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dc.contributor.advisorBastos Neto, Moisés-
dc.contributor.authorHenrique, Gabriel Jesus de Almeida-
dc.date.accessioned2023-03-15T11:59:33Z-
dc.date.available2023-03-15T11:59:33Z-
dc.date.issued2022-
dc.identifier.citationHENRIQUE, G.J.A. Avaliação da Separação do Oxigênio a partir do Ar por Pressure/Swing Adsorption. 2022. 103f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71304-
dc.descriptionHENRIQUE, G.J.A. Avaliação da Separação do Oxigênio a partir do Ar por Pressure/Swing Adsorption. 2022. 103f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.pt_BR
dc.description.abstractThe coronavirus (COVID-19), which caused a pandemic scenario, has increased the demand for high purity oxygen throughout the world health system. This gas can be obtained from air by adsorption-based separation processes. For small-scale production, Pressure Swing Adsorption (PSA) or Vacuum Swing Adsorption (VSA) units are normally used, due to their shorter cycle time, simplified operation and possibility of operation in ambient temperature. This work aimed to implement a mathematical model to simulate PSA/VSA units to obtain high purity O2 (90 – 95%) and to study the influence of different operational parameters on the process performance. To obtain breakthrough experimental data, PSA/VSA operation and model validation, a laboratory-scale PSA/VSA unit packed with commercial zeolite (Z10-05-03) provided by ZEOCHEM© was used. Equilibrium isotherms of pure O2 and N2 were obtained at 288, 298 and 313 K for the pressure range of 0 to 3 bar. Single and multicomponent breakthrough curves were obtained at 298 K. A mathematical-phenomenological model combining mass, energy and momentum balances was implemented and solved using gPROMS software. The simulated data of breakthrough and variation of pressure, temperature and purity along the PSA/VSA processes showed a good agreement with the data obtained experimentally. From the validated model, different operational conditions were evaluated for the VSA process, with the following conditions being implemented in the unit: adsorption time of 7.5 s; adsorption and desorption pressure of 1.5 and 0.1 bar, respectively; flow rate of 1 Standard Liters per Minute (SLPM), achieving a purity of approximately 94%. Furthermore, through the simulations, it was possible to observe that increasing the duration of the adsorption step has a negative influence on the O2 purity obtained. However, it has a positive effect on process recovery and productivity. The incorporation of the equalization stage into the operating cycle represented gains of 18.9 and 14.5% in process recovery for PSA and VSA operations, respectively. The increase in dead volume at the unit had a negative influence on purity, productivity and recovery, and this effect was observed in both operations.pt_BR
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.subjectOxigênio de elevada purezapt_BR
dc.subjectZeólitapt_BR
dc.subjectSimulação PSA/VSApt_BR
dc.subjectGases - absorção e adsorçãopt_BR
dc.titleAvaliação da Separação do Oxigênio a partir do Ar por Pressure/Swing Adsorptionpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.co-advisorRios, Rafael Barbosa-
dc.description.abstract-ptbrO coronavírus (COVID-19), que ocasionou um cenário de pandemia, elevou a demanda por oxigênio de elevada pureza em todo o sistema de saúde mundial. Esse gás pode ser obtido a partir do ar por processos de separação baseados na adsorção. Para produção em pequena escala, normalmente são utilizadas unidades Pressure Swing Adsorption (PSA) ou Vacuum Swing Adsorption (VSA), devido ao seu menor tempo de ciclo, operação simplificada e possibilidade de operação em temperatura ambiente. Este trabalho objetivou a implementação de um modelo matemático para simulação de unidades PSA/VSA para obtenção de O2 de elevada pureza (90 – 95%) e o estudo da influência de diferentes parâmetros operacionais na performance do processo. Para obtenção de dados experimentais de breakthrough, operação PSA/VSA e validação do modelo, foi utilizada uma unidade PSA/VSA, em escala de laboratório, empacotada com a zeólita comercial (Z10-05-03), cedida pela ZEOCHEM©. Isotermas de equilíbrio de O2 e N2 puros foram obtidas a 288, 298 e 313 K para a faixa de pressão de 0 a 3 bar. Curvas de breakthrough mono e multicomponente foram obtidas a 298 K. Um modelo matemático-fenomenológico foi implementado e resolvido através do software gPROMS. Os dados simulados de breakthrough e de variação de pressão, temperatura e pureza ao longo dos processos PSA/VSA apresentaram uma boa concordância com os dados obtidos experimentalmente. A partir do modelo validado foram avaliadas diferentes condições operacionais para o processo VSA, sendo as seguintes condições implementadas na unidade: tempo de adsorção de 7,5 s; pressão de adsorção e dessorção de 1,5 e 0,1 bar, respectivamente; vazão de 1 Standard Liters per Minute (SLPM). Tais condições resultaram em uma pureza de O2 de aproximadamente 94%. Além disto, através das simulações, foi possível observar que o aumento da duração da etapa de adsorção tem influência negativa sobre a pureza de O2 obtida. Entretanto, tem efeito positivo sobre a recuperação e produtividade do processo. A incorporação da etapa de equalização ao ciclo operacional representou ganhos de 18,9 e 14,5% na recuperação do processo para as operações PSA e VSA, respectivamente. Já o aumento do volume morto na unidade influenciou negativamente a pureza, a produtividade e a recuperação, sendo esse efeito observado em ambas as operações.pt_BR
Aparece nas coleções:DEQ - Dissertações defendidas na UFC

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