Modelagem e simulação do processo de remoção CO2 usando microrreator

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Nobre, Lucas Rafael Pinto
Orientador(a): Souza, Domingos Fabiano de Santana
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Gás natural
CO 2
Absorção física
Absorção química
Microrreator
Modelo matemática
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26682
Resumo: A remoção do CO2 tem atraído o interesse de indústrias e pesquisadores em decorrência do contínuo aumento da demanda pelo gás natural e a crescente preocupação com aspectos ambientais, principalmente relacionados aos gases de efeitos estufa. Todavia, os métodos tradicionais de remoção por absorção, apesar de bem consolidados, possuem uma baixa eficiência. Uma opção promissora é a utilização de microrreatores para a remoção de CO2 por absorção, em parte relacionada à sua grande área de contato, melhor grau de mistura e baixa resistência pela transferência de massa. Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo matemático para avaliar a remoção do CO2 tanto no regime de absorção física como o de absorção química em microrreatores. Duas correntes gasosas composta por N2 e CO2 e por CH4, N2 e CO2, sob pressão atmosférica (1 atm) e temperatura ambiente (25º C), foram analisadas em diferentes condições operacionais, e diferentes solventes (água destilada, MEA, EtilEA e TEA). Os resultados mostraram que o modelo possui notável adaptação aos dados experimentais com um erro médio absoluto inferior a 3% e excelente capacidade preditiva. Com o auxílio do modelo, foi possível observar que a adição de CH4 não alterou significativamente a quantidade absorvida de CO2, embora tenha se constatado a alteração das resistências de transferência de massa. Os maiores rendimentos de absorção de CO2 foram obtidos em menores valores de velocidades de gás e menores razões gás-líquido. Também foi constatado que a presença de reação química intensificou a transferência de massa com destaque para a EtilEA e que o microtubo de conexão contribuiu com o rendimento final.
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Uma opção promissora é a utilização de microrreatores para a remoção de CO2 por absorção, em parte relacionada à sua grande área de contato, melhor grau de mistura e baixa resistência pela transferência de massa. Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo matemático para avaliar a remoção do CO2 tanto no regime de absorção física como o de absorção química em microrreatores. Duas correntes gasosas composta por N2 e CO2 e por CH4, N2 e CO2, sob pressão atmosférica (1 atm) e temperatura ambiente (25º C), foram analisadas em diferentes condições operacionais, e diferentes solventes (água destilada, MEA, EtilEA e TEA). Os resultados mostraram que o modelo possui notável adaptação aos dados experimentais com um erro médio absoluto inferior a 3% e excelente capacidade preditiva. Com o auxílio do modelo, foi possível observar que a adição de CH4 não alterou significativamente a quantidade absorvida de CO2, embora tenha se constatado a alteração das resistências de transferência de massa. Os maiores rendimentos de absorção de CO2 foram obtidos em menores valores de velocidades de gás e menores razões gás-líquido. Também foi constatado que a presença de reação química intensificou a transferência de massa com destaque para a EtilEA e que o microtubo de conexão contribuiu com o rendimento final.The removal of CO2 has attracted the interest of industries and researchers due to the continuous increase in the demand for natural gas and the growing concern with environmental aspects, mainly related to greenhouse gases. However, traditional absorption-removal methods, although well established, have had modest efficiencies. A promising option is the use of microreactors to remove CO2 by absorption, mainly related to its large area of contact, better mixing and low resistance by mass transfer. In this work, a mathematical modeling was developed to evaluate the removal of CO2 in physical and chemical absorption regimes in microreactors. Two gas streams composed of N2 and CO2 and CH4, N2 and CO2 under atmospheric pressure (1 atm) and ambient temperature (25 ° C) were analyzed under different operating conditions and different solvents (distilled water, MEA, EtilEA and TEA). The results showed that the model presents exceptional adaptation to the experimental data with absolute mean error of less than 3% and excellent predictive capacity. With the model contribution, it was possible to observe that the addition of CH4 did not significantly alter the CO2 absorbed amount, although the variation of the mass transfer resistances was verified. The higher CO2 absorption efficiencies were obtained at lower gas velocities and lower gas-liquid ratios. It was also verified that the presence of chemical reaction intensified the mass transfer, mostly to EtilEA. And the connection microtube contributed to the final efficiency.CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAGás naturalCO 2Absorção físicaAbsorção químicaMicrorreatorModelo matemáticaModelagem e simulação do processo de remoção CO2 usando microrreatorinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICAUFRNBrasilinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNTEXTModelagemsimulaçãoprocesso_Nobre_2018.pdf.txtModelagemsimulaçãoprocesso_Nobre_2018.pdf.txtExtracted texttext/plain181642https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/26682/2/Modelagemsimula%c3%a7%c3%a3oprocesso_Nobre_2018.pdf.txt86f66e82c14bdc569a58291ae392328cMD52THUMBNAILModelagemsimulaçãoprocesso_Nobre_2018.pdf.jpgModelagemsimulaçãoprocesso_Nobre_2018.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1395https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/26682/3/Modelagemsimula%c3%a7%c3%a3oprocesso_Nobre_2018.pdf.jpg599499600272702ee7b80a24c8bd76dcMD53ORIGINALModelagemsimulaçãoprocesso_Nobre_2018.pdfapplication/pdf4152513https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/26682/1/Modelagemsimula%c3%a7%c3%a3oprocesso_Nobre_2018.pdff1a9143a720b0e5bb2d3adcf14b7a3f5MD51123456789/266822019-05-26 03:11:52.333oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/26682Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2019-05-26T06:11:52Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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