Estudo da dinâmica de adsorção/dessorção de gás natural em carvão ativado em tanques de armazenamento

Autor(es)

Manoel Orlando Alvarez Méndez

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2014-08-09

Membros da banca

Antônio Carlos Luz Lisbôa; Guilherme José de Castilho; Igor Tadeu Lazzarotto Bresolin; Choyu Otani; Luiz Claudio Pardini

• Orientador: Aparecido dos Reis Coutinho; Antônio Carlos Luz Lisbôa

Resumo

Gás natural (GN) é uma fonte de energia de origem fóssil, encontrado em formações rochosas subterrâneas ou associados em reservatórios de petróleo. O consumo anual de gás natural no Brasil em 2013 foi de 36,8 bilhões de metros cúbicos, equivalente a 1,1% do consumo mundial de 3,35 trilhões de metros cúbicos. Segundo o Ministério de Minas e Energia do Brasil, em 2013 o GN apresentou aproximadamente 12% da oferta interna de energia, com aumento em torno de 16% de 2012 para 2013. Porém o aumento nesta oferta enfrenta problemas devido aos elevados custos de transporte e armazenamento do GN, devido sua baixa densidade energética em condições de temperatura e pressão padrão, quando comparado com combustíveis líquidos derivados do petróleo. Os dois métodos convencionais de armazenamento e transporte de GN é a liquefação (GN Liquefeito ¿ GNL) e compressão (GN Comprimido ¿ GNC). O GN Adsorvido (GNA) é uma alternativa promissora aos métodos convencionais, pois em pressões moderadas, em torno de 4,0 MPa, um tanque com adsorvente possui capacidade de armazenamento superior a de um tanque vazio, devido à adsorção do gás natural nos microporos no adsorvente, que permite utilização de reservatórios mais leves e seguros. No presente trabalho foi realizado a produção de carvões ativados (CA) à partir de resíduos ou subprodutos de baixo valor agregado de setores industriais, com objetivo de avaliar a aplicabilidade destes CA em sistemas GNA, e de avaliar a influência de suas características na transferência de calor do leito adorvente. Coque de petróleo e biomassa foram ativadas física e/ou quimicamente, resultando em materiais adsorvente. Estes materiais foram caracterizados por meio de adsorção de nitrogênio gasoso a 77 K para identificar quais materiais e condições de produção são mais adequadas para o uso em sistemas GNA. Medidas de armazenamento de metano foram realizadas para avaliar a capacidade dos CA em função da pressão e temperatura. Os resultados de armazenamento foram analisados por meio de relações viriais, modelo de adsorção de Toth, potencial de adsorção e modelo de Dubinin-Stoeckli, permitindo obter parâmetros de adsorção, tais como, distribuição de poros e energias de adsorção. Modelo de transferência de calor em leito de armazenamento de gás natural foi desenvolvido considerando simultaneamente a transferência de calor e equilíbrio de adsorção. A resolução deste modelo permitiu avaliar parâmetros relativos aos efeitos da evolução térmica do leito e como esta afeta a operação de armazenamento. Perfis de temperatura no interior do leito de armazenamento em função da posição radial e tempo de armazenamento foram obtidos considerando diferentes cenários de troca térmica pela parede do tanque (AU)

• Processo FAPESP: 04/14948-7 - Estudo da dinâmica de adsorção/dessorção de gás natural em carvão ativado em tanques de armazenamento
• Beneficiário: Manoel Orlando Alvarez Méndez
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado