DinÃmica do processo de armazenamento de gÃs NAtural por adsorÃÃo em sistemas de leito fixo / Dynamics of the process of Natural gas storage for adsorÃÃo in systems of fixed stream bed

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

1993

RESUMO

Objetivando a implementaÃÃo da tecnologia de armazenamento de gÃs natural por adsorÃÃo (GNA) utilizando carvÃes ativados, visando seu uso como combustÃvel alternativo veicular, e para transporte e armazenamento a granel em localidades desprovidas de gasodutos, foi avaliada neste trabalho a performance de uma unidade semipiloto de estocagem. No processo, o gÃs metano, representando o gÃs natural, foi armazenado por adsorÃÃo em um cilindro preenchido com uma amostra do carvÃo ativado NUCHAR NG da MeadWestvaco (Estados Unidos). Visando o controle e a otimizaÃÃo das etapas de carga e descarga do gÃs, procedeu-se a avaliaÃÃo da influÃncia dos parÃmetros operacionais pressÃo e vazÃes de carga e descarga. O envolvimento no processo de efeitos de compressÃo/descompressÃo, transferÃncia de massa na estrutura porosa e interaÃÃo adsortiva na superfÃcie do sÃlido foram contabilizados mediante a elaboraÃÃo de um modelo nÃo-isotÃrmico. A partir desta concepÃÃo foi possÃvel representar as evoluÃÃes dos perfis de pressÃo e temperatura durante as etapas de carga e descarga. As operaÃÃes semicontinuas nÃo-isotÃrmicas de carga e descarga foram realizadas segundo a tÃcnica baromÃtrica, Ã temperatura ambiente de 297,65 K, na faixa de pressÃo de carga de 10,1 bar a 65,2 bar, com vazÃes de carga e descarga entre 1,137 NL/min e 9,097 NL/min. Os tempos de carga encontrados variaram entre 0,44% e 13,24% do tempo total do ciclo de carga (4 horas). A elevaÃÃo mÃxima de temperatura alcanÃada pelo leito foi de 46,40 K. As isotermas de adsorÃÃo na temperatura mÃdia ambiente de 297,65 K foram do tipo I e segundo aplicaÃÃo do modelo de Langmuir-Freundlich forneceram valores mÃdios de 1,63⋅10-2 bar-1 para o parÃmetro da isoterma de Langmuir-Freundlich e 1,31⋅10-1 kg/kg para a capacidade adsortiva mÃxima do metano no carvÃo ativado. A capacidade de armazenamento volumÃtrica para uma operaÃÃo rÃpida de carga foi de 55,93 V/V, sobre pressÃo de carga de 45,2 bar e vazÃo de alimentaÃÃo de 6,823 NL/min. O calor de adsorÃÃo, a energia de ativaÃÃo de sorÃÃo e o fator prÃ-exponencial do coeficiente global efetivo de transferÃncia de massa do metano no carvÃo ativado, estimados segundo o modelo cinÃtico proposto foram 12032,25 J/mol, 8342,36 J/mol e 6,95⋅10-1 s-1, respectivamente. Com base na formulaÃÃo de Van Deemter foram quantificados os parÃmetros representativos dos fenÃmenos de transferÃncia de massa do metano no carvÃo ativado, atravÃs dos momentos da distribuiÃÃo dos tempos de residÃncia (DTR), determinados em operaÃÃes contÃnuas fluido-sÃlido. Os processos contÃnuos isotÃrmicos (297,65 K), desenvolvidos segundo a tÃcnica da DTR sobre pressÃo constante de 30,0 bar e 45,0 bar, operaram na faixa de vazÃo de 0,989 NL/min a 1,817 NL/min. Os valores do coeficiente de difusÃo efetivo, do coeficiente global de transferÃncia de massa e da constante de equilÃbrio de adsorÃÃo, obtidos do modelo dinÃmico para a pressÃo de 30,0 bar, foram, respectivamente, 3,36⋅10-11 m2/s, 9,52⋅10-5 m/s e 19,43⋅10-3 m3/kg e para a pressÃo de 45,0 bar foram 3,66⋅10-11 m2/s, 8,40⋅10-5 m/s e 17,19⋅10-3 m3/kg.

ASSUNTO(S)

transferÃncia de massa engenharia quimica adsorÃÃo natural gas gÃs natural charge and discharge armazenamento adsorption mass transfer activated carbon carvÃo ativado carga e descarga storage

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