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Tipo: Dissertação
Título: Montagem e teste de uma unidade experimental para estudo de envelhecimento de materiais adsorventes utilizados no processo de secagem do gás natural
Autor(es): Sousa, Mikaelly Cabral de
Orientador: Santiago, Rafaelle Gomes
Coorientador: Bastos Neto, Moises
Palavras-chave em português: Adsorção por oscilação de temperatura (TSA);Gás natural - Secagem;Zeólitas
Palavras-chave em inglês: TSA - Temperature Swing Adsorption;Natural gas - Drying;Zeolites
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Data do documento: 2026
Citação: SOUSA, Mikaelly Cabral de. Montagem e teste de uma unidade experimental para estudo de envelhecimento de materiais adsorventes utilizados no processo de secagem do gás natural. 2026. 71 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumo: O gás natural tem se destacado como uma importante fonte de energia em nível mundial devido ao seu papel no processo de transição energética em diversos países, bem como por apresentar menor emissão de carbono quando comparado a outros combustíveis fósseis, contribuindo para mitigar os impactos ambientais associados ao seu uso. Diversas instituições, como a International Energy Agency (IEA) e a União Europeia, por meio do European Green Deal, buscam reduzir e neutralizar os efeitos das mudanças climáticas até 2050, estabelecendo metas para a redução das emissões de gases de efeito estufa em pelo menos 55% até 2030. No Brasil, cerca de 60% da energia produzida é proveniente da geração hidrelétrica; entretanto, o uso do gás natural vem se destacando devido às novas reservas nacionais. Para sua comercialização, o gás natural deve passar por diversas etapas de purificação, incluindo a remoção de água, uma vez que a presença de umidade durante o transporte pode promover processos corrosivos e a formação de hidratos, capazes de obstruir tubulações e comprometer a integridade dos dutos. Nesse contexto, a desidratação do gás natural torna-se uma etapa crítica para viabilizar seu transporte e comercialização. Este trabalho tem como objetivo desenvolver e avaliar um protocolo de secagem de gás natural por Adsorção por Oscilação de Temperatura (Temperature Swing Adsorption – TSA) em escala laboratorial, considerando parâmetros como vazão de alimentação, temperatura de regeneração, granulometria do material e tempo de operação, analisados por meio de curvas de breakthrough, monitoradas por sensores de temperatura de ponto de orvalho (TPO). Os resultados demonstraram que a zeólita LTA 4A apresenta elevada afinidade pelo vapor de água, estrutura predominantemente microporosa e estabilidade térmica adequada para sucessivos ciclos de adsorção e regeneração nas condições avaliadas. A análise das variáveis operacionais permitiu definir condições experimentais reprodutíveis, destacando-se a vazão de alimentação de 80 mL·min⁻¹ e a regeneração térmica a 250 °C, com taxa de aquecimento de 5 °C·min⁻¹, como parâmetros adequados para favorecer a eficiência do processo e a estabilidade operacional do sistema. A capacidade de adsorção de vapor de água obtida nos ensaios dinâmicos apresentou concordância com os valores determinados nas isotermas de equilíbrio, e os ciclos iniciais de envelhecimento não indicaram perda significativa de desempenho do material. Dessa forma, os resultados demonstram que o sistema experimental desenvolvido pode ser utilizado para o estudo do envelhecimento de materiais adsorventes em leito fixo.
Abstract: Natural gas has emerged as an important global energy source due to its role in the energy transition process in several countries, as well as its lower carbon emissions when compared to other fossil fuels, contributing to mitigating the environmental impacts associated with their use. Several institutions, such as the International Energy Agency (IEA) and the European Union through the European Green Deal, aim to reduce and neutralize the effects of climate change by 2050, establishing targets to reduce greenhouse gas emissions by at least 55% by 2030. In Brazil, approximately 60% of the energy produced comes from hydroelectric generation; however, the use of natural gas has been increasing due to the expansion of national reserves. For commercialization, natural gas must undergo several purification steps, including water removal, since the presence of moisture during transportation can promote corrosive processes and the formation of hydrates, which may obstruct pipelines and compromise the integrity of the ducts. In this context, natural gas dehydration becomes a critical step to enable its transportation and commercialization. This work aims to develop and evaluate a laboratory-scale protocol for natural gas drying using Temperature Swing Adsorption (TSA), considering operational parameters such as feed flow rate, regeneration temperature, particle size of the adsorbent material, and operating time. These parameters were analyzed through breakthrough curves monitored by dew point temperature (DPT) sensors. The results demonstrated that the LTA 4A zeolite presents high affinity for water vapor, predominantly microporous structure, and adequate thermal stability for successive adsorption–regeneration cycles under the evaluated conditions. The analysis of operational variables allowed the definition of reproducible experimental conditions, highlighting a feed flow rate of 80 mL·min⁻¹ and thermal regeneration at 250 °C with a heating rate of 5 °C min⁻¹ as suitable parameters to ensure process efficiency and operational stability. The water vapor adsorption capacity obtained in dynamic tests showed good agreement with the values determined from equilibrium isotherms, and the initial aging cycles did not indicate significant loss of material performance. Therefore, the results demonstrate that the developed experimental system can be used to study the aging of adsorbent materials in fixed-bed systems.
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86053
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/4586787546210805
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0001-9015-756X
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/1578658424884688
ORCID do Coorientador: https://orcid.org/0000-0001-7432-2879
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/6716515066536814
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DEQ - Dissertações defendidas na UFC

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