PROCESOS DE SEPARACIÓN POR ADSORCIÓN: FUNDAMENTOS Y APLICACIONES MASTER OFICIAL QUÍMICA AVANZADA. PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES PROCESOS DE SEPARACIÓN POR ADSORCIÓN: FUNDAMENTOS Y APLICACIONES Prof. Célio L. Cavalcante Jr. Universidade Federal do Ceará Departamento de Engenharia Química Grupo de Pesquisa em Separações por Adsorção Fortaleza, CE, Brasil celio@gpsa.ufc.br Málaga, Feb 2009

Tópicos Introdução Equilíbrio de Adsorção Cinética de Adsorção Dinâmica em leito fixo Cinética de Adsorção Equilíbrio de Adsorção Aplicações

LIVROS DE REFERÊNCIA PRINCIPLES OF ADSORPTION AND ADSORPTION PROCESSES, Douglas M. Ruthven (1984). GAS SEPARATION BY ADSORPTION PROCESSES, Ralph T. Yang (1997). ADSORPTION BY POWDERS AND POROUS SOLIDS: PRINCIPLES, METHODOLOGY AND APPLICATIONS, Jean Rouquerol, François Rouquerol, and Kenneth S.W. Sing (1999) . ADSORPTION ANALYSIS: EQUILIBRIA AND KINETICS, Duong D. Do (1998). GAS ADSORPTION EQUILIBRIA: EXPERIMENTAL METHODS AND ADSORPTIVE ISOTHERMS, Jürgen Keller and Reiner Staudt (2004). PRESSURE SWING ADSORPTION, Douglas M. Ruthven, S. Farooq, and K. S. Knaebel (1993). DIFFUSION IN ZEOLITES AND OTHER MICROPOROUS SOLIDS, Jorg Kärger and Douglas M. Ruthven (1992). ENCYCLOPEDIA OF SEPARATION TECHNOLOGY, Douglas M. Ruthven (1997). EQUILIBRIA AND DYNAMICS OF GAS ADSORPTION ON HETEROGENEOUS SOLID SURFACES (Studies in Surface Science and Catalysis), W. Rudzinski, W.A. Steele, and G. Zgrablich (1996).

Introdução O que é Adsorção ?

Introdução Concentração espontânea de moléculas de um fluido (gás, vapor ou líquido) sobre uma superfície (geralmente sólida), sem passar por uma reação química (resultado de forças não balanceadas na superfície).

- Processo exotérmico (G = H - T S) Introdução - Fenômeno de superfície - Processo exotérmico (G = H - T S) - Forças: - dispersão-repulsão (van der Waals) - eletrostáticas - interação sorbato-sorbato

Características de Adsorção Física e Adsorção Química (Ruthven, 1991) Introdução Características de Adsorção Física e Adsorção Química (Ruthven, 1991)

Introdução O Adsorvente É o agente de separação usado para expressar (salientar) a diferença entre as diversas moléculas de uma mistura: equilíbrio ou cinética da adsorção. Função do Adsorvente: Prover a área superficial para a adsorção das espécies. É desejável que o adsorvente tenha elevada seletividade pelo componente a ser separado e grande capacidade de adsorção  Materiais porosos.

Tipos de Adsorventes AMORFOS (ampla variação de tamanho de poros) Introdução Tipos de Adsorventes AMORFOS (ampla variação de tamanho de poros) CRISTALINOS (poros de dimensão constante)

Introdução Tipos de Adsorventes (Ruthven et al. 1994)

Introdução Carvões Ativados - são pouco cristalinos, e apresentam uma estrutura porosa pouco regular

Sequência esquemática de formação do Zeolito Y Introdução Peneiras Moleculares Sequência esquemática de formação do Zeolito Y

Peneiras Moleculares A Y ZSM-5 Introdução Peneiras Moleculares Estruturas dos Zeolitos A, Y e ZSM-5 (Meier e Olson, 1992). Adsorventes com estrutura cristalina regular A Y ZSM-5

Materiais Mesoporosos (família MCM) Introdução Materiais Mesoporosos (família MCM) Micela surfactante esférica Micela cilíndrica Arranjo hexagonal Calcinação Silicato MCM-41

MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Introdução MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Adsorção Dessorção Adsorção: torna a fase fluída mais rica no componente menos adsorvido Dessorção: torna a fase fluída mais rica no componente mais adsorvido e limpa o adsorvente para a sua reutilização

MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Introdução MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES TSA (mudança de temperatura) PSA (Mudança de pressão) Purga com inerte Purga com gás inerte quente Dessorção por substituição

MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Introdução MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES TSA (mudança de temperatura) O leito é regenerado por aquecimento a pressão constante. Em geral, utiliza-se um gás quente ao invés da troca indireta de calor. Pads qads qdes T1 T2 T2 > T1

MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Introdução MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES PSA (Mudança de pressão). A regeneração ocorre por redução da pressão, mantendo a temperatura essencialmente constante Pdes Pads qads qdes T1 T2 T1 > T2

MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Introdução MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Purga com inerte. A regeneração ocorre com a introdução de um gás inerte, mantendo a temperatura e pressão constantes, varia-se a pressão parcial, em vez da pressão total. Pdes Pads qads qdes T1 T2 T1 > T2

MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Introdução MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Purga com gás inerte quente. É a combinação do TSA com uma purga inerte Pdes Pads qads qdes T1 T2 T1 > T2

MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Introdução MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Dessorção por substituição. T e P são mantidos constantes, como na regeneração com purga, mas a purga inerte é substituída por uma corrente contendo um componente que é mais fortemente adsorvido.

MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Introdução MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES

MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES Introdução MÉTODOS DE REGENERAÇÃO DE ADSORVENTES

Introdução “...utilizando parâmetros termodinâmicos e cinéticos fundamentais, modelar e simular unidades contínuas de processamento” Modelo

Tópicos Introdução Equilíbrio de Adsorção Cinética de Adsorção Dinâmica em Leito Fixo Cinética de Adsorção Equilíbrio de Adsorção Aplicações

Equilíbrio de Adsorção Como em qualquer equilíbrio de fases, a distribuição do sorbato entre a fase adsorvida e a fase fluido (após atingido o equilíbrio) é governada pelos princípios da termodinâmica Em geral, os dados de equilíbrio são apresentados na forma de isotermas, relacionando a concentração do sorbato na fase fluida com sua concentração na fase sólida (ou fase adsorvida): ou vapores líquidos  

Equilíbrio ISOTERMAS DE ADSORÇÃO Zeolito 5A / 300K

Classificação de Brunauer Equilíbrio Classificação de Brunauer tipo I: mais comum (saturação  preenchimento completo dos poros) tipos II e III: grande variação de tamanhos de poros tipo IV: formação de duas camadas adsorvidas tipo V: atrações entre as moléculas adsorvidas mais fortes que as interações sorbato-superfície  

Lei de Henry da Adsorção Equilíbrio Lei de Henry da Adsorção A baixas concentrações (ou baixas pressões), toda isoterma de adsorção deve aproximar uma forma linear (lei de Henry), com uma inclinação limite constante, dada pela relação: q = K x P ou q = K’ x c c – concentração P – pressão parcial

Lei de Henry da Adsorção Equilíbrio Lei de Henry da Adsorção A constante de Henry (K ou K'), como qualquer constante de equilíbrio termodinâmico, deve obedecer à relação de vant'Hoff:

Para baixas concentrações  Lei de Henry: Equilíbrio Modelo de Langmuir Utilizado para representar a adsorção em monocamada, que normalmente representa bem as isotermas do tipo I. Pressupõe a existência de um número definido e localizado de sítios de adsorção, todos energeticamente equivalentes, onde apenas uma molécula é adsorvida por sítio, sem qualquer interação com moléculas adsorvidas em sítios vizinhos. Para baixas concentrações  Lei de Henry:

Isotermas de equilíbrio de adsorção do 2,2-dimetilbutano em silicalita Modelo de Langmuir Isotermas de equilíbrio de adsorção do 2,2-dimetilbutano em silicalita

Modelo BET (Brunauer, Emmett e Teller) Equilíbrio Modelo BET (Brunauer, Emmett e Teller) Adsorção em multi-camadas: Cada molécula da primeira camada fornece um “sítio” para a camada subseqüente; As moléculas da segunda camada em diante, que encontram-se em contato com outras moléculas, comportam-se essencialmente como líquido saturado; A entalpia da primeira camada é a entalpia de adsorção; A entalpia das camadas subseqüentes é considerada igual à própria entalpia de vaporização do sorbato.

Equilíbrio qm – cobertura da primeira camada; ps – pressão de saturação do sorbato na temperatura do sistema. Dados de volume de N2 adsorvido, tratados a partir do modelo de BET de duas amostras de carvão: CAQF-30 (A) e SRD-21.

