Redução direta do monóxido de nitrogênio com coque

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUm dos poluentes atmosféricos mais significativos em processos de combustão de carvão são os óxidos de nitrogênio, onde 95% se apresentam como monóxido de nitrogênio. O nitrogênio quimicamente ligado no carvão é responsável por mais de 80% do NOX total. Como tem sido constatado, o NO formado pela oxidação do nitrogênio do coque pode ser reduzido pelo próprio coque para resultar N2. Enquanto as reações homogêneas de formação do NO são bem conhecidas, a conversão heterogênea do nitrogênio retido no coque, para formar NO, é pouco entendida. O objetivo deste trabalho foi estudar a reação de redução do NO em N2 e CO2, utilizando como redutor, três amostras diferentes de coque. Os coques foram obtidos a partir da pirólise de três carvões minerais em um reator de aço a 873 K, em atmosfera inerte. As reações foram realizadas em um reator diferencial de aço de fluxo em leito fixo. O gás reagente utilizado foi uma mistura padrão de 5,0% de NO em He. Os gases de entrada e saída do reator foram analisados por cromatografia gasosa, e a conversão do NO determinada em termos de N2 formado. Os carvões utilizados foram caracterizados, determinando-se suas composições químicas e estruturais. As variáveis investigadas para estudo da reatividade dos coques foram: concentração do NO no gás de alimentação do reator (2,0, 4,0, e 5,0%), e temperatura (523 K - 673 K). A medida da reatividade foi determinada em termos de conversão de NO em N2. A ordem global da reação de redução relativa ao NO foi 1. As energias de ativação aparentes para a pressão parcial de 0,05 atm foi de 10,58 kcal.mol-1 para a amostra do carvão 1 A, 7,92 kcal.mol-1 para a amostra do carvão 2 B, e 8,20 kcal.mol-1 para a amostra do carvão CBB FLT. As baixas energias de ativação podem ser atribuídas ao efeito catalítico devido à presença de metais na matéria mineral do carvão. Os dados experimentais também se ajustaram bem ao modelo de Langmuir-Hinshelwood. Nitrogen oxides are among the major atmospheric pollutants, where 95% of it appearing as nitric oxides. The fuel bond nitrogen is the major source of NO, accounting for more than 80% of the total NO. As has been previously stated, the NO formed by oxidation of the char nitrogen can be reduced by the char itself to yield N2. While some knowledge of the conversion of the volatile nitrogen to NOX via homogeneous mechanisms has been studied, the heterogeneous conversion of the nitrogen retained in the char is less well understood. The present work is concerned with the reduction of NO yielding N2 and CO2, using three different chars as the reducing agent. The char were obtained from mineral coal pyrolysis in a stell reactor at 873 K, in na inert atmosphere. The reactions were carried out in a fixed bed reactor. A 5.0% NO in He was passed dawnward through the reactor. The products analyses were made with gas chromatograph, and NO conversion was determined from formed N2. The samples were characterized, determining its chemical and structural composition. The investigated variables for the char reactivity study were: inlet NO concentration (2,0; 4,0 e 5,0%), and temperature (523 K # 673 K). The reduction reaction with NO is generally found to be first order. The apparent activation energy for the 0,05 atm partial pressure was 10.58 kcal.mol-1 for the 1 A sample, 7.92 kcal. mol-1 for the 2 B sample and 8.20 kcal.mol-1 for the CBB FLT char. The data are in agreement whit a Langmuir-Hinshelwood model