| Resumo: |
Há uma procura cada vez maior para a produção in-situ de oxigénio de elevada pureza (>99%). Actualmente, o oxigénio com esta pureza é produzido por destilação criogénica. Uma vez que os zeólitos tradicionais apresentam a mesma capacidade de adsorção para o oxigénio e árgon, as unidades de PSA (adsorção por modulação da pressão) convencionais produzem apenas 95% de oxigénio e 5% de árgon. No entanto, o desenvolvimento recente de um novo adsorvente (do tipo AgLiLSX) pela Air Products and Chemicals, Inc. (US 6432170 B1), que adsorve mais árgon que oxigénio, possibilita o desenvolvimento de novos ciclos de PSA para a produção de oxigénio de elevada pureza directamente do ar. Um ano depois (2003), numa patente da Air Products é reportada uma recuperação de 5% para produzir 95% de oxigénio (US 6544318). Estudos preliminares realizados no nosso laboratório indicaram, contudo, que esta recuperação pode ser aumentada optimizando a unidade de PSA. A recuperação almejada para produzir 99% de oxigénio é de 15%. Este é, essencialmente, o objectivo do presente projecto.
Tem havido um aumento de publicações sobre novos ciclos de PSA. Nos últimos 3 anos foram publicadas várias patentes e artigos científicos. Um dos alvos
deste interesse renovado no PSA é a produção de oxigénio de elevada pureza através de uma tecnologia que usa duas unidades de PSA em série. Apesar de algumas vantagens desta alternativa, nomeadamente uma recuperação superior, esta tecnologia é mais complexa, usando, e.g. dois compressores em vez de apenas um. A tecnologia baseada no novo adsorvente AgLiLSX é, portanto, mais apropriada para a produção de pequena escala de oxigénio.
A produção in-situ de oxigénio tem muitas aplicações potenciais como na área médica para utilização em hospitais de campanha ou em hospitais em locais remotos, para fornecer sistemas de soldadura e na área energética para alimentar células de combustível. O aumento da pressão parcial do oxigénio no cátodo resultará no aumento da fo  |
Resumo
Há uma procura cada vez maior para a produção in-situ de oxigénio de elevada pureza (>99%). Actualmente, o oxigénio com esta pureza é produzido por destilação criogénica. Uma vez que os zeólitos tradicionais apresentam a mesma capacidade de adsorção para o oxigénio e árgon, as unidades de PSA (adsorção por modulação da pressão) convencionais produzem apenas 95% de oxigénio e 5% de árgon. No entanto, o desenvolvimento recente de um novo adsorvente (do tipo AgLiLSX) pela Air Products and Chemicals, Inc. (US 6432170 B1), que adsorve mais árgon que oxigénio, possibilita o desenvolvimento de novos ciclos de PSA para a produção de oxigénio de elevada pureza directamente do ar. Um ano depois (2003), numa patente da Air Products é reportada uma recuperação de 5% para produzir 95% de oxigénio (US 6544318). Estudos preliminares realizados no nosso laboratório indicaram, contudo, que esta recuperação pode ser aumentada optimizando a unidade de PSA. A recuperação almejada para produzir 99% de oxigénio é de 15%. Este é, essencialmente, o objectivo do presente projecto.
Tem havido um aumento de publicações sobre novos ciclos de PSA. Nos últimos 3 anos foram publicadas várias patentes e artigos científicos. Um dos alvos
deste interesse renovado no PSA é a produção de oxigénio de elevada pureza através de uma tecnologia que usa duas unidades de PSA em série. Apesar de algumas vantagens desta alternativa, nomeadamente uma recuperação superior, esta tecnologia é mais complexa, usando, e.g. dois compressores em vez de apenas um. A tecnologia baseada no novo adsorvente AgLiLSX é, portanto, mais apropriada para a produção de pequena escala de oxigénio.
A produção in-situ de oxigénio tem muitas aplicações potenciais como na área médica para utilização em hospitais de campanha ou em hospitais em locais remotos, para fornecer sistemas de soldadura e na área energética para alimentar células de combustível. O aumento da pressão parcial do oxigénio no cátodo resultará no aumento da força electromotriz produzida pela célula de
combustível. Isto pode ser conseguido quer aumentando a pressão do oxidante, comprimindo a corrente de alimentação, quer aumentando o
conteúdo de oxigénio nesta corrente. A utilização de oxigénio enriquecido é particularmente importante para a utilização de células de combustível em aviões comerciais. O DLR-Stuttgart (Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt e.V.) está a trabalhar com a Air Bus no desenvolvimento de células de combustível de elevado desempenho baseadas em membranas de permuta protónica de ácido fosfórico para alimentar todo o sistema eléctrico destes aviões. O nosso laboratório de investigação (LEPAE) desenvolveu recentemente uma ferramenta poderosa para modelizar processos de PSA. O nosso simulador está actualmente a ser utilizado num projecto de desenvolvimento financiado pela Air Products (HPSA-5236). Através do presente projecto, esta ferramenta irá ser melhorada de modo a considerar outros fenómenos e novos ciclos de adsorção e será usada na pesquisa de um ciclo de PSA optimizado utilizando o novo adsorvente AgLiLSX.
A contaminação dos adsorventes, que será estudada neste projecto, surpreendentemente está ausente das publicações científicas, apesar do seu
interesse. Os contaminantes dióxido de carbono e vapor de água, presentes no ar ambiente alimentado à unidade de adsorção, adsorvem quase
irreversivelmente no zeólito. Para sistemas de pequena dimensão os secadores de ar não podem ser utilizados e a diminuição da pureza de oxigénio com o tempo é praticamente inevitável. Esta degradação deve ser evitada ou minimiza |