Adsorção de compostos sulfurados e nitrogenados do óleo diesel em coluna de carvão ativado

Abstract

Resumo: A poluição gerada pela queima de combustíveis fósseis dos veículos automotivos vem despertando preocupações nos últimos anos. Legislações mais restritivas, que visam à minimização do enxofre dos combustíveis, têm incentivado à comunidade científica na busca de processos complementares aos processos atuais, que permitam a adequação às novas exigências e minimizem o teor de enxofre nos combustíveis. Neste estudo, buscou-se avaliar a dessulfurização e a desnitrogenação do diesel por meio da adsorção, avaliando sua utilização como um processo complementar aos processos atualmente utilizados nas refinarias. Dois carvões ativados comerciais de coco de babaçu foram avaliados quanto à capacidade de adsorção frente aos compostos sulfurados e nitrogenados do diesel comercial e carga sintética. Ambos foram avaliados na sua forma original e impregnados com solução aquosa de CuCl220. As características texturais dos carvões originais e impregnados também foram avaliadas, na qual observou-se que a impregnação reduz a área específica dos carvões, assim como a área e volume de microporo, porém promove o aumento da remoção de enxofre e nitrogênio do diesel. A partir do teste preliminar de adsorção em batelada, o carvão denominado CAC3 foi selecionado para estudo em leito fixo, na sua forma original e impregnado com CuCl, com o objetivo de avaliar a capacidade adsortiva em um sistema dinâmico, além da porosidade, densidade de empacotamento e tempo de saturação, utilizando diesel comercial e carga sintética. Utilizando um leito de 55 cm do CAC3 na sua forma original, foi possível reduzir em aproximadamente 73% a concentração de enxofre e 84% do nitrogênio do diesel comercial nos primeiros pontos amostrais do diesel efluente da coluna. Já com o carvão impregnado nos primeiros pontos, a redução da concentração de enxofre obtida foi de 93,4%. Após 16 h de corrida, a concentração de nitrogênio encontrava-se em 60 ppm (C/C= 0,25), evidenciando a elevada capacidade adsortiva do carvão impregnado pelos nitrogenados. O carvão CAC3 impregnado e não impregnado apresentou zonas de transferência de massa alongadas e tempos de saturação superiores a 10 h, o que pode ser atribuído a adsorções competitivas entre os diferentes compostos presentes no diesel. A capacidade adsortiva para os nitrogenados foi superior aos sulfurados com diesel comercial e carga sintética, sendo que com a carga sintética a capacidade dos nitrogenados foi aproximadamente cinco vezes superior à dos sulfurados. Testes de regeneração foram preliminarmente realizados em batelada, utilizando solventes distintos. O tolueno foi selecionado para os testes em leito fixo, pois foi o solvente que proporcionou a maior recuperação da capacidade adsortiva. A temperatura de dessorção foi otimizada em 40 ºC e então cinco adsorções consecutivas foram realizadas. A redução mais acentuada no reuso em ciclos foi obtida entre a primeira e a segunda adsorção, porém com o aumento do número de adsorções, a redução foi sendo minimizada. Após a quinta adsorção ainda foi possível remover 28% do enxofre presente no diesel com o carvão original e 70% do nitrogênio utilizando o carvão impregnado. Além disso, com a dessorção em leito fixo foi possível remover praticamente todo o enxofre e o nitrogênio dos carvões com um tempo inferior a duzentos minutos de regeneração

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