Purificação do biogás: influência dos parâmetros operacionais em torres de absorção

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Santos, Stefani Alves Borges [UNIFESP]
Orientador(a): Komesu, Andrea [UNIFESP]
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/48912/001300001j866
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Purificação
Biogás
Absorção
Torres de prato
Biometano
Palavras-chave em Inglês:
Upgrading
Biogas
Absorption
Tray columns
Biomethane
Link de acesso: https://hdl.handle.net/11600/72258
Resumo: A demanda por fontes de energia sustentáveis tem aumentado o interesse por alternativas aos combustíveis fósseis. O biometano, se destaca como uma opção muito promissora e pode ser obtido por meio da purificação do biogás. Esse processo envolve a retirada de dióxido de carbono e outras impurezas presentes no biogás; entretanto, a purificação necessita ser otimizada para que o desenvolvimento seja viável. O propósito deste trabalho foi investigar e determinar valores ideais de pressão, vazão e composição da biomassa para a purificação de biogás em torres de absorção que utilizam pratos. A abordagem metodológica incluiu simulações no software Aspen Plus®, análises paramétricas e comparações com o estado da arte. Os resultados obtidos revelaram que a manutenção adequada dos parâmetros de pressão de 10 bar, vazão de água de 27 m³/h e vazão de biogás de 90 m³/h na torre de absorção resultou em uma concentração de 99,15% em mol de pureza de biometano, com uma extração de dióxido de carbono de 97,93%. Além disso, esta abordagem utilizando torre de pratos se mostra uma alternativa eficaz em termos de custos e complexidade de manutenção quando comparada com a utilização de recheios tradicionais em torresde absorção. Isso indica que a configuração de pratos pode ser uma escolha mais vantajosa para a purificação do biogás.
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spelling http://lattes.cnpq.br/2994838292713346Santos, Stefani Alves Borges [UNIFESP]http://lattes.cnpq.br/8167170927114354Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)Komesu, Andrea [UNIFESP]Santos2024-10-15T16:33:47Z2024-10-15T16:33:47Z2024-08-30A demanda por fontes de energia sustentáveis tem aumentado o interesse por alternativas aos combustíveis fósseis. O biometano, se destaca como uma opção muito promissora e pode ser obtido por meio da purificação do biogás. Esse processo envolve a retirada de dióxido de carbono e outras impurezas presentes no biogás; entretanto, a purificação necessita ser otimizada para que o desenvolvimento seja viável. O propósito deste trabalho foi investigar e determinar valores ideais de pressão, vazão e composição da biomassa para a purificação de biogás em torres de absorção que utilizam pratos. A abordagem metodológica incluiu simulações no software Aspen Plus®, análises paramétricas e comparações com o estado da arte. Os resultados obtidos revelaram que a manutenção adequada dos parâmetros de pressão de 10 bar, vazão de água de 27 m³/h e vazão de biogás de 90 m³/h na torre de absorção resultou em uma concentração de 99,15% em mol de pureza de biometano, com uma extração de dióxido de carbono de 97,93%. Além disso, esta abordagem utilizando torre de pratos se mostra uma alternativa eficaz em termos de custos e complexidade de manutenção quando comparada com a utilização de recheios tradicionais em torresde absorção. Isso indica que a configuração de pratos pode ser uma escolha mais vantajosa para a purificação do biogás.The demand for sustainable energy sources has increased interest in alternatives to fossil fuels. Biomethane stands out as a very promising energy source option, and it can be obtained through the upgrading of biogas. This process involves the removal of carbon dioxide, and other impurities present in biogas; however, the upgrading needs to be optimized for the development to be viable. The purpose of this study was to investigate and determine ideal values of pressure, flow, and biomass composition for the upgrading of biogas in absorption columns (Absorber) that use trays, also called plate. The methodological approach included simulations in the Aspen Plus® software, parametric analyses, and comparisons with the previously papers. The results revealed that proper maintenance of pressure parameters, fluid flow, and biogas composition in the absorption column resulted in a concentration of 99.15% mol in biomethane purity, with a carbon dioxide extraction of 97.93%. Additionally, this tray column approach proves to be a cost-effective and maintenance-friendly alternative when compared to the use of traditional packings in absorption columns. This indicates that the tray configuration may be a more advantageous choice for biogas upgrading.