Desenvolvimento de coluna de adsorção de BTX para remoção de gases fugitivos de coqueria

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Mota, Izabel de Oliveira da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Carvão ativado; Benzeno; Tolueno; Xilenos; Transferência de massa; Coque (Metalurgia); Adsorção; Engenharia Metalúrgica; Produção intelectual; Activated carbon; Benzene; Toluene; Xylenes; Mass transfer
• Link de acesso: http://app.uff.br/riuff/handle/1/27063

A produção de coque metalúrgico e de produtos carboquímicos gera vários compostos orgânicos voláteis (COVs). Entre eles, o benzeno, o tolueno e xilenos, também chamados de BTX, são de especial interesse devido à sua capacidade de bioacumulação. Nesse contexto de proteção ambiental, a adsorção tem sido amplamente reconhecida como um meio eficaz de controle das emissões gasosas para a atmosfera e o carvão ativado tem sido utilizado com sucesso como material adsorvente, devido às suas propriedades superficiais tais como porosidade e grande número de sítios ativos. Neste trabalho, utilizou­se o carvão ativado de babaçu para remoção de BTX o qual foi caracterizado quanto a sua granulometria, umidade, pH, microporosidade, mesoporosidade, área superficial, volume de poros e morfologia. Para realização dos ensaios de adsorção em leito fixo, uma Unidade Piloto foi construída, sendo composta por uma seção de geração de gases contaminados, na qual o nitrogênio foi borbulhado nos COVs, um misturador estático, um aquecedor, uma coluna de adsorção (D= 8 cm e H= 45 cm) com 4 termopares, um trocador de calor, cinco rotâmetros e um controlador de temperatura. Amostras dos gases foram coletadas na saída da coluna com o auxílio de sacos Tedlar e foram analisadas por cromatografia gasosa por meio de um detector de ionização de chama (FID). Usando somente o xileno, curvas de ruptura foram obtidas para duas vazões do gás de entrada, dois tamanhos de partículas de recheio e três temperaturas distintas. Os resultados desses ensaios nortearam a escolha das condições operacionais para o ensaio de remoção simultânea do BTX. Foram propostos dois modelos teóricos para analisar a taxa de adsorção: um leva em consideração a difusão interna do BTX na partícula sólida de carvão ativado e o outro contempla a adsorção na coluna de leito fixo como um todo. Os resultados dos modelos foram consistentes com as condições de contorno estabelecidas e com os resultados experimentais obtidos, confirmando que há aumento da taxa de adsorção pela difusão do BTX nos poros das partículas. Com base nos resultados obtidos propôs­se um projeto de coluna de adsorção para a remoção contínua do BTX dos gases fugitivos das plantas de coqueria de siderúrgicas integradas.