Liquid aspersion efficiency quantification experiment: application in ladder-type distributors

O presente texto descreve um equipamento na escala-piloto e um método simples para comparar a eficiência de distribuidores de líquido. A técnica consiste basicamente em analisar a massa do líquido coletado em 21 tubos verticais de 52mm de diâmetro interno e 800 mm de comprimento dispostos em arranjo quadrático colocados abaixo do distribuidor. Uma manta acrílica que não dispersa o líquido com 50 mm de espessura foi fixada entre o distribuidor e o banco de tubos para evitar respingos. Como exemplo de aplicação foram realizados ensaios com nove distribuidores do tipo espinha de peixe de 4 tubos paralelos cada, para uma coluna com 400 mm de diâmetro. Variaram-se o número (n) de furos (95, 127 e 159 furos/m²), o diâmetro (d) dos furos (2, 3 e 4 mm) e as vazões (q) de (1,2; 1,4 e 1,6m³/h). A melhor eficiência de espalhamento pelo menor desvio-padrão foi obtida com n de 159, d de 2 e q de 1,4 indicando as limitações de regras práticas de projeto. A pressão (p), na entrada do distribuidor, para essa condição, foi de apenas 51000 Pa (0,51 kgf/cm²) e a velocidade média (v) em cada orifício foi de 6,3 m/s.This paper describes a device developed on the pilot scale and a simple approach to compare liquid distributor efficiencies. The technique consists basically of analyzing the mass of the liquid collected in 21 vertical pipes measuring 52 mm in internal diameter and 800 mm in length placed in a quadratic arrangement and positioned below the distributor. A 50 mm thick acrylic blanket that does not disperse liquids was placed between the distributor and the pipe bank to avoid splashes. Assays were carried out with ladder-type distributors equipped with 4 parallel pipes each for a column measuring 400 mm in diameter as an example of the application. The number (n) of orifices (95, 127, and 159 orifices/m²), orifice diameter (d) (2, 3, and 4 mm) and the flowrate (q) (1.2; 1.4; and 1.6 m3/h) were varied. The best spread efficiency, which presented the lowest standard deviation, was achieved with 159 orifices, 2 mm and 1.4 m³/h. The pressure (p) at the distributor's inlet for this condition was only 51000 Pa (0.51 kgf/cm²), while the average velocity (v) was 6.3 m/s in each orifice. These results show some limitations of the practical rules used in distributor designs

Operação periódica de um leito gotejante de carvão ativado para redução da emissão do poluente atmosférico SO2 com geração de ácido sulfúrico.

A laboratory-scale investigation of SO2 scrubbing was carried out in a 77.92mm (diameter) × 80.00mm trickle bed with 2.00-2.36mm activated carbon particles using continuous and periodically interrupted liquid flows. The effects of cycle period (10 and 20 minutes), cycle split (0.1, 0.2 and 0.3), superficial gas velocity (20, 40 and 60mm/s), and superficial liquid velocity (2mm/s) on SO2 removal and sulfuric acid production were investigated using a simulated flue gas containing SO2 at 500, 1,000 and 1,500ppm. The average removal efficiency of the periodic operation varied from 40 to almost 100%. The major variables controlling periodic operation performance were found to be the superficial gas velocity and the SO2 concentration. The extent of SO2 removal increased with decreasing cycle period and increasing split. Continuous operation runs achieved practically 100% scrubbing efficiency in all tests performed. Sulfuric acid production rates ranged from 0.649×10-8 to 0.256×10-7mol/g catalyst.s. The concentration of sulfuric acid produced was proportional to both the initial SO2 concentration and the gas superficial velocity. Some sulfuric acid production rates data for periodic operation overlapped those obtained in continuous liquid flow experiments. The advantage for the periodic operation was the higher acid concentrations produced and the lower pressure drops across the trickle bed without carbon losses. However, sulfuric acid production should not be regarded as an end in itself for the periodic operation, as the main goal of this gas treatment route is the removal of sulfur dioxide.Universidade Federal de Minas GeraisO desempenho dos modos periódico e contínuo de operação para o tratamento de uma mistura gasosa de SO2 em ar foi analisado utilizando-se um reator de aço inox, em escala de bancada de 77,92mm de diâmetro interno, contendo leito fixo de carvão ativado de 80,00mm de altura, com partículas de 2,00 a 2,36mm. Foram obtidas as eficiências médias de remoção do gás e as concentrações de ácido sulfúrico produzido nas soluções líquidas de saída, em função da concentração inicial de SO2 (500, 1.000 e 1.500ppm), da velocidade superficial do gás (20, 40 e 60mm/s), da velocidade superficial do líquido (2mm/s) e, no caso da operação periódica, da duração dos ciclos (períodos de 10 e 20 minutos) e da fração de descarga (0,1, 0,2 e 0,3). A eficiência média de remoção da operação periódica variou de 40 a aproximadamente 100%. O desempenho do processo sofreu maior influência da variação da velocidade superficial do gás e de sua concentração inicial. A remoção do dióxido de enxofre foi mais efetiva ao se diminuir o período e se aumentar a fração de descarga. Com a operação contínua foram obtidas eficiências médias de remoção de aproximadamente 100% em todos os casos. As taxas de produção de ácido sulfúrico variaram entre 0,649×10-8 e 0,256×10-7mol/g catalisador.s. Em alguns casos, a operação periódica foi responsável por taxas de produção de ácido sulfúrico maiores que as da operação em estado estacionário. A concentração de ácido produzido foi proporcional à concentração inicial e à velocidade superficial do gás. Os resultados indicam que a vantagem da interrupção periódica do escoamento de líquido é o potencial para produção de ácido sulfúrico mais concentrado com menor perda de carga no leito sem perdas expressivas de carvão. Porém, a produção de ácido sulfúrico não deve ser encarada como um fim em si para a operação periódica, uma vez que o principal objetivo dessa via de tratamento do gás é o abatimento do dióxido de enxofre