Estudo cinético para adsorção das parafinas C 11, C 12 e C 13 em zeólita 5A.

Documentos relacionados
ESTUDO CINÉTICO PARA ADSORÇÃO DO SISTEMA UNDECANO/ISODODECANO EM ZEÓLITA 5 A

DETERMINAÇÃO DE COEFICIENTES DE DIFUSÃO DAS PARAFINAS C 11, C 12 E C 13 EM ZEÓLITA 5A

PRODUÇÃO DE ETANOL ENRIQUECIDO UTILIZANDO ADSORÇÃO EM FASE LÍQUIDA COM MULTIESTÁGIOS OPERANDO EM BATELADA E ALTA EFICIÊNCIA DE ENERGIA

Resumo. Luciana de Jesus Barros; Layne Sousa dos Santos. Orientadores: Elba Gomes dos Santos, Luiz Antônio Magalhães Pontes

Albert Frederico Barbosa Bittencourt (PIBIC/CNPq/FA/UEM), Maria Angélica Simões Dornellas de Barros (Orientadora),

ESTUDO COMPARATIVO ENTRE A DIATOMITA E VERMICULITA NO PROCESSO DE ADSORÇÃO VISANDO APLICAÇÃO NO TRATAMENTO DE ÁGUAS PRODUZIDAS

DESSULFURIZAÇÃO ADSORTIVA DO CONDENSADO ORIUNDO DA PIRÓLISE DE PNEUS INSERVÍVEIS

ADSORÇÃO MULTICOMPONENTE DE CO2 E CH4 EM CARBONO ATIVADO PARA PROCESSOS DE PURIFICAÇÃO DE BIOGÁS

Utilização de lama vermelha tratada com peróxido de BLUE 19

2 o CONGRESSO BRASILEIRO DE P&D EM PETRÓLEO & GÁS

PROMOVE- PROCESSOS DE SEPARAÇÃO. Extração

Cromatografia em Camada Delgada (CCD) Caio César Furuno Carlos Gabriel Gibelli Fernando José Meira da Silva

PQI-2321 Tópicos de Química para Engenharia Ambiental I

ADSORÇÃO DA PARAFINA C 12 EM COLUNA DE LEITO FIXO DE ZEÓLITA 5A

Física Aplicada 2016/17 MICF FFUP ADSORÇÃO DE LÍQUIDOS EM SUPERFÍCIES SÓLIDAS

Cromatografia em Camada Delgada (CCD) Caio César Furuno Carlos Gabriel Gibelli Fernando José Meira da Silva

Destilação etanólica

ESTUDO DA ADSORÇÃO DE CHUMBO UTILIZANDO COMO ADSORVENTE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR ATIVADO

EFEITO DA TEMPERATURA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA NA ADSORÇÃO DE CORANTE REATIVO

Introdução Adsorventes Equilíbrio de Adsorção Operações de Adsorção Equipamentos. Adsorção. Rodolfo Rodrigues. Universidade Federal do Pampa

PROJETO DE SEDIMENTADOR CONTÍNUO A PARTIR DE ENSAIOS DE PROVETA COM SUSPENSÃO DE CARBONATO DE CÁLCIO UTILIZANDO O MÉTODO DE TALMADGE E FITCH

REMOÇÃO DO ÓLEO DA ÁGUA PRODUZIDA SINTÉTICA UTILIZANDO BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR COMO ADSORVENTE

PROCESSOS QUÍMICOS DE SEPARAÇÃO

INFLUÊNCIA DA PRESENÇA DE SAIS NA ADSORÇÃO DO CORANTE VERMELHO PROCION UTILIZANDO ALUMINA ATIVADA

CAPITULO 3. Generalidades sobre os combustíveis. Eng. Julio Cesar Lodetti Volvo Powertrain

Estudo da cinética de adsorção de o-xileno em Si-MCM-41

Avaliação da capacidade de adsorção de CO 2 em zeólitas 13X e 5A através do Método Gravimétrico

