Processo PSA de CO2 em carvão ativado em dois sistemas em série: simulação usando ASPEN ADSIM

Abstract

Processos de adsorção envolvendo a captura e o sequestro de dióxido de carbono (do inglês CCS – Carbon Capture and Storage) vêm sendo objeto de diferentes estudos. Um dos problemas típicos analisados é a separação do CO2, a partir dos gases de queima emitidos em plantas energéticas. O intuito é obter o dióxido de carbono com maior pureza e recuperações, de forma que possa ser reaproveitado para outros processos, além da contribuição para mitigar o efeito estufa. A tecnologia PSA (do inglês – Pressure Swing Adsorption) em carvão ativado é uma das alternativas apresentadas para solucionar estes problemas. Adotou-se como referência um estudo experimental da literatura, que avaliou a adsorção em carvão ativado comercial da marca Calgon Carbon Filtrasorb 400 (denotado de F600-900) à temperatura de 323 K e pressão de 1 atm através de um leito fixo até o ponto de equilíbrio. Nove condições de processo de adsorção foram executadas para avaliar a purificação de CO2 de alimentação contendo fração molar 0,15 de dióxido de carbono, em sistema PSA para um ciclo completo. Também, determinou-se quando foi atingido o estado estacionário cíclico (do inglês CSS – Cyclic Steady State) passo que levou por volta de 20 ciclos para ser atingido. Através das simulações executadas encontrou-se a maior recuperação de 47,58% a uma pureza de 91,26% de CO2, tal processo teve produtividade de 4,35 mol·kg-1·h-1. Após esta determinação, a corrente de produto da simulação com maior recuperação foi levada a um segundo sistema, que estava em série com o primeiro. O resultado obtido foi 51,20% de recuperação, a uma pureza de 84,28% de CO2 e a produtividade de 0,52 mol·kg-1·h-1 para o conjunto dos dois sistemas. O uso de dois sistemas é recomendável para CO2 de alta pureza, o que já não acontece para altas recuperações.