Este trabalho amplia o conhecimento dos processos de absorção de CO2 em água
empregando-se um sistema de microrreação. Esse processo apresentou uma eficiência significativa de remoção utilizando água e maior ainda utilizando MEA como solvente nas condições de temperatura ambiente e pressão atmosférica. Isso ocorre devido os microrreatores apresentarem uma relação área superficial / volume elevada, o qual promove uma maior interação entre os reagentes favorecendo, assim, um maior rendimento, seletividade e eficiência energética da reação.
Entre as conclusões obtidas pode-se citar:
1- O regime de fluxo predominante para a faixa de condição operacional utilizada em um sistema gás-água foi o slug, que apresenta bolhas de gás alternadas com slugde líquido.
2- O microrreator MJT apresentou melhor resultado na absorção de CO2 em uma
pressão de 1 bar e temperatura ambiente, utilizando água como solvente. Esse microrreator apresentou uma eficiência de remoção de 98,46% com uma concentração de 95% de CO2 na mistura de entrada e quando se utilizou 60%
de CO2 na mistura de entrada foi obtido 89,71% de eficiência de remoção, o
que ainda é um resultado satisfatóiro devido as brandas condições operacioanais utilizadas.
3- A eficiência de remoção para uma mesma concentração de CO2 e com uma
vazão de gás e líquido de 7mL/min e 30 mL/min, respectivamente, apresentou melhores resultados.
4- No que diz respeito à influência da concentração de amina na absorção de CO2
em pressão e temperatura ambiente constatou que o aumento da transferência de massa por reação química foi o principal contribuinte para o excelente desempenho do microcanal no processo de absorção.
5- O sistema de microfluidos, de uma forma geral, se mostrou muito promissor no processo de absorção de CO2 presente em uma mistura sintética que simula
a composição do gás natural. Dessa forma, outros estudos podem ser realizados com base neste, com o objetivo de verificar e otimizar as condições operacionais como a pressão, temperatura, vazões, solvente, entre outros.
ANEXO 1: Compilação de resultados usando água como solvente
[CO2] X HC O 2,H2O ΔCco2 kL* kL E DC O 2,H2O KLa
Sistema T 7ml/min CO2 e 30ml/min H2O 95% 85,21 2,83E+03 29,98 0,012 0,003 3,85 1,10E-07 0,53
MTF 7ml/min CO2 e 30ml/min H2O 95% 97,14 2,82E+03 19,45 0,032 0,008 3,92 1,10E-07 7,55
MTT 7ml/min CO2 e 30ml/min H2O 95% 98,16 2,80E+03 19,2 0,08 0,01 7,75 1,10E-07 13,36
MJT 7ml/min CO2 e 30ml/min H2O 95% 98,46 2,84E+03 16,68 0,087 0,011 8,2 1,10E-07 14,56
Reator Y [95% CO2] 7ml/min CO2 e 30ml/min H2O 95% 98,46 2,84E+03 16,68 0,09 0,01 8,2 1,10E-07 14,56
Reator Y [75% CO2] 7ml/min CO2 e 30ml/min H2O 75% 93,29 2,83E+03 15,06 0,08 0,01 7,1 1,10E-07 12,74
Reator Y [60% CO2] 7ml/min CO2 e 30ml/min H2O 60% 89,71 2,81E+03 11,79 0,08 0,01 6,99 1,10E-07 12,66
Reator Y [30% CO2] 7ml/min CO2 e 30ml/min H2O 30% 86,02 2,82E+03 6,05 0,08 0,01 6,89 1,10E-07 12,63
Reator Y [60% CO2] 7ml/min CO2 e 30ml/min H2O 60% 89,71 2,81E+03 11,79 0,08 0,01 6,99 1,10E-07 12,66
Reator Y [60% CO2] 15ml/min CO2 e 30ml/min H2O 60% 76,12 2,84E+03 15,47 0,11 0,01 9,16 1,10E-07 18,06
Reator Y [60% CO2] 20ml/min CO2 e 30ml/min H2O 60% 69,17 2,84E+03 15,99 0,13 0,01 10,5 1,10E-07 21,83
Reator Y (60% CO2) com CH4 7ml/min CO2 e 30ml/min H2O 60% 88,15 2,89E+03 10,71 0,08 0,01 7,09 1,09E-07 12,81
Reator Y (60% CO2) com CH4 15ml/min CO2 e 30ml/min H2O 60% 74,79 2,85E+03 14,65 0,11 0,01 8,95 1,10E-07 17,69
Reator Y (60% CO2) com CH4 20ml/min CO2 e 30ml/min H2O 60% 68,39 2,81E+03 15,54 0,12 0,01 10,08 1,08E-07 20,82