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)andrea.komesu@unifesp.br68 f.SANTOS, Stefani Alves Borges. Purificação do biogás: influência dos parâmetros operacionais em torres de absorção. 2024. 68 f. Dissertação (Mestrado em Bioprodutos e Bioprocessos) - Universidade Federal de São Paulo, Instituto do Mar, Santos, 2024.Processo SEI 23089.008441/2024-16https://hdl.handle.net/11600/72258ark:/48912/001300001j866porUniversidade Federal de São Pauloinfo:eu-repo/semantics/openAccessUpgradingBiogasAbsorptionTray columnsBiomethanePurificaçãoBiogásAbsorçãoTorres de pratoBiometanoPurificação do biogás: influência dos parâmetros operacionais em torres de absorçãoBiogas upgrading: influence of operational parameters in absorption columnsinfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionreponame:Repositório Institucional da UNIFESPinstname:Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)instacron:UNIFESPInstituto de Saúde e Sociedade (ISS)Bioprodutos e BioprocessosEngenharia QuímicaBiocombustíveisORIGINALDissertação_Stefani Alves Borges Santos_PDFA.pdfDissertação_Stefani Alves Borges Santos_PDFA.pdfDissertação de mestradoapplication/pdf912722https://repositorio.unifesp.br/bitstreams/b938a05c-a101-404d-8c16-ce83742bdc17/download26139f1fa1267ead9db1643c1fc96595MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-86456https://repositorio.unifesp.br/bitstreams/5f688e5d-de28-4343-a900-ea2569628e2b/download79881d6dea480587c66312d1102a8942MD52TEXTDissertação_Stefani Alves Borges Santos_PDFA.pdf.txtDissertação_Stefani Alves Borges Santos_PDFA.pdf.txtExtracted texttext/plain103455https://repositorio.unifesp.br/bitstreams/ff7932b6-9cb4-4565-a87e-a097b5c8627c/download5876c0c6d5d6a82768c69997e380ae57MD54THUMBNAILDissertação_Stefani Alves Borges Santos_PDFA.pdf.jpgDissertação_Stefani Alves Borges Santos_PDFA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2909https://repositorio.unifesp.br/bitstreams/8a13754e-54c2-4482-ac2c-0c9efb1bf4a9/download3fcc9bd5b7ed252667c8910658f27ea1MD5511600/722582024-10-16 04:02:13.026oai:repositorio.unifesp.br:11600/72258https://repositorio.unifesp.brRepositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.unifesp.br/oai/requestbiblioteca.csp@unifesp.bropendoar:34652024-10-16T04:02:13Repositório Institucional da UNIFESP - Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)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description A demanda por fontes de energia sustentáveis tem aumentado o interesse por alternativas aos combustíveis fósseis. O biometano, se destaca como uma opção muito promissora e pode ser obtido por meio da purificação do biogás. Esse processo envolve a retirada de dióxido de carbono e outras impurezas presentes no biogás; entretanto, a purificação necessita ser otimizada para que o desenvolvimento seja viável. O propósito deste trabalho foi investigar e determinar valores ideais de pressão, vazão e composição da biomassa para a purificação de biogás em torres de absorção que utilizam pratos. A abordagem metodológica incluiu simulações no software Aspen Plus®, análises paramétricas e comparações com o estado da arte. Os resultados obtidos revelaram que a manutenção adequada dos parâmetros de pressão de 10 bar, vazão de água de 27 m³/h e vazão de biogás de 90 m³/h na torre de absorção resultou em uma concentração de 99,15% em mol de pureza de biometano, com uma extração de dióxido de carbono de 97,93%. Além disso, esta abordagem utilizando torre de pratos se mostra uma alternativa eficaz em termos de custos e complexidade de manutenção quando comparada com a utilização de recheios tradicionais em torresde absorção. Isso indica que a configuração de pratos pode ser uma escolha mais vantajosa para a purificação do biogás.
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