Remoção de H2S através de adsorção por carvão ativado

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013.O uso de biogás para geração de energia é uma alternativa que diminui as quantidades de gás metano a serem lançadas na atmosfera, além de fornecer uma fonte descentralizada de eletricidade. Para tal, devem-se buscar níveis de pureza que impliquem numa queima eficiente, gerando o máximo de energia e o mínimo de dano aos motores, que podem ter sua vida útil diminuída, devido a presença de materiais corrosivos, como o sulfeto de hidrogênio. O objetivo desse trabalho foi testar a eficiência de remoção de H2S com o uso de carvão ativado granular, estudando e comparando a atividade de duas marcas comerciais, CAG Norit e CAG Pelegrini, considerando suas respectivas caracterizações. Os testes foram conduzidos em escala laboratorial, em uma coluna de vidro de 1,5 cm de diâmetro, preenchida com 6 cm do material, com as velocidades diferentes de fluxo de entrada de gás (200 ppmv de H2S) sendo monitoradas por manômetro e rotâmetro, e a concentração de saída sendo medida a cada 2 minutos. Os resultados mostram que as melhores eficiências de remoção se deram para o CAG Norit, que apresentou maiores tempos de ruptura, ou seja, maiores tempos de remoção de 90 a 100% da concentração inicial de H2S, com curvas seguindo uma mesma tendência comportamental. Para os testes com gás úmido, para o CAG Norit aumentaram-se os tempos de ruptura e de equilíbrio, enquanto para CAG Pelegrini não se visualizou o mesmo comportamento adsortivo, tendo melhores valores para o gás sem pré-umidificação. A cinética de pseudoprimeira e segunda ordem não se ajustaram de maneira relevante aos experimentos, a teoria multilinear de difusão intrapartícula pode apresentar melhores explicações para tal, com melhores ajustes, o que significa que a cinética de adsorção não é linear e pode ser influenciada por outros fatores, com difusão intrapartícula no segundo estágio. O conhecimento de dados de equilíbrio e estudos cinéticos são fundamentais para melhor entendimento e planejamento de sistemas de adsorção, além da inclusão de estudos de influência de fatores externos e de variações de concentração inicial, completando-se assim um estudo de adsorção. Abstract : The use of biogas for power generation is an alternative that reduces the amount of methane gas to be released to the atmosphere, as well provides a decentralized source of electricity. To this end, it?s important to seek purity levels that result in efficient combustion, generating the maximum power and the minimum damage to the motors, which can have its life decreased due to the presence of corrosive materials such as hydrogen sulfide. The aim of this study was to test the efficiency of removal of H2S with activated charcoal, studying and comparing the activity of two brands (Norit and Pelegrini), considering its characterizations. Tests were conducted on a laboratory scale in a glass column with different flow velocities of the gas inlet (200 ppmv H2S) being monitored by flowmeter and pressure gauge, and output concentration being measured every 2 minutes. The results show that the best efficiency is given for Norit Activated Carbon, which showed higher breakthrough times (more times removing 90-100% of the inlet concentration of H2S), with curves following the same behavioral tendency. For the tests with wet gas, for CAG Norit the breakthrough times was increased, while for Pellegrini was not viewed the same trend of adsorptive behavior, and even better values for gas without pre-humidification. The kinetics of pseudo first and second order did not fit so relevant to the experiments, the multilinear model and intraparticle diffusion provide better explanations for this. The knowledge of equilibrium data and kinetic studies are essential to better understanding and planning of adsorption systems, this work has revealed that some parameters or experimental errors can change these studies. Future testing, including the influence of external factors and varying initial concentration are essential to complete an adsorption study