Estudo teórico da etapa térmica do processo de Claus utilizando metadinâmica e dinâmica molecular de Car-Parrinello

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2017
Autor(a) principal: França, Lucas de Souza
Orientador(a): Camargo, Ademir João
Banca de defesa: Oliveira, Solemar Silva, Fernandes, William Borges
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Estadual de Goiás
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação Stricto sensu em Ciências Moleculares
Departamento: UEG ::Coordenação de Mestrado Ciências Moleculares
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Metadinâmica
Dinâmica molecular de Car-Parrinello
Processo de Claus
Sulfeto de hidrogênio
Gases ácidos
Palavras-chave em Inglês:
Metadynamics
Molecular dynamics of Car-Parrinello
Claus process
Área do conhecimento CNPq:
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Link de acesso: http://www.bdtd.ueg.br/handle/tede/727
Resumo: The decline in fossil fuel reserves results in increased use of energy sources with a high content of substances harmful to human health and the environment. Among these substances is hydrogen sulphide. The use of hydrogen sulphide- containing fuels results in the formation of acid gases, which affect the ozone layer, and the production of acid precipitation. Exposure to hydrogen sulfide gas can be fatal to animal life: human or not. A suitable and efficient method is necessary for the treatment of fuels containing high concentration of hydrogen sulphide. The most widely used method for the treatment of hydrogen sulphide is the controlled oxidation known as the Claus process. The present work had as objective the study of the chemical reaction that occurs between oxygen and hydrogen sulfide, at molecular level, at temperatures above 1100 K, thus simulating the thermal phase of the Claus process. For this purpose, Car- Parrinello's ab initio molecular dynamics technique was used along with metadynamics. During the simulation, which had the approximate time of 7.4 picoseconds, 8 reactions were observed. Among the reactions observed, two differ from the mechanisms proposed in the literature: the formation of HSO and the formation of HO2. The presence of the ozone molecule in the reaction medium, too, was not reported in the researched literature. Through the metadynamics performed for the ozone formation reaction the Arrhenius reaction constant was calculated.
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spelling Camargo, Ademir JoãoOliveira, Solemar SilvaFernandes, William BorgesFrança, Lucas de Souza2021-07-02T12:01:17Z2017-12-08FRANÇA, Lucas de Souza. Estudo teórico da etapa térmica do processo de Claus utilizando metadinâmica e dinâmica molecular de Car-Parrinello. 2017. 73 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Moleculares) - Câmpus Central - Sede: Anápolis – CET, Universidade Estadual de Goiás, Anápolis-GO.http://www.bdtd.ueg.br/handle/tede/727The decline in fossil fuel reserves results in increased use of energy sources with a high content of substances harmful to human health and the environment. Among these substances is hydrogen sulphide. The use of hydrogen sulphide- containing fuels results in the formation of acid gases, which affect the ozone layer, and the production of acid precipitation. Exposure to hydrogen sulfide gas can be fatal to animal life: human or not. A suitable and efficient method is necessary for the treatment of fuels containing high concentration of hydrogen sulphide. The most widely used method for the treatment of hydrogen sulphide is the controlled oxidation known as the Claus process. The present work had as objective the study of the chemical reaction that occurs between oxygen and hydrogen sulfide, at molecular level, at temperatures above 1100 K, thus simulating the thermal phase of the Claus process. For this purpose, Car- Parrinello's ab initio molecular dynamics technique was used along with metadynamics. During the simulation, which had the approximate time of 7.4 picoseconds, 8 reactions were observed. Among the reactions observed, two differ from the mechanisms proposed in the literature: the formation of HSO and the formation of HO2. The presence of the ozone molecule in the reaction medium, too, was not reported in the researched literature. Through the metadynamics performed for the ozone formation reaction the Arrhenius reaction constant was calculated.A diminuição das reservas de combustíveis fósseis resulta no aumento da utilização de fontes energéticas com alto teor de substâncias prejudiciais para a saúde humana e o meio ambiente. Entre estas substâncias se destaca o sulfeto de hidrogênio. A utilização de combustíveis contendo sulfeto de hidrogênio resulta na formação de gases ácidos, que afetam a camada de ozônio, e a produção de precipitações ácidas. A exposição ao gás sulfeto de hidrogênio pode ser fatal para a vida animal: humana ou não. Se faz necessário um método adequado e eficiente para o tratamento de combustíveis contendo alta concentração de sulfeto de hidrogênio. O método mais utilizado para o tratamento do sulfeto de hidrogênio consiste na oxidação controlada conhecida como processo de Claus. O presente trabalho teve como objetivo o estudo da reação química que ocorre entre o oxigênio e o sulfeto de hidrogênio, a nível molecular, em temperaturas acima de 1100 K, simulando assim a fase térmica do processo de Claus. Para este propósito foi utilizada a técnica de dinâmica molecular ab initio de Car-Parrinello juntamente com a metadinâmica. Durante a simulação, que teve o tempo aproximado de 7,4 picossegundos, foram observadas 8 reações. Dentre as reações observadas duas diferem dos mecanismos propostos na bibliografia pesquisada: a formação do HSO e a formação do HO2. A presença da molécula de ozônio no meio reacional, também, não foi relatada na bibliografia pesquisada. Através da metadinâmica realizada para a reação de formação do ozônio foi calculada a constante reacional de Arrhenius.Submitted by Sandra Barbosa (sandra.barbosa@ueg.br) on 2021-07-01T18:54:30Z No. of bitstreams: 2 LucasDissertacaoV2pdf.pdf: 2309135 bytes, checksum: 407a71f206f8fc8f9110eb9daa396e6b (MD5) license.txt: 2109 bytes, checksum: b76a28645f58b21aeda00ac459312a65 (MD5)Approved for entry into archive by Sandra Barbosa (sandra.barbosa@ueg.br) on 2021-07-02T12:01:17Z (GMT) No. of bitstreams: 2 LucasDissertacaoV2pdf.pdf: 2309135 bytes, checksum: 407a71f206f8fc8f9110eb9daa396e6b (MD5) license.txt: 2109 bytes, checksum: b76a28645f58b21aeda00ac459312a65 (MD5)Made available in DSpace on 2021-07-02T12:01:17Z (GMT). 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