Isoterma de Adsorção de Gibbs Equilíbrio Isoterma de Adsorção de Gibbs A relação fundamental para um sistema aberto PVT pode ser dada pela equação: Uma equação análoga pode ser escrita para a fase adsorvida (bidimensional). a – área molar  - pressão de espalhamento. Utilizando a relação aditiva para a energia livre de Gibbs: Logo e

Isoterma de Adsorção de Gibbs Equilíbrio Isoterma de Adsorção de Gibbs Para T constante: Considerando fase fluida comportando-se como uma mistura de gases ideais e assumindo a mesma temperatura constante para ambas as fases, fluido e sorbato, a partir da condição de equilíbrio, obtém-se: Rearranjando: Para um único componente: Isoterma de adsorção de Gibbs

Isoterma de Adsorção de Gibbs Equilíbrio Isoterma de Adsorção de Gibbs Essa expressão fornece uma relação geral entre a pressão de espalhamento  (fase sólida) e a concentração da fase fluida P. A relação entre as concentrações nas fases fluidas e adsorvida pode ser obtida desde que se conheça uma equação de estado para a fase adsorvida.

Isoterma de Adsorção de Gibbs Equilíbrio Isoterma de Adsorção de Gibbs Se a equação de estado da fase adsorvida é semelhante à equação do gás ideal: (Lei de Henry) Sabendo-se que q = 1/a, obtém-se Se a equação de estado for: Obtém-se: (Langmuir)

Equilíbrio

Equilíbrio Calor de Adsorção A relação entre a pressão de equilíbrio, a temperatura e o calor de adsorção é dada pelas equações:

Tópicos Introdução Equilíbrio de Adsorção Cinética de Adsorção Dinâmica em Leito Fixo Cinética de Adsorção Equilíbrio de Adsorção Aplicações

Cinética A cinética da adsorção de um sorbato, em um adsorvente sólido poroso, pode ser estudada, considerando um conjunto de resistências à transferência de massa em série, conforme ilustrado na Figura. Resistências à transferência de massa em uma partícula de catalisador poroso (macro- e micro-poros)

Transferência de Massa Cinética Poro de um carvão ativado Transferência de Massa no filme Difusão (2) (3) Adsorção

Tipos de Poros Microporos < 2 20 Mesoporos 2 - 50 20 - 500 Cinética Tipos de Poros nm Å Microporos < 2 20 Mesoporos 2 - 50 20 - 500 Macroporos >50 500 1 nanometro (nm) = 10 angstroms (Å)

Força Motriz da Difusão Cinética Força Motriz da Difusão Se o fluxo difusivo é apenas a manifestação macroscópica da tendência de um sistema ir em direção ao equilíbrio, a verdadeira força motriz de qualquer processo difusivo é o gradiente de potencial químico () das espécies adsorvidas: (forças de fricção) (gradiente de potencial químico)

Cinética

Cinética Variação da Difusividade Efetiva (a) e da Difusividade Intrínseca (b) para n-Heptano em Zeolito 5A, a diferentes temperaturas: ○ 409K; ▲,▼ 439K (ads., des.); X 462K; + 491K (Ruthven, 1991).

Cinética Resistência à Transferência de Massa no Filme Fluido ao Redor da Partícula Na prática, para a maioria dos sistemas reais, as resistências à transferência de massa nos poros é muito mais significativa que a resistência externa à partícula, e, portanto, pode ser desprezada (Ruthven et al., 1994). (Wakao e Funazkri (1978) ) É fácil checar a importância relativa da resistência de filme, pois no limite de fluido estagnado (v  0, logo Re  0 ), o número de Sherwood tende para 2, logo:

Cinética Resistência à Transferência de Massa no Filme Fluido ao Redor da Partícula Sh ≈ 2 Dados experimentais que validam a expressão de Wakao e Funazkri (Ruthven, 1984)

Difusão nos Macroporos Cinética Difusão nos Macroporos Na região dos macroporos, o sorbato pode difundir por vários mecanismos, entre os quais: difusão molecular, difusão de Knudsen, difusão na superfície e fluxo “Poiseuille”.

