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Os processos de Pressure Swing Adsorption (PSA) e Temperature Swing Adsorption (TSA) são bem conhecidos nas indústrias químicas. Estes processos têm várias colunas de adsorção para poder operar de modo contínuo: diferentes passos ou etapas são impostas às colunas para adsorver ou separar o gás desejado entretanto outra(s) colunas são regeneradas. Os ciclos de separação - regeneração é ordenado de forma tal a maximizar a produtividade e a recuperação satisfazendo as especificações do produto. Os tempos de cada etapa são função de diferentes condições da corrente de alimentação incluindo pressão, temperatura, caudal e composição. O projecto destes processos de separação é feito utilizando condições de alimentação constantes e "dumper tanks" podem ser empregados para minimizar os efeitos de pequenas variações nas condições da corrente de alimentação. Quando uma ou mais variáveis sofrem mudanças maiores a 20% no tempo é necessário tomar medidas de precaução extras para poder directamente modificar os tempos de cada etapa nas diferentes colunas para poder manter sob controlo as especificações do produto. A utilização de grandes "dumper tanks" não é desejada em aplicações de tamanho pequeno ou meio. Nestes casos a única solução possível do ponto de vista económico para poder maximizar a produtividade e recuperação é estabelecer estratégias de controlo "on-line". Neste projecto estudaremos estratégias de controlo "on-line" para processos de PSA multi-colunas e estenderemos este conceito para outros processos de adsorção como o TSA. Como exemplo de aplicação prática desenvolveremos instrumentação apropriada para poder controlar uma unidade de PSA de duas colunas. Serão gerados algoritmos que serão utilizados juntamente com técnicas de optimização para poder alcançar o objectivo final de optimização "on-line" de processos de PSA para condições de alimentação variáveis. Inicialmente estudaremos o caso das separaçõ  |
Resumo
Os processos de Pressure Swing Adsorption (PSA) e Temperature Swing Adsorption (TSA) são bem conhecidos nas indústrias químicas. Estes processos têm várias colunas de adsorção para poder operar de modo contínuo: diferentes passos ou etapas são impostas às colunas para adsorver ou separar o gás desejado entretanto outra(s) colunas são regeneradas. Os ciclos de separação - regeneração é ordenado de forma tal a maximizar a produtividade e a recuperação satisfazendo as especificações do produto. Os tempos de cada etapa são função de diferentes condições da corrente de alimentação incluindo pressão, temperatura, caudal e composição. O projecto destes processos de separação é feito utilizando condições de alimentação constantes e "dumper tanks" podem ser empregados para minimizar os efeitos de pequenas variações nas condições da corrente de alimentação. Quando uma ou mais variáveis sofrem mudanças maiores a 20% no tempo é necessário tomar medidas de precaução extras para poder directamente modificar os tempos de cada etapa nas diferentes colunas para poder manter sob controlo as especificações do produto. A utilização de grandes "dumper tanks" não é desejada em aplicações de tamanho pequeno ou meio. Nestes casos a única solução possível do ponto de vista económico para poder maximizar a produtividade e recuperação é estabelecer estratégias de controlo "on-line". Neste projecto estudaremos estratégias de controlo "on-line" para processos de PSA multi-colunas e estenderemos este conceito para outros processos de adsorção como o TSA. Como exemplo de aplicação prática desenvolveremos instrumentação apropriada para poder controlar uma unidade de PSA de duas colunas. Serão gerados algoritmos que serão utilizados juntamente com técnicas de optimização para poder alcançar o objectivo final de optimização "on-line" de processos de PSA para condições de alimentação variáveis. Inicialmente estudaremos o caso das separações por diferenças nos equilíbrios de adsorção onde podem ser aplicadas equações mais simples para poder depois estudar casos mais complexos de separações cinéticas. Neste contexto nos focaremos na purificação de biogás como fonte de metano (separação binária CH4-CO2) em adsorventes como zeólito 13X e CMS 3K (separação cinética). A segunda parte deste projecto trata de novas técnicas para melhorar a separação de correntes diluídas por processos de adsorção. Neste projecto estudaremos o processo de "Electric Swing Adsorption" (ESA) que pode ser uma alternativa para reduzir o consumo energético por aplicação directa de electricidade para regenerar o adsorvente. Também estudaremos este processo para separações controladas por diferenças nos equilíbrios e nas cinéticas de adsorção. Exemplos específicos a serem estudados neste projecto são CO2-N2 por zeólito 13X e remoção de água (separação cinética). |