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Title: Estudo da dinâmica de adsorção do etanol e a coadsorção do metanol-etanol com zeólitas 4A em uma coluna de leito fixo.
Other Titles: Study of ethanol adsorption dynamics and co-adsorption of methanol-ethanol with 4A zeolites in a fixed bed column.
???metadata.dc.creator???: SANTOS, Elba Gomes dos.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: ALSINA, Odelsia Leonor Sanchez de.
SILVA, Flávio Luiz Honorato da.
???metadata.dc.contributor.referee1???: CAVALCANTE JÚNIOR, Célio Loureiro.
???metadata.dc.contributor.referee2???: CARVALHO, Maria Wilma N. C.
Keywords: Adsorção - Processo de Separação;Novos Adsorventes Zeolíticos;Adsorção do Etanol;Planejamento Experimental - Metodologia;Modelo de Thomas;Curvas de Ruptura;Coadsorção do Metanol-Etanol - Zeólitas 4A;Adsorption - Separation Process;New Zeolitic Adsorbents;Ethanol Adsorption;Experimental Planning - Methodology;Thomas Model;Burst Curves;Co-Absorption of Methanol-Ethanol - Zeolites 4A
Issue Date: 18-Aug-2000
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SANTOS, Elba Gomes dos. Estudo da dinâmica de adsorção do etanol e a coadsorção do metanol-etanol com zeólitas 4A em uma coluna de leito fixo. 2000. 127f. (Dissertação de Mestrado em Engenharia Química), Curso de Mestrado em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal da Paraíba - Campus II Campina Grande - Brasil, 2000. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/6885
???metadata.dc.description.resumo???: A adsorção tornou-se um processo de separação bastante atraente nos últimos tempos, principalmente apos a descoberta dos novos adsorventes zeolíticos. Mas para que se possa projetar e otimizar equipamentos de adsorção, e imprescindível o conhecimento da dinâmica de adsorção dos componentes em sistema experimental. O estudo da dinâmica de adsorção do etanol e da co-adsorção do metanol-etanol em uma coluna de leito fixo de pellets zeolíticos do tipo 4A foi realizado atráves de curvas de ruptura, obtidas mediante analise de concentrações de etanol e metanol-etanol nas soluções efluentes do topo de uma coluna de leito fixo. A coluna de leito fixo possui 2,94 cm de diâmetro interno e sensores de temperatura na entrada e na saída do leito fixo, responsáveis pelo acompanhamento térmico durante todo o processo de adsorção e co-adsorção. Através do planejamento experimental do tipo fatorial 23 mais configuração estrela, com a realização de três experimentos no ponto central foi possível um estudo mais abrangente dos fatores operacionais, como concentração de entrada da solução, vazão de operação e altura do leito fixo dos pellets zeolíticos sobre o comportamento dinâmico das corridas experimentais. As condições experimentais foram: (a) concentração de entrada entre 2,5% a 12% em peso de etanol em tolueno e 2,5% a 5,7% em peso de metanol em etanol, (b) vazões de operação entre 2,5cmVs a 12,0cm3/s e (c) altura do leito fixo entre 6,6cm a 23,4cm. Para a analise das curvas de ruptura da adsorção do etanol foi utilizado o modelo de Thomas, aplicável a sistemas isotérmicos com isoterma de Langmuir. As curvas de ruptura experimentais se ajustaram bem as curvas do modelo de Thomas, apesar das simplificações feitas. Os valores da capacidade de adsorção obtidos a partir das curvas de ruptura são próximos aos obtidos em trabalhos anteriores, pelo método estático, com exceção dos realizados para alturas de leito fixo pequenas. As curvas de ruptura obtidas para o sistema metanol-etanol apresentam formato característico da co-adsorção sem inerte, mas com forte afastamento isotemico, com valores da capacidade de adsorção para o metanol maiores do que os obtidos para o etanol. Mediante analise estatística dos resultados experimentais, constatou-se que o parâmetro de entrada que mais influencia a adsorção do etanol e a altura do leito fixo, enquanto que para a co-adsorção do metanol, a variável que mais influencia e a concentração de metanol. na entrada do leito fixo, dentro da faixa de valores empregados.
Abstract: The use of adsorption as separation process has become more attractive the last years, mainly after the discovery of new adsorbents such as zeolites and other molecular sieves. In order to project and optimize adsorption equipment, the knowledge of the dynamics of adsorption of the components in experimental systems is very important. In this work, a study of the dynamics of adsorption of ethanol and the co-adsorption of methanol-ethanol solutions in a fixed bed column of 4A zeolite pellets has been made. Breakthrough curves were obtained by means o f analysis o f ethanol and methanol-ethanol concentrations in the effluents at the top of the bed. The column o f 2.94cm internal diameter had temperature sensors at the inlet and outlet of the fixed bed, to observe the thermal evolution during the process of adsorption and co-adsorption. In the order to get a more detailed study of the input variables, a 23 factorial experimental planning, plus star configuration with three experiments in the central point was employed. Influence o f input concentration of the solution, operational flow rate and height of the fixed bed on the dynamic behavior of the experimental runs was investigated. The experimental conditions were: (a) input concentrations ranging from 2.5 to 12.0% (w/w) ethanol in toluene and 2.5 to 5.7% method in ethanol; (b) flow rates ranging from 2.5cm3/s to 12.0cm3/s and (c) height of the fixed bed ranging from 6.6 to 23.4cm. The breakthrough curves of ethanol adsorption were analyzed by Thomas model, valid for isothermal systems and Langmuir equilibrium. The experimental data showed a good fitting with the model, in spite of the inherent simplifications o f the model. The values o f adsorption capacity of the 4A zeolites at the equilibrium calculated from the breakthrough curves showed a good agreement with those found in previous works, obtained by the static method, except for those obtained with smaller fixed bed heights. The breakthrough curves obtained for the methanol-ethanol system presented characteristic format of the co-adsorption without inert and strong isothermal deviation as expected. The methanol adsorption capacity was higher than that obtained for ethanol. Statistic analysis of the results showed that, under the employed experimental conditions, fixed bed height is the main parameter affecting ethanol adsorption while co-adsorption is mainly influenced by the input methanol concentration.
Keywords: Adsorção - Processo de Separação
Novos Adsorventes Zeolíticos
Adsorção do Etanol
Planejamento Experimental - Metodologia
Modelo de Thomas
Curvas de Ruptura
Coadsorção do Metanol-Etanol - Zeólitas 4A
Adsorption - Separation Process
New Zeolitic Adsorbents
Ethanol Adsorption
Experimental Planning - Methodology
Thomas Model
Burst Curves
Co-Absorption of Methanol-Ethanol - Zeolites 4A
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/6885
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