ESTUDO DA PRODUÇÃO DE ETANOL ANIDRO UTILIZANDO A ADSORÇÃO EM MATÉRIA PRIMA RENOVÁVEL COMPARANDO A EFICIÊNCIA DE ENERGIA COM A DESTILAÇÃO CONVENCIONAL

Do crude ao GPL e aos fuéis: destilação fraccionada e cracking do petróleo O Petróleo

INTERFACE SÓLIDO - LÍQUIDO

AULA 5 Adsorção, isotermas e filmes monomoleculares. Prof a Elenice Schons

ESTUDO DA SOLUBILIDADE DO PARACETAMOL EM ALGUNS SOLVENTES UTILIZANDO O MODELO NRTL

2 Procedimento experimental

Estudo Físico-Químico dos Gases

Eixo Temático ET Tratamento de Efluentes Sanitários e Industriais

PETRÓLEO Métodos Analíticos empregados em PETRÓLEO

ESTUDO DO PROCESSO DE PURIFICAÇÃO DE BIODIESEL DE CANOLA POR ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVADO

UTILIZAÇÃO DE MODELOS PARA CORRELACIONAR DADOS EXPERIMENTAIS DE SOLUBILIDADE DO FERTILIZANTE NITROGENADO UREIA EM MISTURAS HIDRO-ALCOÓLICAS

UTILIZAÇÃO DA FULIGEM DE BAGAÇO DE CANA-DE- AÇÚCAR COMO ADSORVENTE DE POLUENTES ORGÂNICOS

AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DO CARVÃO VEGETAL NA ADSORÇÃO DE PETRÓLEO EM TOLUENO

CAPITULO 3. Generalidades sobre os combustíveis. Eng. Julio Cesar Lodetti Volvo Powertrain

ESTUDO DE EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO DE COMPOSTOS SULFURADOS EM CARBONO ATIVADO ATRAVÉS DA CROMATOGRAFIA EM HEADSPACE

DESEMPENHO DE PENEIRA MOLECULAR NA DESIDRATAÇÃO DE ÁLCOOL ETÍLICO

1. INTRODUÇÃO Equilíbrio Líquido-vapor. V. A. de ABREU 1, A. T. SANTOS 1, W. R. O. PIMENTEL 1 e A. K. BRAGA 1

Estudo Físico-Químico dos Gases

REMOÇÃO DE DICLOFENACO DE POTÁSSIO USANDO CARVÃO ATIVADO COMERCIAL COM ALTA ÁREA DE SUPERFÍCIE

Regulamenta a atuação do profissional da Química em relação a cadeia produtiva de gases medicinais.

ESTIMAÇÃO DO COEFICIENTE DE ATIVIDADE DE UM SISTEMA BINÁRIO EM EQUÍLIBRIO LÍQUIDO-VAPOR UTILIZANDO O MÉTODO UNIFAC

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI

Neste caso, diz-se que a reação é de primeira ordem, e a equação pode ser resolvida conforme segue abaixo:

XX SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ENGENHARIA QUÍMICA LOQ 4017 OPERAÇÕES UNITÁRIAS EXPERIMENTAL II

ESTUDO COMPARATIVO DE MODELOS DE COEFICIENTES DE ATIVIDADE DA FASE LÍQUIDA PARA SEPARAÇÃO DA MISTURA ETANOL-ÁGUA

AJUSTE DE DADOS EXPERIMENTAIS DA SOLUBILIDADE DA UREIA EM SOLUÇÕES DE ISOPROPANOL+ÁGUA COM O USO DE EQUAÇÕES EMPÍRICAS

DETERMINAÇÃO DA SOLUBILIDADE DE UREIA EM MISTURAS ETANOL-ÁGUA EM TEMPERATURAS DE 278,15 A 333,15 K

Faculdade de Engenharia Química (FEQUI) Operações Unitárias 2 4ª Lista de Exercícios (parte B Extração Líquido-Líquido)

ANÁLISE ESTATÍSTICA E CURVA DE SUPERFÍCIE DOS RENDIMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE DO ÓLEO DE PINHÃO MANSO

SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE DESASFALTAÇÃO A PROPANO

Adsorção de Solução. ( é um fenômeno de superfície e é relacionada a tensão superficial de soluções )

Uso de vermiculita revestida com quitosana como agente adsorvente dos íons sintéticos de chumbo (Pb ++ )

Temperaturas de adsorção de um leito poroso de sílica gel

ESTUDO DA ADSORÇÃO E DESSORÇÃO DO CORANTE AZUL REATIVO BF-5G EM CARVÃO ATIVADO DE OSSO

AVALIAÇÃO ECONÔMICA DE PROCESSOS DE CAPTURA DE CO 2 POR ADSORÇÃO A PARTIR DE GASES DE PÓS- COMBUSTÃO

ELEMENTOS DE TERMODINÂMICA

USO DE PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL NA OTIMIZAÇÃO DAS VARIÁVEIS DO PROCESSO DE ADSORÇÃO COM TURFA PARA REMOÇÃO DA TURBIDEZ DE EFLUENTE OLEOSO

PROMOVE NOÇÕES DA CADEIA DE PETRÓLEO

ESTUDO DA REMOÇÃO DE CORANTES REATIVOS PELO PROCESSO DE ADSORÇÃO USANDO ARGILA CHOCOBOFE IN NATURA

Catálise heterogênea. Catalisador sólido. Reação na interface sólido-fluido

T constante 0 1 X 1. líquido. Líquido + vapor. vapor X 1

Cromatografia Gasosa. Cromatografia Gasosa. Fundamentos. Histórico da Cromatografia 9/1/15. Introdução às Técnicas Cromatográficas.

O que é a Adsorção num sólido?

EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO DE C11 e C12 SOBRE O SAPO-18 E A ZEÓLITA NaCaA

Diretoria de Ciências Exatas. Laboratório de Física. Roteiro 02. Física Geral e Experimental III 2014/1

DESCONTAMINAÇÃO DE CORPOS D ÁGUA UTILIZANDO MESOCARPO DE COCO EM SISTEMA DE LEITO DIFERENCIAL, VISANDO A REMOÇÃO DE DERIVADOS DE PETRÓLEO

COMISSÃO PERMANENTE DE SELEÇÃO COPESE PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO PROGRAD PISM III- TRIÊNIO PROVA DE QUÍMICA

FÍSICA DAS SUPERFÍCIES

ANÁLISE ESTATÍSTICA E CURVA DE SUPERFÍCIE DOS RENDIMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE DO ÓLEO DE PINHÃO MANSO

ADSORÇÃO EM COLUNA DE CARVÃO ATIVADO

ESTUDO REOLÓGICO DE MICROEMULSÕES UTILIZADAS PARA RECUPERAÇÃO DE PETRÓLEO

Introdução. Os compostos que não são classificados como hidrocarbonetos concentram-se nas frações mais pesadas do petróleo.

6 Viscosidade de frações pesadas de petróleo

QFL1343 FÍSICO- QUÍMICA III 2019

Estudo Estudo da Química

ADSORÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS LIVRES PRESENTES EM BIOCOMBUSTÍVEIS EMPREGANDO LAMA VERMELHA ATIVADA TERMICAMENTE COMO ADSORVENTE

Adsorção do corante Rodamina B de soluções aquosas por zeólita sintética de cinzas pesadas de carvão

DETERMINAÇÃO DOS PARÂMETROS TERMODINÂMICOS DO SISTEMA ÁGUA-ETANOL-FRUTOSE VIA DESTILAÇÃO DIFERENCIAL

Módulo 04 Picnometro com sólidos

ADSORÇÃO. PMT Físico-Química para Engenharia Metalúrgica e de Materiais II - Neusa Alonso-Falleiros 1

Adsorção em interfaces sólido/solução

VARIAÇÃO DAS PROPRIEDADES DE UM FLUÍDO DE PERFURAÇÃO COM BIODIESEL COM O TEMPO E A TEMPERATURA.

