Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Neves, Celia de Figueiredo Cordeiro
Data de Publicação: 2000
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1588743
Resumo: Orientadores: Elizabete Jordão, Wander Luiz Vasconcelos
id UNICAMP-30_c63f5d7a2b7839ecb0ddc851efe49431
oai_identifier_str oai::192357
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processoAdsorçãoProcessos quimicosGases - Absorção e adsorçãoAdsorptionChemical processesGases - Absorption and adsorptionOrientadores: Elizabete Jordão, Wander Luiz VasconcelosTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: Os processos de separação são normalmente responsáveis pelos maiores custos de produção nas indústrias químicas, petroquímicas e correlatas. A aplicação comercial de processos adsortivos de separação de gases conhecidos como PSA ("Pressure Swing Adsorption"), têm tido uma aceitação crescente na indústria, pois eles são mais eficientes e econômicos do que os processos de separação convencionais, para pequenas e médias capacidades de produção. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma instalação de separação de gases por PSA para a produção de ar enriquecido na faixa de 25 a 50 % de oxigênio, para aplicação em processos de combustão e oxidação, e construir um modelo que permita descrever o comportamento do processo, levando em consideração três parâmetros de avaliação: a pureza e recuperação do produto e a produtividade do adsorvente. Para alcançar os objetivos propostos foi projetada e construída uma instalação laboratorial de PSA utilizando um adsorvente à base de zeólita 5A. O sistema de automação e controle da instalação consiste de um controlador lógico programável conectado a um microcomputador via sistema supervisório, e a diversas válvulas solenóides e instrumentos de medição de vazão, pressão, concentração e temperatura. O projeto e a construção da instalação exigiram um grande esforço de pesquisa e estudo, e conduziram à fonnação de uma equipe multidisciplinar com especialistas em áreas como processos, materiais, automação e controle, que muito contribuiu para a consolidação da pesquisa. Através da utilização de um planejamento fatorial de experimentos foi possível obter modelos empíricos satisfatórios para a pureza, recuperação e produtividade em função das condições operacionais, com erros médios variando entre 1 % e 4 %. Os resultados dos experimentos e as simulações realizadas mostraram que a instalação desenvolvida é capaz de produzir ar enriquecido a 43 % O2, com uma recuperação de 50 % e produtividade de 0,06 moI O_g.ciclo. A otimização do processo foi facilitada pela utilização de outro parâmetro de avaliação do processo, denominado capacidade separativa, que utiliza conceitos básicos da teoria de cascatas aplicada a separações isotópicasAbstract: Separation processes account for the major production costs in chemical, petrochemical and related industries. Commercial pressure swing adsorption processes (the so-called PSA processes) have been intensively applied in industry since they need lower energy and are less costly than conventional separation processes for low to medium production rates. This work aims to develop a gas separation unit by the PSA process to produce oxygen enriched air between 25 % and 50 % to be used in combustion and oxidation processes. Another objective is to build a model of the process by which its performance can be evaluated through three parameters: product purity, product recovery and adsorbent productivity. To reach these objectives a PSA unit of laboratory scale was designed and built, that uses a bed filled with a type 5A-zeolite adsorbent. Instruments for measuring flow rate, pressure, concentration and temperatures and solenoid valves were linked to a programmable logic controller. A computer was used for data acquisition and to control the experimental set-up. Great effort of research and study placed for design and construction of the installation required a multidisciplinary team of specialists in many fields like processes, materials, automation and control, which was very helpful to consolidate the present research. Using a factorial design of experiments it was possible to develop appropriate empirical models for evaluating purity, recovery and productivity against operational conditions, with mean errors varying between I and 4%. The experimental results and executed simulations of the process showed that the PSA unit works properly for production of oxygen enriched air at a purity of 43 %, recovery around 50 % and productivity of 0,06 mol Ozlkg.cic1o. The process was optimized by another parameter, called separative capacity, which uses basic concepts of cascade theory applied to isotope separationsDoutoradoSistemas de Processos Químicos e InformáticaDoutor em Engenharia Química[s.n.]Jordão, Elizabete, 1956-Vasconcelos, Wander LuizVasconcelos, VanderleySantana, Cesar CostapintoBruns, Roy EdwardTambourgi, Elias BasileUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação não informadoUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASNeves, Celia de Figueiredo Cordeiro20002000-05-24T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf194p. : il.(Broch.)https://hdl.handle.net/20.500.12733/1588743NEVES, Celia de Figueiredo Cordeiro. Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processo. 2000. 194p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1588743. Acesso em: 2 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/192357porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T03:09:37Zoai::192357Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T03:09:37Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processo
title Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processo
spellingShingle Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processo
Neves, Celia de Figueiredo Cordeiro
Adsorção
Processos quimicos
Gases - Absorção e adsorção
Adsorption
Chemical processes
Gases - Absorption and adsorption
title_short Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processo
title_full Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processo
title_fullStr Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processo
title_full_unstemmed Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processo
title_sort Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processo
author Neves, Celia de Figueiredo Cordeiro
author_facet Neves, Celia de Figueiredo Cordeiro
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Jordão, Elizabete, 1956-
Vasconcelos, Wander Luiz
Vasconcelos, Vanderley
Santana, Cesar Costapinto
Bruns, Roy Edward
Tambourgi, Elias Basile
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação não informado
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Neves, Celia de Figueiredo Cordeiro
dc.subject.por.fl_str_mv Adsorção
Processos quimicos
Gases - Absorção e adsorção
Adsorption
Chemical processes
Gases - Absorption and adsorption
topic Adsorção
Processos quimicos
Gases - Absorção e adsorção
Adsorption
Chemical processes
Gases - Absorption and adsorption
description Orientadores: Elizabete Jordão, Wander Luiz Vasconcelos
publishDate 2000
dc.date.none.fl_str_mv 2000
2000-05-24T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv (Broch.)
https://hdl.handle.net/20.500.12733/1588743
NEVES, Celia de Figueiredo Cordeiro. Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processo. 2000. 194p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1588743. Acesso em: 2 set. 2024.
identifier_str_mv (Broch.)
NEVES, Celia de Figueiredo Cordeiro. Desenvolvimento de uma instalação de separação de gases por adsorção e modelagem do processo. 2000. 194p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1588743. Acesso em: 2 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1588743
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/192357
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
194p. : il.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809188836464394240

Registros relacionados