Reator Y (30% CO2) 7ml/min CO2 e 15ml/min H2O 30% 73,11 3,10E+03 6,41 0,05 0,01 5,77 1,21E-07 8,51
Reator Y (30% CO2) 15ml/min CO2 e 15ml/min H2O 30% 55,36 3,10E+03 6,75 0,08 0,01 8,08 1,20E-07 13,87
Reator Y (30% CO2) 20ml/min CO2 e 15ml/min H2O 30% 46,56 3,10E+03 8,19 0,07 0,01 6,79 1,20E-07 12,44
Reator Y (30% CO2) 7ml/min CO2 e 30ml/min H2O 30% 80,17 3,09E+03 4,36 0,08 0,01 6,91 1,21E-07 13,37
Reator Y (30% CO2) 15ml/min CO2 e 30ml/min H2O 30% 68,66 3,09E+03 6,94 0,1 0,01 8,24 1,20E-07 17,5
Reator Y (30% CO2) 20ml/min CO2 e 30ml/min H2O 30% 62,55 3,10E+03 6,26 0,15 0,01 11,21 1,20E-07 24,68
Reator Y (75% CO2) 7ml/min CO2 e 30ml/min H2O 75% 92,32 2,83E+03 13,44 0,09 0,01 8,13 1,09E-07 14,52
Reator Y (75% CO2) 20ml/min CO2 e 30ml/min H2O 75% 91,03 2,87E+03 14,21 0,23 0,01 19,71 1,12E-07 38,39
Concentração de CO2 0,93 1,17 3,27 0,33 0,56 0,61 0,35 0,73 2,09 0,82 1,55 1,94 1,15 0,9 0,46 0,9 1,68 0,36 0,61 1,54 1,46 1,46 Coeficiente de transferência de massa por Coeficiente de transferência de massa por Fator de aumento Coeficiente de difusividade do CO2 em água Coeficiente de transferen-cia de massa global NC O 2
Experimento Fluxo de Absorção de CO2
Porcentagem de absorção de CO2 Constante de Henry de CO2 em água Força motriz de transferência de massa
ANEXO 2: Compilação de resultados usando solução de MEA como solvente
[CO2] X HC O 2,H2O ΔCco2 kL* kL E DC O 2,H2O KLa
Reator Y [3M de MEA e 30% CO2]
7ml/min CO2 e 15ml/min MEA 30% 100 2,02E+03 1,21 0,37 0,01 52,54 7,83E-08 61,66
Reator Y [3M de MEA e 30% CO2]
15ml/min CO2 e 15ml/min MEA 30% 100 2,02E+03 1,29 0,78 0,01 110,56 7,84E-08 129,83
Reator Y [3M de MEA e 30% CO2]
20ml/min CO2 e 15ml/min MEA 30% 100 2,02E+03 1,43 0,96 0,01 135,87 7,82E-08 159,34
Reator Y [0,5M de MEA e 30% CO2]
7ml/min CO2 e 15ml/min MEA 30% 100 2,01E+03 1,32 0,33 0,01 39,88 1,08E-07 55,06
Reator Y [0,5M de MEA e 30% CO2]
20ml/min CO2 e 15ml/min MEA 30% 100 2,01E+03 1,43 0,9 0,01 108,58 1,08E-07 149,99
Reator Y [0,5M de MEA e 30% CO2]
35ml/min CO2 e 15ml/min MEA 30% 100 2,01E+03 1,41 1,52 0,01 183,07 1,09E-07 253,28
Reator Y [0,1M de MEA e 30% CO2]
7ml/min CO2 e 15ml/min MEA 30% 100 2,02E+03 1,4 0,29 0,01 34,49 1,12E-07 48,44
Reator Y [0,1M de MEA e 30% CO2]
20ml/min CO2 e 15ml/min MEA 30% 91,02 2,02E+03 6,31 0,19 0,01 22,85 1,12E-07 32,06
Reator Y [0,1M de MEA e 30% CO2]
35ml/min CO2 e 15ml/min MEA 30% 71,97 1,98E+03 9,56 0,18 0,01 21,8 1,07E-07 29,97
Reator Y [0,1M de MEA e 30% CO2]
45ml/min CO2 e 15ml/min MEA 30% 64,77 2,02E+03 6,28 0,32 0,01 37,65 1,12E-07 52,78
Reator Y [0,1M de MEA e 30% CO2]
7ml/min CO2 e 10ml/min MEA 30% 100 2,02E+03 1,36 0,35 0,01 41,13 1,12E-07 57,71
Reator Y [0,1M de MEA e 30% CO2]
20ml/min CO2 e 10ml/min MEA 30% 82,67 1,94E+03 6,7 0,16 0,01 20,3 1,02E-07 27,24
Reator Y [0,1M de MEA e 30% CO2]
35ml/min CO2 e 10ml/min MEA 30% 57,69 1,94E+03 11,23 0,12 0,01 15,02 1,02E-07 20,14
Reator Y [0,5M de MEA e 30% CO2]
35ml/min CO2 e 10ml/min MEA 30% 98,34 2,01E+03 3,6 0,54 0,01 64,85 1,09E-07 89,78
Reator Y [0,5M de MEA e 30% CO2]
45ml/min CO2 e 10ml/min MEA 30% 95,6 2,01E+03 6,15 0,46 0,01 55,93 1,09E-07 77,44
Coeficiente de difusividade do CO2 em água Coeficiente de transferen-cia de massa global NC O 2
Experimentos com MEA
Porcentagem de absorção de CO2 Constante de Henry de CO2 em água Força motriz de transferência de massa Coeficiente de transferência de massa por Coeficiente de transferência de massa por Fator de aumento 0,47 1,09 1,36 1,94 2,85 0,41 1,21 1,72 1,99 1 1,37 0,44 1,29 2,14 0,45 Concentração de CO2 Fluxo de Absorção de CO2
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