Roteiro das Práticas 1 a 3

ESTUDO DA CINÉTICA DA HIDRÓLISE ÁCIDA DO ACETATO DE ETILA.

DESENVOLVIMENTO DO PROCEDIMENTO ÓTIMO DA PARTIDA DE UM SISTEMA DE COLUNAS DE DESTILAÇÃO TERMICAMENTE ACOPLADAS

CORANTE REATIVO VERMELHO REMAZOL RGB EM CARVÃO ATIVADO COMERCIAL E LODO GASEIFICADO PROVENIENTE DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTE TÊXTIL

Laboratório de Análise Instrumental

INVESTIGAÇÃO DOS POSSÍVEIS SÍTIOS DE ADSORÇÃO DE Cd +2 E Hg +2 EM SOLUÇÃO AQUOSA

Química FUVEST ETAPA. Resposta QUESTÃO 1 QUESTÃO 2

CINÉTICA DE EVAPORAÇÃO DO ÓXIDO DE ZINCO. N. Duarte 1, W.B. Ferraz 2, A.C.S.Sabioni 3. Universidade Federal de Ouro Preto Ouro Preto, Brasil

Transcrição:

Estudo cinético para adsorção das parafinas C 11, C 12 e C 13 em zeólita 5A. Alunos: Amon de Abreu Brito e Luciano Sampaio dos Santos Orientadores: Luiz Antônio Magalhães Pontes e Elba Gomes dos Santos RESUMO Para a produção das parafinas lineares no estado da Bahia, tem-se uma planta industrial, que visa preparar a matéria-prima para a produção do linear alquil-benzeno LAB, utilizado para a fabricação de detergentes biodegradáveis. Dentre os problemas de produção e especificação apresentados por este sistema, tem-se que os materiais adsorventes utilizados atualmente estão no final da sua vida útil. Desta forma, este trabalho tem como objetivo, a obtenção de dados cinéticos para a adsorção das parafinas na faixa de C 11 a C 13, em zeólita 5A.

1.0. Introdução O petróleo produzido no Estado da Bahia apresenta um elevado teor de componentes parafínicas, fazendo com que a Refinaria Landulfo Alves RLAM seja a única no país, a produzir especialidades parafínicas. Durante o refino deste tipo de petróleo, ocorre a separação de diferentes correntes, sendo uma delas, ricas em parafinas lineares, as quais apresentam um maior valor de mercado que os combustíveis produzidos na mesma faixa de destilação. Nas correntes de parafinas com 10 a 13 átomos de carbono, tem-se a parafina C 12, que é a matéria-prima para a obtenção do LAB (Linear Alquilbenzeno), precursor dos detergentes biodegradáveis. Vários processos de separação são utilizados para a obtenção das parafinas lineares, mas nos últimos anos, a adsorção tem se apresentado como uma alternativa viável, para a separação de componentes químicos e uma mistura fluída (em fase vapor ou liquida). A adsorção pode ser definida como um processo físico-químico no qual determinados componentes de uma fase fluída são transferidos para a superfície de um sólido adsorvente. Para completar a separação, o constituinte adsorvido deve então ser removido do sólido. A utilização do fenômeno de adsorção para promover a separação de um ou mais componentes de uma mistura tem se mostrado vantajosa em diversas situações, especialmente quando a utilização da destilação convencional conduz a um número muito elevado de estágios. No processo de separação, por adsorção, as parafinas lineares são separadas das moléculas ramificadas, cíclicas e aromáticas, através da adsorção seletiva. (Miano, 1986; Ruthven, 1984).

Os materiais adsorventes utilizados na separação das parafinas lineares são as peneiras moleculares microporosas, com dimensões de poros entre 4,2 Å e 4,6 Å. As moléculas lineares de parafinas possuem dimensões de poros de 4,2 Å sendo então adsorvidas por estes materiais. As moléculas ramificadas, cíclicas e aromáticas, por possuírem diâmetro de poros maiores que 4,6 Å serão excluídas (Miano 1986; Eder e Lercher, 1996; Sun et al., 1996). Dentre os problemas de produção e especificação apresentados por este sistema, tem-se que os materiais adsorventes utilizados atualmente estão no final da sua vida útil. Desta forma, a obtenção de dados cinéticos destes materiais se torna importantes, de forma a compará-los com novos materiais que poderão ser desenvolvidos, em substituição aos anteriores. Desta forma, este trabalho apresenta como objetivo principal a obtenção de dados cinéticos para a adsorção das parafinas na faixa de C 11 a C 13, utilizando a zeólita 5A, para comparação com outros materiais adsorventes. 2.0. Experimental 2.1. Tratamento do adsorvente Antes da utilização do material adsorvente nos testes cinéticos, procedia-se o tratamento térmico da peneira molecular, para a eliminação da água ou outros componentes adsorvidos em experimentos anteriores. Para a realização deste tratamento, uma amostra de zeólita 5A era colocada dentro de uma mufla, sem corrente de ar, a uma temperatura de 100 C por 1 hora, com aumento de 100 C a cada hora até atingir a temperatura de 500 C, permanecendo nestas condições por 4 horas.

Após o tratamento, amostra foi colocada em um dessecador até atingir a temperatura ambiente e então utilizada para obtenção dos dados experimentais. Tendo como um objetivo um estudo mais abrangente das variáveis de entrada sobre os valores de capacidade de adsorção do material adsorvente para as parafinas lineares, de forma organizada, com um número mínimo de experimentos, foi realizado um planejamento fatorial experimental. As variáveis de entrada estudadas foram: concentração, quantidade de zeólita, temperatura e rotação. O planejamento fatorial experimental utilizado foi do tipo 2 4 com a realização de 2 experimentos no ponto central, para garantir a reprodutibilidade dos dados experimentais. A Tabela 2 ilustra os valores reais e os níveis das variáveis de entrada que foram utilizadas para cada parafina estudada. Tabela 2. Valores reais e níveis do planejamento experimental 2 4 com 2 experimentos no ponto central Variáveis de entrada Nível (-1) Nível (0) Nível (+1) Concentração de parafinas (mg/l) 10 20 30 Quantidade de adsorvente (g) 1,0 3,0 5,0 Temperatura do experimento ( C) 30 45 60 Rotação do sistema (rpm) 90 105 120 As n parafinas utilizadas neste trabalho foram: undecano (Alfa Aesar, 99%), dodecano (Fisher Chemmicals, 99,5%) e tridecano (Alfa Aesar, 99%), juntamente com o inerte, ciclohexano (Merck, 99,5%). Os testes para a obtenção dos dados cinéticos foram realizados em fase líquida. As amostras eram preparadas em frascos volumétricos, de 25 ml, com tampa apropriada, com

uma mistura liquida de 20 ml de parafina diluída com um componente inerte, juntamente com uma quantidade determinada do adsorvente. Após a preparação das amostras, estas eram colocadas em um banho termostatizado, por um período total de 3 horas. Em intervalos de tempos regulares, alíquotas da solução eram retiradas e analisadas por cromatografia gasosa, utilizando um cromatógrafo VARIAN, modelo CP 3800, com coluna capilar de metil-silicone. Os resultados da quantidade de n-parafina adsorvida na fase sólida foram obtidos pela aplicação de um balanço de massa, conforme descrito na equação 1 (1). M f C 0 C q = (1) M S C 0 Onde C 0 é a concentração inicial da parafina (C 11, C 12 ou C 13 ), na solução, C a concentração final, M f é a massa da solução e M s é a massa do adsorvente utilizado. Resultados e Discussão As Figuras 1 (a), (b), (c), (d) e (e) ilustram os resultados obtidos para as parafinas C 11 a C 13 em zeólita 5A, em diferentes condições experimentais. Os valores de capacidade de adsorção obtidos, para cada parafina, estão ilustrados na Tabela 2.

