matlab®. A partir da simulação matemática das condições experimentais obtiveram-se os parâmetros de dispersão axial e de transferência de massa que possibilitaram uma boa reprodução do tempo de ruptura quanto do perfil da zona de transferência de massa para os experimentos em escala laboratorial e piloto. / Currently, the kind of propellant for aerosol products most widely used in the world is a blend of light hydrocarbons (butane and propane - the first in greater proportion). Part of the production of propellant is the desulfurization of liquid-phase butane by molecular sieves 13X in a fixed bed. The scientific literature concerning the adsorption of the mercaptans using zeolite are scarce and considering that the adsorption technique is strongly dependent on experimental data for its better knowlegde, the aim of this work was to study this process by adsorption equilibrium, the breakthrough curves and the development of a mathematic model, simulation and comparison with the operation of a fixed-bed pilot and laboratory-scale column. Adsorption equilibrium parameters were obtained using finite bath experiment and comparing the interaction of different sulfur compounds with molecular sieve 13X and the temperature effect. It was used the gas chromatography as an analytical method in order to obtain the levels of hydrocarbons and sulfur compounds. The Langmuir model well fit the experimental data. Significant differences were identified in the interaction of the sulfur components with zeolite 13X. The major interactions of the sulfur components are in decreasing order: ethyl-mercaptan, n-propyl-mercaptan and terc-butyl-mercaptan. The dynamic of the adsorption process was studied by obtaining the breakthrough curves in laboratory and pilot scale. It was investigated the influence of the initial concentration of n-propyl mercaptan and the fluid velocity in a fixed bed packed with zeolite 13X keeping the other parameters constant. As it was expected, as the inlet sulfur concentration increases the break point time decrease, and enhances the total amount adsorbed by the bed. Analyzing the increase in velocity on the breakthroug profile, it was noted that also decreases the break point time and causes a greater decline of the curve resulting in greater ZTM and anticipating the bed saturation time. The model equations account the mass balance applied in the flowing liquid phase in the column, transport phenomena as the effect of axial dispersion and convection from liquid phase to the adsorbent surface and adsorption isotherm. Finite difference method was used to solve the dimensionless general partial differential equations and it was implemented by Matlab® software. From mathematical simulation of experimental conditions it were obtained the axial dispersion parameters and mass transfer coefficient which allowed a fair agreement in predicting break point time and the mass transfer zone profile.