Desenvolvimento de unidade laboratorial TSA (Temperature Swing Adsorption) : inovando a etapa de regeneração através do aquecimento por indução

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Alves, Ana Gabriella de Oliveira
• Orientador(a): Trierweiler, Luciane Ferreira, Farenzena, Marcelo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Gás natural; Desidratação; Bancada de ensaios
• Palavras-chave em Inglês: Natural gas; Dehydration; Regeneration; Zeolite; TSA; Induction; Adsorption; Small-scale unit
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/285436

A desidratação do gás natural é uma das principais etapas no tratamento do gás e o método Thermal Swing Adsorption (TSA) é utilizado na recuperação do adsorvente que remove a umidade do gás. No entanto, a etapa de regeneração demanda tempo para aquecer, dessorver e resfriar o leito. Além disso, ao longo do uso, a capacidade de adsorção de água das peneiras moleculares (PMs) pode ser reduzida devido à degradação nos longos ciclos de regeneração e ao acúmulo de substâncias orgânicas pesadas no interior dos poros. Um controle de temperatura mais efetivo do leito apresenta maior potencial para minimizar a formação de coque, colaborando também para evitar a condensação retrógrada. Portanto, a análise de métodos alternativos que reduzem o tempo de processo, apresentem um controle de temperatura mais efetivo e mantém a capacidade de adsorção torna-se necessária para reduzir o consumo energético e aumentar a eficiência do processo. A técnica Magnetic Induction Swing Adsorption (MISA) tem sido utilizada na captura de carbono desde 2016, apresentando alta eficiência energética, porém ainda não foi testada na desidratação de gás. No presente trabalho, foi avaliada a viabilidade da regeneração térmica de uma PM através de um método alternativo de aquecimento por indução. Foi construído um aparato experimental versátil para simulação de ciclos de desidratação pelos métodos convencional (TSA) e por indução. Foram realizados seis ciclos de desidratação nas duas técnicas de aquecimento, mantendo-se constantes os parâmetros de processo. Os resultados mostraram que o tempo de regeneração no método por indução foi pelo menos 50% inferior do que o tempo de regeneração pelo processo TSA, devido a um aquecimento mais homogêneo observado no método por indução, que também apresentou um melhor domínio da estratégia de aquecimento no leito, com valor da temperatura média da PM dentro do leito aquecido 166% superior do que o aquecimento TSA. Não foram identificadas diferenças na capacidade de adsorção da PM utilizada nos dois métodos, porém o método proposto reduziu o consumo energético em 40%, apresentando uma eficiência 173% superior que o método convencional. O estudo fornece informações valiosas para o desenvolvimento de processos de regeneração utilizando a indução, contribuindo para a melhoria da eficiência energética e indicando que o aquecimento por indução pode ser uma opção mais viável em termos energéticos na desidratação de gás natural.