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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título : Processo contínuo de adsorção de enxofre do syngas em cinza leve da gaseificação do carvão mineral
Autor(es): Souza, Lucas Eduardo Wille de
Primeiro Orientador: Muniz, Ana Rosa Costa
1° Membro da banca: Muniz, Ana Rosa Costa
2° Membro da banca: Souza, Tânia Regina de
3° Membro da banca: Avila, Luisa Bataglin
Resumo: O sulfeto de hidrogênio é um subproduto da gaseificação do carvão mineral, um processo em que o carvão é convertido em gás de síntese para uso como combustível, geração de energia limpa e matéria-prima para produção de insumos, como metanol e ácido acético. O H2S é produzido quando minerais, contendo enxofre, reagem com vapor de alta temperatura, podendo ter impactos negativos na qualidade do syngas produzido, além de causar corrosão e redução da vida útil do equipamento. A remoção do H2S é importante para a viabilidade comercial da gaseificação do carvão mineral, assim como para a segurança dos trabalhadores e do meio ambiente. A fim de mitigar o sulfeto de hidrogênio do syngas, neste estudo foi empregada a adsorção gasosa, método de baixo custo, com menor gasto energético. Para isso, foi usado um sólido com afinidade pelo gás, como material adsorvente, que apresenta alta porosidade e partículas de diâmetro reduzido, como é o caso da cinza leve oriunda do processo de gaseificação do carvão mineral, além de agregar valor a um resíduo. Este trabalho tem por finalidade amenizar impactos ambientais realizados por compostos tóxicos sulfurosos, presentes no syngas, visando melhorar o desempenho e a sustentabilidade do processo de gaseificação. A parte experimental inclui a caracterização do carvão mineral (granulometria, massa específica, análises imediatas, elementar) e da cinza leve (estrutura molecular por DRX, morfologia por MEV, granulometria e massa específica). A adsorção de H2S foi testada em um protótipo de torre de adsorção, com rendimento na remoção de enxofre e construção da curva de ruptura, para futuro scale up do processo. As análises granulométricas indicaram diâmetros médios de partículas de 55,75 µm para o carvão e 25,59 µm para a cinza leve. O ρreal do carvão foi 1,56 g/cm³ e o da cinza leve 1,81 g/cm³, com ρbulk de 0,9 g/cm³ e 0,72 g/cm³, respectivamente. Na etapa seguinte, a adsorção de sulfeto de hidrogênio foi testada em um protótipo de torre de adsorção gasosa. A eficiência da torre avaliada foi de 25,68% para a remoção de enxofre, e a curva de ruptura foi construída, com valores de tempo de ruptura de 2 min, tempo ideal de adsorção 5 min e tempo total de operação igual a 15 minutos. As análises mostraram que a cinza leve, composta majoritariamente por óxidos de silício e magnésio, possui uma estrutura simétrica e porosa, demonstrando seu potencial como adsorvente em aplicações ambientais.
Resumen : Hydrogen sulfide is a byproduct of coal gasification, a process in which coal is converted into synthesis gas for use as fuel, clean power generation, and as a feedstock for producing inputs like methanol and acetic acid. H2S is produced when sulfur-containing minerals react with high-temperature steam, potentially impacting the quality of the produced syngas negatively, as well as causing corrosion and reducing the equipment's lifespan. The removal of H2S is crucial for the commercial viability of coal gasification, as well as for the safety of workers and the environment. To mitigate hydrogen sulfide in syngas, this study employed gas adsorption, a low-cost method with lower energy consumption. A solid with an affinity for the gas, such as an adsorbent material with high porosity and small particle diameter, was used. Fly ash from the coal gasification process was utilized, adding value to a waste product. This work aims to reduce the environmental impacts of sulfurous toxic compounds present in syngas, improving the performance and sustainability of the gasification process. The experimental part includes the characterization of coal (particle size distribution, specific gravity, proximate and ultimate analyses) and fly ash (molecular structure by XRD, morphology by SEM, particle size distribution, and specific gravity). H2S adsorption was tested in a prototype adsorption tower, with efficiency in sulfur removal and breakthrough curve construction for future process scale up. Particle size analyses indicated average particle diameters of 55.75 µm for coal and 25.59 µm for fly ash. The true density of coal was 1.56 g/cm³ and for fly ash, it was 1.81 g/cm³, with bulk densities of 0.9 g/cm³ and 0.72 g/cm³, respectively. In the next step, hydrogen sulfide adsorption was tested in a prototype gas adsorption tower. The tower's evaluated efficiency was 25.68% for sulfur removal, and the breakthrough curve was constructed, with breakthrough time values of 2 minutes, optimal adsorption time of 5 minutes, and total operation time of 15 minutes. Analyses showed that fly ash, mainly composed of silicon and magnesium oxides, has a symmetrical and porous structure, demonstrating its potential as an adsorbent in environmental applications.
Palabras clave : Sulfeto de hidrogênio
Adsorção gasosa
Adsorção contínua
Curva de ruptura
Hydrogen sulfide
Gas adsorption
Continuous adsorption
Breakpoint
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Editorial : Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Bagé
Citación : SOUZA, Lucas Eduardo Wille de. Processo contínuo de adsorção de enxofre do syngas em cinza leve da gaseificação do carvão mineral. 2024.50f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal do Pampa, Campus Bagé, Bagé, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI : https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/9522
Fecha de publicación : 5-ago-2024
Aparece en las colecciones: Engenharia Química

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