Absorção de gás carbônico para beneficiamento de biogás utilizando carbonatos em coluna recheada.

• Main Author: Fernando Shiniti Shibata
• Other Authors: Maria Elena Santos Taqueda
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2017
• Subjects: Absorção; Carbonatos; Gás carbônico; Carbone dioxide; Chemical absorption; Factorial project; Packed column; Potassium carbonate
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-24102017-112603/

O objetivo desse trabalho foi o estudo da utilização do carbonato de potássio para a absorção de CO2, tendo como principal foco o uso dessa tecnologia para o beneficiamento de biogás em instalações de pequeno e médio porte. O estudo foi dividido em três partes. Na primeira, realizou-se um projeto fatorial, baseado em resultados obtidos por meio de simulação via ASPEN Plus, com o intuito de quantificar a influência da vazão de líquido, da vazão de gás, da concentração da solução e da temperatura do líquido na quantidade de gás carbônico absorvida. Na segunda, foram realizados ensaios de absorção de CO2 em coluna recheada com anéis de Raschig de vidro, utilizando soluções de carbonato de potássio, com objetivo de comparar os resultados obtidos pelo projeto fatorial e estudar o seu potencial para o processo de beneficiamento de biogás. Na terceira, quatro substâncias foram separadamente utilizadas em mistura com solução de carbonato de potássio, de maneira a verificar seu poder como promotores da reação de gás carbônico com carbonato de potássio. Os resultados do projeto fatorial apresentaram a temperatura, vazão e concentração de líquido como as variáveis independentes de maior influência positiva na absorção de CO2, enquanto que a vazão de gás teve influência negativa de baixa intensidade. A quantidade de gás carbônico absorvida em solução sem promotores e em pressão ambiente foi baixa, como relata a literatura. A utilização de promotores possibilitou um aumento substancial da absorção, principalmente com o uso da piperazina. === The objective of this work is to study the use of potassium carbonate for CO2 absorption, aiming to use this technology for biogas upgrade for small and medium scale plants. The study was divided in three parts. In the first one, a factorial design was done, based in results obtained by simulation via ASPEN Plus, to verify the influence of four process variables, namely: liquid volumetric flow rate, gas volumetric flow rate, solution concentration and liquid temperature. Secondly, CO2 absorption experiments were run in columns packed with glass Raschig rings, using potassium carbonate, in order to compare the results obtained by the factorial design and to study the solution\'s potential for biogas upgrade. Lastly, four substances were separately mixed into potassium carbonate solutions, aiming to verify their potential as CO2 absorption promoters. The results of the factorial design presented the liquid temperature, the liquid volumetric flow rate and the solution concentration as the most positively influential independent variables in carbon dioxide absorption, while the gas volumetric flow rate had a negative influence with low intensity. The amount of CO2 absorbed in solution without promoters and in ambient pressure was low, fact that is mentioned by other researchers. The use of promoters allowed a substantial increase in efficiency of CO2 absorption, mainly with the use of piperazine.