Figura 1. Curvas cinéticas para adsorção das parafinas C11, C12 e C13

Tabela 2. Condições experimentais e valores das capacidades de adsorção obtidos para cada parafinas estudadas. Concentração (%) Quantidade de zeólita (g) Temperatura ( C) Rotação (rpm) Capacidade de adsorção, q (g/100g) C 11 C 12 C 13 10 1,0 30 90 14,2 16,0 17,8 30 1,0 30 90 13,8 15,8 17,5 30 3,0 30 90 14,0 16,0 18,0 30 3,0 60 90 8,2 10,0 12,3 30 3,0 60 120 7,8 9,8 11,8 Os valores das curvas cinéticas foram ajustados, tendo como base uma equação empírica, ilustrada na equação (2), adaptada para representar a cinética de adsorção das parafinas na zeólita 5A, onde verificou-se um bom ajuste para a adsorção monocomponentes, com desvios médios inferiores a 1,0%. q st q = (2) K + t Pode-se verificar nas Figuras 1(a) e (b), e na Tabela 2, que variações na concentração inicial de parafinas não alteraram os valores da capacidade de adsorção. Este mesmo comportamento também não foi observado quando variou-se a quantidade de zeólita utilizada, Figuras 1 (b) e (c). Observando as Figuras 1 (c) e (d), pode-se verificar que, variações na temperatura de operação de 30 C para 60 C provocaram uma diminuição dos valores de capacidade adsorvidos, para a zeólita 5A. Este comportamento deve-se ao fato de que, como a adsorção é um processo exotérmico, um aumento da temperatura desloca o equilíbrio para a fase liquida do sistema, fazendo com que as moléculas se desprendam do sólido adsorvente. Já a variável rotação, como observado nas Figuras 1 (d) e (e), não apresentou variações significativas nos valores adsorvidos, para todas as parafinas estudadas.

Os dados cinéticos obtidos estão de acordo com os dados de equilíbrio, obtidos para as parafinas lineares em zeólita 5A estão de acordo com os encontrados na literatura (Markovska, 1999; Roberts, et al., 1967; Sundstrom et al., 1968). 4.0. Conclusões Através dos experimentos foi possível obter valores de capacidade de adsorção das parafinas C 11, C 12 e C 13, em zeólita 5A. Pelos resultados obtidos, observou-se que os dados da cinética de adsorção das parafinas C 11 a C 13 mostraram um bom ajuste a equação de Michaelis-Menten, adaptada para a cinética de adsorção. Diante destes resultados, observa-se uma diminuição dos valore de capacidade de adsorção das parafinas lineares com o aumento da temperatura do sistema. Este comportamento pode ser explicado pela natureza exotérmica do processo de adsorção, uma vez que o aumento da temperatura do meio favorece o deslocamento do equilíbrio para a fase liquida do sistema. Outro fato também verificado neste trabalho foi que variações da concentração inicial de parafinas na solução, quantidade de zeólita 5A, e rotação do sistema experimental não alteraram os valores de capacidade de adsorção obtidos, para todas as parafinas estudadas. Os resultados obtidos neste trabalho servirão para comparação com os resultados obtidos utilizando outros materiais adsorventes, de forma a obter o material mais adequado para a separação de parafinas lineares.

Agradecimentos Os autores agradecem a PETROBRAS, ao CNPq e a FAPESB pelo apoio financeiro ao projeto 5.0. Referências Bibliográficas Carmo, M. J., Gubulin, J. C.; Ethanol-Water adsorption on commercial 3A zeolite kinetic and thermodynamic, Bra. J. Chem. Eng. Data, vol 14, n 3, 1997. Markovska, L. T., Meshko, V. D., Kiprijanova, R. T. Modelling of microporous diffusion of n-paraffins in zeolite 5A. J. Chem. Korean., Vol 16, pp 285-291, 1999. Roberts., P. V., YORK., R., - Adsorption of normal paraffins from binary liquid solutions by 5a molecular sieve adsorbent I&EC Process Design and Development vol. 6 no. 4 October 1967 Sundstrom, D. W., Krautz, F.G. - Equilibrium Adsorption of liquid Phase Normal Paraffins on Type 5A Molecular Sieves. J. Chem. Eng. Data, 1968.