Membranas compósitas de poli(uretano-ureia) com sistemas de Ag NP/ativador e AgBF4/BMImBF4 para separação de olefinas/parafinas leves

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Campos, Antoniel Carlos Carolino
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; BR; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: Olefin/paraffin separations; Facilitated transport membranes; Silver Salts; Silver Nanoparticles; Carrier Poisoning; Poly(urethane urea); Separação olefina/parafina; Membrana de transporte facilitado; Sais de prata; Nanopartículas de prata; Desativação de carreador; Poli(uretano-ureia); CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11896

Olefinas leves são principalmente produzidas pelo craqueamento a vapor da nafta, que está entre os processos mais intensos em energia da indústria petroquímica. Na busca por processos energicamente mais eficientes, algumas alternativas têm sido propostas para substituir parcialmente ou se combinar com a destilação criogênica, que é a tecnologia convencional para separação de parafinas e olefinas. Com esse objetivo, membranas de transporte facilitado, principalmente com o cátion Ag+ como carreador seletivo, têm recebido grande atenção devido a sua alta seletividade e permeança fornecida. Entretanto, para ser usada industrialmente, a indesejada instabilidade associada ao cátion Ag+ deve ser considerada. Agentes contaminantes e materiais de membranas poliméricas são fonte de desativação do Ag+. Nos anos recentes, muitos avanços no desempenho da separação têm sido reportados, mas o desafio atual ainda é manter a seletividade em longos períodos de processo de separação. Nesse sentido, este trabalho traz uma revisão das perspectivas de soluções para a instabilidade das membranas para essa separação. Entre as alternativas que têm sido propostas para solucionar a potencial causa de desativação do Ag+, este trabalho foca no uso de Ag NP como carreador e IL para a estabilização de Ag+. A matriz polimérica investigada como material foram os poli(uretanos ureia)s (WPUU) sintetizados a partir de dispersão aquosa. O objetivo geral da Tese é o preparo de membranas compósitas com sistemas de Ag NP/ativador e AgBF4/BMImBF4 para a separação de olefinas e parafinas leves. Foi possível preparar com sucesso membranas de WPUU/Ag NP com até 50% (m/m) de prata. O transporte facilitado de olefinas não foi alcançado, mesmo com o uso de ativadores, BMImBF4 e p-Bq. Membranas de WPUU/AgBF4 com mais de 50% (m/m) de AgBF4 apresentaram o transporte facilitado de olefinas. Entretanto, o fluxo de olefina diminuiu devido à perda de umidade durante os experimentos com gases secos e a intensa interação Ag+/grupo éter presente na matriz de WPUU. IL (BMImBF4) foi introduzido nas membranas eletrólitas preparadas. O IL foi capaz de suavizar a interação Ag+/grupo éter proporcionando um aumento da seletividade final quando comparado com membranas sem o IL. Antes da queda do fluxo de olefina, a máxima permeança (13,94 GPU) e seletividade (97,5) foram alcançadas na membrana com razão mássica de 1 WPUU: 2 AgBF4: 0.5 IL. Esse resultado conseguiu superar o desempenho mínimo para a substituição de colunas convencionais de separação para C3. Foi possível recuperar (84%) do fluxo de olefina quando o nível de umidade da membrana foi recuperado. Esse resultado sugere que a fonte inicial de queda no fluxo de olefina não é o problema de redução do Ag+, mas a perda de umidade, que possivelemente acarretou na indisponibilidade do Ag+ para interação com a olefina