Adsorção de compostos sulfurados e nitrogenados do óleo diesel em coluna de carvão ativado

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Schmitt, Caroline Carriel
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/34786
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Carlos Itsuo Yamamoto
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaYamamoto, Carlos Itsuo, 1965-Schmitt, Caroline Carriel2024-05-28T17:15:46Z2024-05-28T17:15:46Z2013https://hdl.handle.net/1884/34786Orientador: Prof. Dr. Carlos Itsuo YamamotoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 27/05/2013Inclui referênciasResumo: A poluição gerada pela queima de combustíveis fósseis dos veículos automotivos vem despertando preocupações nos últimos anos. Legislações mais restritivas, que visam à minimização do enxofre dos combustíveis, têm incentivado à comunidade científica na busca de processos complementares aos processos atuais, que permitam a adequação às novas exigências e minimizem o teor de enxofre nos combustíveis. Neste estudo, buscou-se avaliar a dessulfurização e a desnitrogenação do diesel por meio da adsorção, avaliando sua utilização como um processo complementar aos processos atualmente utilizados nas refinarias. Dois carvões ativados comerciais de coco de babaçu foram avaliados quanto à capacidade de adsorção frente aos compostos sulfurados e nitrogenados do diesel comercial e carga sintética. Ambos foram avaliados na sua forma original e impregnados com solução aquosa de CuCl220. As características texturais dos carvões originais e impregnados também foram avaliadas, na qual observou-se que a impregnação reduz a área específica dos carvões, assim como a área e volume de microporo, porém promove o aumento da remoção de enxofre e nitrogênio do diesel. A partir do teste preliminar de adsorção em batelada, o carvão denominado CAC3 foi selecionado para estudo em leito fixo, na sua forma original e impregnado com CuCl, com o objetivo de avaliar a capacidade adsortiva em um sistema dinâmico, além da porosidade, densidade de empacotamento e tempo de saturação, utilizando diesel comercial e carga sintética. Utilizando um leito de 55 cm do CAC3 na sua forma original, foi possível reduzir em aproximadamente 73% a concentração de enxofre e 84% do nitrogênio do diesel comercial nos primeiros pontos amostrais do diesel efluente da coluna. Já com o carvão impregnado nos primeiros pontos, a redução da concentração de enxofre obtida foi de 93,4%. Após 16 h de corrida, a concentração de nitrogênio encontrava-se em 60 ppm (C/C= 0,25), evidenciando a elevada capacidade adsortiva do carvão impregnado pelos nitrogenados. O carvão CAC3 impregnado e não impregnado apresentou zonas de transferência de massa alongadas e tempos de saturação superiores a 10 h, o que pode ser atribuído a adsorções competitivas entre os diferentes compostos presentes no diesel. A capacidade adsortiva para os nitrogenados foi superior aos sulfurados com diesel comercial e carga sintética, sendo que com a carga sintética a capacidade dos nitrogenados foi aproximadamente cinco vezes superior à dos sulfurados. Testes de regeneração foram preliminarmente realizados em batelada, utilizando solventes distintos. O tolueno foi selecionado para os testes em leito fixo, pois foi o solvente que proporcionou a maior recuperação da capacidade adsortiva. A temperatura de dessorção foi otimizada em 40 ºC e então cinco adsorções consecutivas foram realizadas. A redução mais acentuada no reuso em ciclos foi obtida entre a primeira e a segunda adsorção, porém com o aumento do número de adsorções, a redução foi sendo minimizada. Após a quinta adsorção ainda foi possível remover 28% do enxofre presente no diesel com o carvão original e 70% do nitrogênio utilizando o carvão impregnado. Além disso, com a dessorção em leito fixo foi possível remover praticamente todo o enxofre e o nitrogênio dos carvões com um tempo inferior a duzentos minutos de regeneração.Abstract: The pollution generated by burning fossil fuels automotive vehicles has raised concerns in recent years. More restrictive legislation, intended to minimize sulfur fuels have encouraged the scientific community in the search for complementary processes to current processes, enabling adaptation to new demands and minimize the sulfur content in fuels. In this study, diesel desulfurization and denitrogenation was investigated by adsorption, evaluating its use as a complementary process to the processes currently used in refineries. Two commercial activated carbons babassu coconut were evaluated for adsorption capacity against sulfur and nitrogen compounds in commercial diesel and model diesel. Both were evaluated in their original form and impregnated with an aqueous solution of CuCl2. The textural characteristics of original and impregnated carbons were also measured, which showed that the impregnation reduces the specific area of the activated carbons, as well as the area and micropore volume, but promotes the increased removal of sulfur and nitrogen in diesel fuel. From the preliminary test batch adsorption, the activated carbon CAC3 was selected for study in fixed bed, in its original form and impregnated with CuCl2, in order to evaluate the adsorption capacity in a dynamic system, in addition to the porosity, packaging density and saturation time using commercial diesel and synthetic load. Using a 55 cm bed of CAC3 in its original form was possible to reduce approximately 73% the sulfur and 84% of nitrogen concentration from commercial diesel in the first sampling points of diesel column effluent. The impregnated activated carbon in first points, reduced the 93,4% of sulfur concentration. After 16 hours of test, the nitrogen concentration was under 60 ppm ((C/C0= 0,25), demonstrating the high adsorptive capacity of the impregnated carbon by nitrogen. The original and impregnated CAC3 carbon showed elongated mass transfer zones and saturation time greater than 10 hours, which can be attributed to competitive adsorption between the different compounds present in diesel fuel. The adsorption capacity for nitrogen was superior to sulfur in commercial diesel and model diesel, and the adsorptive capacity for nitrogen compounds present in model diesel was approximately five times that of sulfur. Regeneration tests were preliminarily performed in batch, using different solvents. Toluene was selected for the tests in a fixed bed, as was the solvent that provided the highest recovery of adsorption capacity. The desorption temperature was optimized at 40 °C and then five consecutive adsorptions were performed. Greater reduction in the reuse cycles was obtained between the first and second adsorption but with the increasing number of adsorption, reduction was being minimized. After the fifth adsorption still was possible to remove 28% of the sulfur present in diesel with the original carbon and 70% of nitrogen, using impregnated carbon. Moreover, desorption was carried out in a fixed bed, where it was possible to remove practically all of the sulfur and nitrogen of carbon with a time less than two hundred-minute regeneration.104f. : il. algumas color., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalÓleo dieselCarbono ativadoCompostos organicosEnxofreEngenharia QuímicaAdsorção de compostos sulfurados e nitrogenados do óleo diesel em coluna de carvão ativadoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - CAROLINE CARRIEL SCHMITT.pdfapplication/pdf2652563https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/34786/1/R%20-%20D%20-%20CAROLINE%20CARRIEL%20SCHMITT.pdff6d2a53c0aa56daee02ae364073eff0eMD51open accessTEXTR - D - CAROLINE CARRIEL SCHMITT.pdf.txtExtracted Texttext/plain203786https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/34786/2/R%20-%20D%20-%20CAROLINE%20CARRIEL%20SCHMITT.pdf.txtdd889f076207698b69a4343bf2a16fa9MD52open accessTHUMBNAILR - D - CAROLINE CARRIEL SCHMITT.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1179https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/34786/3/R%20-%20D%20-%20CAROLINE%20CARRIEL%20SCHMITT.pdf.jpg6fab5484779dff8a3184b3eca0820a3bMD53open access1884/347862024-05-28 14:15:46.406open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/34786Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-28T17:15:46Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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