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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2018.tde-27022018-080456
Documento
Autor
Nome completo
Armando Zanone
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2017
Orientador
Banca examinadora
Paiva, José Luis de (Presidente)
Cekinski, Efraim
Ribeiro, Luciano Gonçalves
Título em português
Estudo do processo de dessorção de CO2 da mistura 2-amino-2-metil-1-propanol e piperazina carbonatada.
Palavras-chave em português
Aminas
Dessorção
Dióxido de carbono
Infravermelho
Quimiometria
Resumo em português
O trabalho visa o estudo do processo de dessorção química de CO2 em solução aquosa da mistura das aminas 2-amino-2-metil-1-propanol (AMP) e piperazina (PZ) carbonatadas. Uma simulação em Aspen Hysys® foi realizada de forma a avaliar o processo de captura de CO2, sendo possível reduzir as emissões de CO2 em 79 % em comparação a um mesmo sistema de queima de butano produzindo a mesma quantidade de energia. O processo de dessorção foi realizado em uma coluna de parede molhada com promotor de película de 49 cm de comprimento e 2,2 cm de diâmetro. O processo foi monitorado de forma online por meio da técnica de espectroscopia de infravermelho integrada com a calibração multivariada, que permitiu a quantificação de AMP e PZ livres, CO2 em todas suas formas químicas, mono e dicarbamato de PZ, e bicarbonato. Os ensaios de dessorção foram realizados a pressão atmosférica (0,93 atm) e nas temperaturas de 50, 60 e 70 °C, com vazão de líquido de 3,478 mL.s-1. A vazão de ar seco variou entre os experimentos de 87,5 a 120 mL.s-1. Para cada temperatura estudaram-se quatro soluções aquosas de AMP e PZ, com as seguintes concentrações %m/m de AMP/%m/m PZ: 30/0, 25/5, 20/10 e 0/15. O coeficiente individual de transporte de massa na fase líquida apresentou influência das concentrações de PZ na mistura com AMP, sendo maior quanto maior a concentração de PZ, porém para a PZ pura apresentou o menor valor. Este coeficiente decresce com o aumento do loading (?) de CO2 no líquido (mol de CO2 por mol de amina na solução inicial). A temperatura não apresentou uma influência significativa nos valores do coeficiente individual da fase líquida. O coeficiente de transferência de massa do filme líquido está na faixa de 3,12×10-10 a 1,32×10-5 mol.Pa-1.m-2.s-1, para loadings (?) de CO2 no líquido variando de 0,18 to 0,9 e soluções de AMP (0 - 30 %m/m) e de PZ (0 - 15 %m/m).
Título em inglês
Study of CO2 desorption process of the carbonated 2-amino-2-methyl-1propanol and piperazine mixture.
Palavras-chave em inglês
Amines
Chemometrics
CO2
Desorption
Infrared
Resumo em inglês
The work aims to study the chemical desorption process of CO2 in an aqueous solution of 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) and piperazine (PZ) carbonated blend. An Aspen Hysys® simulation was carried out to evaluate the CO2 capture process, which allowed to reduce CO2 emissions by 78.9 % for the same butane combustion process producing the same energy. The desorption process was performed on a wet wall column with 49 cm long and 2.2 cm diameter film promoter. The process was online monitored by infrared spectroscopy integrated with a multivariate calibration, which allowed the quantification of free AMP and PZ, CO2 in its all chemical forms, PZ mono- and dicarbamate, and bicarbonate. The desorption tests were performed at atmospheric pressure (0.93 atm) and at temperatures of 50, 60 and 70 ° C, with a liquid flow rate of 3.478 mL.s-1. The dry air flow varied between the experiments from 87.5 to 120 mL.s-1. For each temperature, four aqueous solutions of different concentrations of AMP and PZ were evaluated, with %w/w de AMP/%w/w PZ: 30/0, 25/5, 20/10 and 0/15. The individual transport coefficient in the liquid phase was influenced by the concentration of PZ in the mixture with AMP, the higher the PZ concentration, the higher the PZ concentration. This coefficient decreases with increasing loading (?) of non-liquid CO2 (mole of CO2 per mole of amine in the initial solution). A temperature did not show a significant influence on the values of the individual coefficient of the liquid phase. The liquid film mass transfer coefficient encountered were in the range of 3.12×10-10 to 1.32×10-5 mol.Pa-1.m-2.s-1, for loadings varying from 0.18 to 0.9 and solutions of AMP (0 - 30 wt%) and of PZ (0 - 15 wt%).
 
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Data de Publicação
2018-02-27
 
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