Modificação superficial de adsorventes para a adsorção de dibenzotiofeno presente em óleo lubrificante

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016.Com o intuito de alcançar as metas estabelecidas na remoção de enxofre de óleos lubrificantes, estudos vêm sendo realizados visando aperfeiçoar o processo de purificação de combustíveis através de melhorias de processos tradicionais de hidrotratamento (HDT), bem como o desenvolvimento de novas tecnologias. A presença de compostos orgânicos de enxofre no petróleo e posteriormente nos combustíveis é altamente indesejada, devido aos mais diversos problemas causados, dentre os quais pode-se citar a taxa de corrosão dos equipamentos e tubulações, o envenenamento de catalisadores empregados no tratamento catalítico, além do fato que esses compostos liberarem dióxido de enxofre (SO2), um dos principais poluentes atmosféricos e responsável pela chuva ácida. Dessa forma, vem sendo dada uma atenção especial aos estudos de processos adsortivos para a remoção de compostos sulfurados, especialmente devido ao fato que a adsorção pode ser realizada em temperaturas e pressões mais baixas, além de não utilizar hidrogênio. Logo, o desafio dessa abordagem é desenvolver adsorventes com alta capacidade de adsorção para compostos sulfurados. À vista disso, este trabalho pautou-se em estudar a adsorção de enxofre, na forma de dibenzotiofeno (DBT), presente em óleo lubrificante sintético (decahidronaftaleno, DHN), avaliando-se a eficiência do carvão ativado betuminoso (CAB) e do carvão ativado da casca de coco (CAC), nas granulometrias de 10?14 mesh e 20?30 mesh, com e sem modificação superficial. Para a conclusão deste trabalho, foram realizados testes com óleo real. Os resultados demostraram que os carvões ativados em estudo foram eficientes no que diz respeito a capacidade adsortiva de DBT. Inicialmente, através do planejamento experimental realizado para CAB e CAC de ambas granulometrias, obteve-se uma melhor capacidade adsortiva para o CAB e CAC com a granulometria 20?30 mesh. As modificações superficiais realizadas no CAB e no CAC com granulometria 20?30 foram promissoras quando a amostra foi acidificada e calcinada para ambos os carvões em estudo, atingindo resultado superior ao carvão sem tratamento prévio. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem representou melhor os dados experimentais cinéticos para todos os adsorventes estudados. Os estudos das isotermas mostraram que o modelo de Langmuir-Freundlich foi o que melhor descreveu o equilíbrio termodinâmico para as amostras em estudo. Por sua vez, o procedimento numérico para a solução do modelo de transferência de massa demonstrou que o modelo proposto é adequado ao sistema analisado. Por fim, pode-se afirmar que o teste comóleo naftênico médio obteve resultados satisfatórios em termos de capacidade adsortiva, sendo, pois, alcançado o objetivo do trabalho em questão: trazer à tona mais uma possibilidade de proporcionar a produção de óleos lubrificantes limpos, com o menor custo possível.Abstract : In order to achieve the goals set in the removal of sulfur from the lubricants oils, studies have been accomplished with the view to meliorate the process of fuel purification through improvements in the traditional hydrotreating process (HDT), as well as the development of new technologies. This happened because of the presence of organic sulfur compounds in the oil that comes into fuel is highly undesirable, due to various problems caused, among which we can mention the rate of equipament corrosion and piping, the poisoning of catalysts used in the treatment catalystic, other than the fact that these compounds releasing sulfur dioxide (SO2), a major atmospheric pollutant and responsible for acid rain. Thus, it has been given a special attention to study the adsorptive processes which aims to the removal of sulfur compounds. The use of adsorption has advantages, because it can be accomplished at lower temperatures and pressures, besides this process doesn?t use hydrogen. Before long, the challenge of this approach is to develop adsorbents with high adsorption capacity for sulfur compounds.Based on this, such task was guided to study the sulfur adsorption, more precisely in dibenzothiophene (DBT) form, that is present in synthetic lubricant oil (decahydronaphthalene, DHN), with the purpose of evaluating the efficiency of activated carbon bituminous (CAB), as well, of the activated carbon that becomes from the coconut shell (CAC), in grit sizes mesh of 10?14 and 20?30, both the surface modified samples as also in those not modified and, to top and aprimorate the study, there were done tests using real oil. The obtained results showed that the activated carbon studied was effective in regard to the adsorption capacity of DBT. Initially, through experimental design performed for the CAB and CAC samples from both granulometry, it was realized that the best adsorption capacity becomes from the CAB and the CAC with 20?30 mesh particle size. The superficial changes made in the CAB and in the CAC samples with particle size from 20?30, were promising when the sample was acidified and calcined for both carbon under observation, reaching better results than untreated activated carbon. While, the pseudo-second order of kinetic model shows a better kinetic experimental data for all the adsorbents studied; the analysis of the isotherms demonstrated that the model Langmuir-Freundlich was the best in describing the thermodynamic equilibrium for the samples analyzed. In turn, the numerical procedure for the mass transfer model solution exhibits that the model is appropriate for the analyzed system. Finally, we can say that the test made with medium naphthenic oilobtained satisfactory results in terms of adsorption capacity, and therefore is was achieved the objective of the task in question: to bring up another possibility of providing the production of clean lubricating oil, with lowest possible activated carbon