Campos de força para predição da adsorção em faujasitas: metodologia empírica

• Main Author: Gomes, Victor Aias Martins
• Other Authors: Lucena, Sebastião Mardônio Pereira de
• Language: Portuguese
• Published: 2015
• Subjects: Engenharia química; Métodos de simulação; Campo de força
• Online Access: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/11662

GOMES, V. A. M. Campos de força para predição da adsorção em faujasitas: metodologia empírica. 2015. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. === Submitted by Marlene Sousa ([e-mail]) on 2015-04-27T12:26:39Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_vamgomes.pdf: 3297268 bytes, checksum: b2d60c564eae38a863f789e240dc3e33 (MD5) === Approved for entry into archive by Marlene Sousa([e-mail]) on 2015-04-27T17:45:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_vamgomes.pdf: 3297268 bytes, checksum: b2d60c564eae38a863f789e240dc3e33 (MD5) === Made available in DSpace on 2015-04-27T17:45:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_vamgomes.pdf: 3297268 bytes, checksum: b2d60c564eae38a863f789e240dc3e33 (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 === The environmental needs and the great economic interest involved. The capture, storage and separation of gases in combustion processes is considered an important step in the development and consolidation of new technology, The separation of acidic gases (CO2 and H2S) is an important step to reduce environmental impacts and meet safety specifications and market. The adsorption on faujasitas presents itself as an economically attractive alternative in industrial processes, but the high number of processes and temperature and pressure conditions where it can be used, makes an experimental study impractical. Another relevant factor are security conditions imposed during the handling of hydrogen sulphide, necessitating greater investment in equipment, maintenance and safety systems. On said the molecular simulation can be used to obtain indispensable properties for the design and deployment of PSAs. The molecular simulation basis is the force field determination. In this work a set of force field parameters, based on classical force fields (UFF), has been proposed for CO2 in sodium faujasitas. The same methodology was used for H2S, N2, O2 and CH4 parameterization. The results obtained at low pressure were compared with experimental studies and other models proposed by literature, obtaining excellent concordance in different temperatures and Si/Al ratios, allowing determining the placement of adsorption sites and the heat. Other balancing cations were tested to predict nitrogen adsorption. The isotherms for the monovalent cations obtained high precision, to the bivalent results represented the standard experimental adsorption isotherms, albeit with less precision. Finally, the adsorption of mixture N2/CO2 was studied presented good agreement with experimental data, demonstrating the efficiency of the method as an alternative for determination of industrial properties of mixtures === A captura, estocagem e separação de gases em processos de combustão é considerado um passo importante no desenvolvimento e consolidação de novas tecnologias, devido as necessidades ambientais e ao grande interesse econômico envolvido. A separação de gases ácidos (CO2 e H2S) é uma etapa de fundamental importância para reduzir impactos ambientais e atender as especificações de segurança e mercado. A adsorção em faujasitas se apresenta como uma alternativa economicamente atraente em processos industriais, mas o elevado número de processos e condições de temperatura e pressão onde pode ser utilizada, torna um estudo experimental impraticável. Outro fator relevante são as condições de segurança impostas durante o manuseio do ácido sulfídrico, necessitando de maior investimento em equipamentos, manutenção e sistemas de segurança. Diante disse a simulação molecular pode ser utilizada para obter propriedades imprescindíveis para o dimensionamento e implantação de PSAs. A base da utilização da simulação molecular é a determinação do campo de força. Nesse trabalho um conjunto de parâmetros de campo força, baseados em campos de força clássicos (UFF), foi proposto para CO2 em faujasitas sódicas. Em seguida a mesma metodologia de parametrização foi utilizada para H2S, N2, O2 e CH4. Os resultados obtidos a baixa pressão foram comparados com estudos experimentais e outros modelos propostos pela literatura, obtendo excelente concordância em diferentes temperaturas e razões Si/Al, permitindo determinar o posicionamento dos sítios e do calor de adsorção. Outros cátions de compensação foram testados para predizer a adsorção de nitrogênio em faujasitas. As isotermas para os cátions monovalentes obtiveram elevada precisão, para bivalentes os resultados representaram o padrão de adsorção experimental, embora com isotermas de menor precisão. Por fim, a adsorção da mistura N2/CO2 foi estudada apresentado boa concordância com dados experimentais, demonstrando a eficiência do método como uma alternativa para determinação de propriedades de misturas industriais