Adsorção de compostos de enxofre e nitrogênio do diesel comercial por carvão ativado impregnado com paládio

Orientador: Prof. Dr. Carlos Itsuo YamamotoCo-orientadora: Profª. Drª. Agnes de Paula ScheerTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 22/05/2014Inclui referênciasÁrea de concentração: Engenharia e ciencia de materiaisResumo: Desenvolveu-se neste trabalho um estudo da remoção de compostos sulfurados e nitrogenados do diesel comercial, por meio da adsorção em carvão ativado impregnado com paládio. A motivação da pesquisa foi o aumento do rigor da legislação que pressiona pela diminuição do teor de enxofre do diesel e a necessidade de metodologias alternativas ao processo de hidrodessulfurização. Este processo responde atualmente por toda a produção de diesel com baixos teores de enxofre. Porém, apresenta como desvantagens o elevado custo de instalação e operacional e a necessidade de condições severas de operação além da contaminação do catalisador envolvido. Os carvões ativados são conhecidos materiais adsorventes purificadores para muitos produtos em diversos processos industriais. Pesquisas recentes destacam a grande capacidade do carvão ativado na remoção dos compostos sulfurados do diesel quando comparado a outros adsorventes. Nestas pesquisas empregam-se misturas de compostos organosulfurados com hidrocarbonetos de 10 a 12 átomos de carbono como solvente, os quais são denominados diesel sintético. Neste trabalho de pesquisa foi utilizado diesel comercial, substância com mais de 500 compostos, que possibilita a consideração de variáveis até então desprezadas e permite maior aproximação das condições reais de trabalho. A adsorção simultânea dos compostos nitrogenados pelo carvão ativado impregnado foi avaliada. Um estudo comparativo entre o carvão ativado modificado pela impregnação e modificado por oxidação foi realizado. A regeneração do carvão ativado usado foi motivada pela intenção de aplicar esta metodologia em escala industrial. Esgotada a vida útil do carvão impregnado, o paládio que além de altamente tóxico também é valioso, foi recuperado em grande parte do adsorvente utilizando a técnica de extração. Os testes realizados em diferentes carvões, somado aos dados de equilíbrio, cinéticos e de curvas de ruptura favoreceram a compreensão do mecanismo de adsorção envolvido. Os resultados para os testes de remoção mostraram que o carvão impregnado é capaz de recuperar mais compostos sulfurados do diesel comercial quando comparado com carvões não modificados ou modificados por oxidação.Abstract: A study of the impregnated activated carbon capacity to remove sulfur and nitrogen compounds from commercial diesel was carried out. The motivation for this work was the need to develop an alternative methodology to the process of hydrodesulfurization. HDS is only responsible for the production of ultra low sulfur diesel which although efficient process is costly. The activated carbon purification of a range of products in many industrial processes adsorption materials is known. So, recently researchers worldwide, concerned about emissions of SO2, have rated activated carbon to adsorb sulfur compounds. In their research they use synthetic diesel samples prepared in the laboratory. In this work, samples of real diesel with over 500 different substances, which showed a scene hitherto not considered in previous investigations of adsorption. Another novelty was the modification of activated carbons by impregnation, which was not yet been carried out using palladium as metal impregnation for adsorption of real diesel. Benchmarking between activated carbon impregnated with palladium and oxidized activated carbon with acids was performed. Moreover, a study of chemical regeneration the activated carbon impregnated was performed. This makes it possible to estimate the useful life of activated carbon on an industrial scale. After all the impregnated carbon lifetime, palladium valuable and highly toxic was recovered from the adsorbent using the technique of extraction. Tests performed on different activated carbons, added to the equilibrium and kinetic data, plus the breakthrough curves, favored the understanding of the adsorption mechanism involved. The results for the tests showed that the removal of carbon impregnated is able to recover most of the commercial diesel sulfur compounds when compared to carbon unmodified and modified by an increase of acid groups