CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Adsorption processes involving carbon dioxide (CO2) capture and sequestration have been objects of different studies. A typical problem is the separation of CO2 from fuel gases emitted in power plants in order to mitigate the global warming effects. Recently, Pressure Swing Adsorption (PSA) technology is being applied to this separation. However, design and analysis of adsorption processes are a difficult task due to the large number of parameters involved. This work studies the dynamics of this separation in activated carbons C141 and WV 1050 through commercial software Aspen Adsorption (AspenTechÂ). First, we evaluated the ability of the software reproducing experimental fixed bed data in C141 reported on literature, considering the mixture 10% of helium (carrier gas), 15% dioxide carbon and 75% nitrogen, molar basis. The results showed satisfactory resemblance to the literature. From a scale-up of the analyzed system, it was sized a PSA apparatus at 298 K operating with two columns and four steps: adsorption, depressurization, purge and repressurization (Skarstrom cycle). High-pressure step was at 3.0 bar and regeneration at 1.1 bar. Fuel gas mixture simulated was composed only of CO2 and N2; the molar fraction of the first component at the feed stream was 15%. The product stream in C141 showed purity and recovery of carbon dioxide from approximately 23% and 60% on a molar basis, respectively. The productivity was 0.72 t CO2 kg-1 year-1. Through the study of design variables such as column diameter and length, feed and purge flow rate, feed composition and step times, the product purity exceeded 30 % and the recovery bordered 75%, with maximum productivity of 1.02 t CO2 kg-1 year-1 for some process settings. The process yields in WV 1050 were 26.5 % purity, 47 % recovery and 0.53 t CO2 kg-1 year-1. / Processos de adsorÃÃo envolvendo a captura e o sequestro de diÃxido de carbono (CO2) vÃm sendo objetos de diferentes estudos. Um dos problemas tÃpicos analisados à a separaÃÃo do CO2 a partir dos gases de queima emitidos em plantas energÃticas com o intuito de mitigar os efeitos do aquecimento global. Recentemente, a tecnologia Pressure Swing Adsorption (PSA) està sendo aplicada para este tipo de separaÃÃo. Entretanto, o projeto e a anÃlise de processos de adsorÃÃo sÃo uma tarefa difÃcil devido à grande quantidade de parÃmetros envolvidos. Este trabalho estuda a dinÃmica dessa separaÃÃo nos carbonos ativados C141 e WV 1050 atravÃs do software comercial Aspen Adsorption da AspenTechÂ. Inicialmente, foi avaliada a capacidade do software no que diz respeito à reproduÃÃo de dados experimentais de leito fixo reportados na literatura, que consideram a mistura como sendo, em base molar, 10 % de hÃlio (gÃs de inerte), 15 % de diÃxido de carbono e 75 % de nitrogÃnio. Os resultados obtidos apresentaram semelhanÃa satisfatÃria aos da literatura para o sÃlido C141. A partir de um scale-up desse sistema analisado, foi dimensionada uma PSA a 298 K de duas colunas e quatro passos: adsorÃÃo, despressurizaÃÃo, purga e repressurizaÃÃo (ciclo Skarstrom). A etapa de maior pressÃo ocorre a 3,0 bar e a regeneraÃÃo a 1,1 bar. Considerou-se que o gÃs de queima à composto apenas por CO2 e N2, sendo a fraÃÃo molar de alimentaÃÃo do componente de interesse de 15%. Para C141, a corrente de produto apresentou pureza e recuperaÃÃo de diÃxido de carbono de aproximadamente 23 % e 60 % em base molar, respectivamente, com produtividade de 0,72 t CO2 kg-1 ano-1. AtravÃs do estudo de variÃveis de projeto como diÃmetro e comprimento da coluna, vazÃo de alimentaÃÃo e de purga, composiÃÃo de alimentaÃÃo e tempos das etapas do ciclo, a pureza do produto ultrapassou os 30 %, a recuperaÃÃo se aproximou de 75 % e a produtividade mÃxima foi de 1,02 t CO2 kg-1 ano-1 para algumas configuraÃÃes do processo. Os rendimentos para o adsorvente WV 1050 foram: pureza de 26,5 %, recuperaÃÃo de 47 % e produtividade de 0,53 t CO2 kg-1 ano-1.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:9381 |
| Date | 23 February 2015 |
| Creators | Hugo Rocha Peixoto |
| Contributors | SebastiÃo MardÃnio Pereira de Lucena, MoisÃs Bastos Neto, Francisco Wilton Miranda da Silva |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia QuÃmica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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