Estudo da influência das condições de operação de coluna de adsorção de gás natural no tempo de ruptura e capacidade de adsorção

• Autor(a) principal: Zabot, Rubens Capelari
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/235806
• topic: Gás natural; Desidratação; Dehydration; Adsorption; Natural gas

O gás natural é hoje uma importante fonte de energia que compreende uma parcela significativa da demanda mundial de energia primária. A presença de vapor de água em uma corrente de gás natural pode causar danos e corrosão na estrutura da tubulação devido à deposição de hidratos. Dessa forma se faz necessária a adoção de processos de desidratação do gás natural, o qual pode ser realizado utilizando diversas estratégias, dentre as quais se destaca o uso de peneiras moleculares por sua alta capacidade de adsorção e remoção seletiva da água da corrente de gás. A utilização de um modelo matemático para dimensionamento, otimização e operação é uma alternativa ao uso de dados obtidos de plantas pilotos por permitir considerar condições de operação instáveis. Esse estudo se propõe a apresentar uma modelagem simplificada do processo de desidratação, o qual permita a análise dos efeitos das condições de entrada do processo: temperatura da corrente gasosa, pressão, vazão e concentração de água, nas variáveis de interesse na saída: tempo de operação dentro da especificação e concentração de água adsorvida no leito, de forma a obter uma equação simples que relacione tais fatores. O processo considerado foi TSA (Temperature Swing Adsorption) e uso de zeólita 3A como sólido adsorvente. O modelo é considerado pseudo-homogêneo e foi construído a partir da equação de balanço de massa, equação de taxa de adsorção, isoterma de equilíbrio balanço de energia e equação de Ergun para queda de pressão. A construção do modelo foi realizada no JModelica no Python 2.7, e a simulação foi realizada no Python 3.7. As equações que relacionam as condições de entrada com as condições de saída foram obtidas no Python 3.7 utilizando ajuste de curva em uma amostra aleatória dos dados simulados e comparados com o restante dos dados obtidos para avaliar sua capacidade de predizer o processo. A partir dos resultados obtidos identificou-se que o tempo de ruptura é influenciado de forma mais significativa pela vazão e concentração de vapor na entrada e a concentração de água no adsorvente é influenciada de forma mais significativa pela temperatura da alimentação.