Cinética Difusão Molecular Em poros muito grandes, as moléculas se difundem como se não houvesse paredes de poros, ou seja, o efeito cinético é dado apenas pelas colisões entre as moléculas do gás. Para se obter a Difusividade Efetiva no poro, a difusividade calculada pelas fórmulas das difusividades em sistemas abertos deve ser corrigida pelo fator de tortuosidade (p)

Difusão Molecular Para Gases: (cm2/s) Para Líquidos: (cm2/s) Cinética Difusão Molecular Para Gases: (cm2/s) Para Líquidos: (cm2/s) Valores usuais para a tortuosidade em adsorventes macroporosos situam-se entre 2 e 6 (Ruthven, 1984). Esta faixa é normalmente usada para checar se a predominância do processo difusivo em um dado sistema está na difusão molecular nos macroporos.

Difusão de Knudsen (cm2/s) Cinética Difusão de Knudsen Neste caso as colisões com paredes são mais frequentes que colisões com outras moléculas. Pode ser observado que, para gases, DK independe da pressão e tem uma dependência mais tênue com a temperatura, se comparado à difusão molecular. (cm2/s) Em situações nas quais ambos mecanismos (difusão molecular e difusão de Knudsen) são significantes:

Cinética Difusão na Superfície A difusão na superfície é o transporte de moléculas através da camada adsorvida na superfície dos macroporos. Normalmente, a difusão na superfície torna-se mais significante nos poros pequenos, quando Dk é predominante. A contribuição da difusão na superfície para a difusividade global dependerá do equilíbrio de adsorção. Assim, se considerarmos equilíbrio linear:

Difusão por Fluxo Poiseulle Cinética Difusão por Fluxo Poiseulle Quando, em poros muito grandes, houver gradiente de pressão ao longo dos poros, poderá ocorrer um fluxo laminar significativo contribuindo para o fluxo difusivo global, denominado fluxo Poiseuille:

Difusão nos Microporos Cinética Difusão nos Microporos Para adsorventes microporosos, a resistência à difusão nos microporos é, na maioria dos casos, a mais importante e responsável pela seletividade de forma usualmente associada às peneiras moleculares.

Cinética Difusão no Microporo As diferentes interações moleculares entre os vários sorbatos e a estrutura do microporo podem levar a grandes diferenças no comportamento cinético das espécies. Os efeitos estéricos e interações de campo potencial entre a molécula e os canais microporosos são dominantes. As moléculas movimentam-se em "pulos" de sítio a sítio em um processo ativado, sendo, portanto, tal fenômeno fortemente dependente da temperatura e da concentração do sorbato.

Cinética Energia de Ativação Lei de Arrhenius:

Tópicos Introdução Equilíbrio de Adsorção Cinética de Adsorção Dinâmica em leito fixo Cinética de Adsorção Equilíbrio de Adsorção Aplicações

Dispersão axial Z = 0 Alargamento dos perfis de concentração em uma coluna de leito fixo devido a dispersão axial

Dispersão axial Direção do escoamento da fase fluida Efeitos extra-coluna Distribuição do fluido na coluna Não idealidade do empacotamento Todos efeitos hidrodinâmicos podem ser resumidos no termo de dispersão axial (DL) Direção do escoamento da fase fluida Difusão molecular Difusão turbilhonar Escoamento da fase fluida em uma pequena seção de um leito recheado

Estimativa do coeficiente de dispersão axial (DL) Correlações (p.ex., Chung e Wen, 1968):

 - permeabilidade do leito;  - coeficiente de Kozeny Perda de carga Influência da qualidade do empacotamento e tamanho de partícula para a p no interior de uma coluna Pequenas partículas promovem maior p p aumenta com o aumento da vazão de escoamento Geralmente, segue a Lei de Darcy  - permeabilidade do leito;  - coeficiente de Kozeny Equação de Kozeny-Carman:

Efeitos de dispersão e de transferência de massa são negligenciados Modelo de equilíbrio Operação isotérmica Equilíbrio é atingido instantaneamente em cada ponto do leito Escoamento em fluxo pistonado Perda de carga desprezível Efeitos de dispersão e de transferência de massa são negligenciados z z + dz L

Tópicos Introdução Equilíbrio de Adsorção Cinética de Adsorção Dinâmica em leito fixo Cinética de Adsorção Equilíbrio de Adsorção Aplicações

APLICAÇÕES 1) Remoção de Poli-aromáticos em Materiais Mesoporosos 2) Purificação de H2 por PSA 3) Separação de Xilenos por SMB

Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Comentários Finais Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Carbons with Mineral Naphthenic Oil (MNO) Equilibrium adsorption isotherms of total aromatics compounds present in MNO at 25 ºC on different adsorbents

Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Comentários Finais Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Carbons Adsorbents b (g / mg) qm (mg/g of ads.) R2 ADS1 4.48 181 0.989 ADS2 2.05 168 0.978 ADS3 1.15 113 Total aromatics compounds present in MNO at 25 ºC on different adsorbents

Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Comentários Finais Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Carbons Adsorbents kf,b (cm/min) Dp (cm2/min) ADS1 1.004 9.35∙10-6 ADS2 1.000 3.64∙10-6 ADS3 0.516 7.62∙10-8 Kinetic adsorption experiments of total aromatics at 25 ºC on different adsorbents

Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Comentários Finais Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Carbons Luna et al., IEC Res, 2008

Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Comentários Finais Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Carbons

Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Mesoporous MCM-41 with Pure PAH MCM-41 Al-MCM-41(Si/Al=10) Al-MCM-41(Si/Al=30) Naftaleno Antraceno Pireno (Araujo et al., Microporous and Mesoporous Materials, 2008)

Equilibrium adsorption isotherms (MCM-41) Isotherms of Naphthalene (a), Anthracene (b) and Pyrene (c). Symbols represent experimental points and lines are Langmuir fittings.

Heats of adsorption for each PAH at each of the synthesized mesoporous adsorbents -H (kJ/mol)   Naphthalene Anthracene Pyrene MCM-41 95.9 107.5 128.6 Al-MCM-41(30) 95.2 112.8 135.2 Al-MCM-41(10) 100.2 118.9 132.1

Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Comentários Finais Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos MCM-41 Choudhary and Mantri (2000)

Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos Comentários Finais Adsorção de poli-aromáticos em materiais mesoporosos MCM-41 Choudhary and Mantri (2000)

APLICAÇÕES Remoção de Poliaromáticos em Materiais Mesoporosos Purificação de H2 por PSA Separação de Xilenos por SMB

Purificação de Hidrogênio por PSA – Pressure Swing Adsorption Hidrogênio praticamente não é adsorvido. A capacidade de determinados adsorventes em adsorver praticamente todas as impurezas permite que se possa produzir hidrogênio com elevada pureza. (> 99.9 % vol). A utilização de um sistema PSA depende de se poder regenerar o adsorvente por abaixamento de pressão. Em virtude dos ciclos poderem serem rápidos, pode ser usado tanto para remover grandes quantidades de impurezas com também para remoção de pequenas quantidades de impurezas.

Purificação de Hidrogênio por PSA – Pressure Swing Adsorption Sistema PSA  regeneração do adsorvente durante a dessorção é feita reduzindo a pressão total e purgando o leito em baixa pressão com uma pequena fração do produto puro. Pdes Pads qads qdes T1 T2 T1 < T2

Purificação de Hidrogênio por PSA – Pressure Swing Adsorption Adsorção: produz uma fase gasosa mais rica nos componentes menos adsorvidos; Dessorção dos componentes mais fortemente adsorvidos: Produz uma fase gasosa enriquecida nos componentes mais adsorvidos; Limpa o adsorvente para a sua reutilização

Purificação de Hidrogênio por PSA – Pressure Swing Adsorption Pressurização A coluna é pressurizada desde Pbaixa até Palta com a mistura gasosa de alimentação através de uma das extremidades da coluna (co-corrente) mantendo a outra extremidade fechada. Pressurização Adsorção Dessorção Purga T P

Purificação de Hidrogênio por PSA – Pressure Swing Adsorption Adsorção A coluna continua a ser alimentada com o gás de alimentação à pressão constante Palta, obtendo-se no outro extremo um produto gasoso rico no componente menos adsorvido Pressurização Adsorção Dessorção Purga T P

Purificação de Hidrogênio por PSA – Pressure Swing Adsorption Dessorção (despressurização) A pressão na coluna é diminuída até ao seu valor mais baixo Pbaixa por remoção do gás pelo extremo da coluna onde esta foi alimentada (contra-corrente) Pressurização Adsorção Dessorção Purga T P

Purificação de Hidrogênio por PSA – Pressure Swing Adsorption Purga A coluna é purgada em contra-corrente a Pbajxa com um gás rico no componente menos adsorvido Normalmente, na purga utiliza-se parte do gás produzido na etapa de adsorção Pressurização Adsorção Dessorção Purga T P

Purificação de Hidrogênio por PSA – Pressure Swing Adsorption Produção contínua – múltiplos leitos Duas colunas são pressurizadas e despressurizadas alternadamente para originar um processo contínuo T Pressurização Adsorção Dessorção Purga P Produto Col1 Col2 2 1 DE PR PU ADS

Purificação de Hidrogênio por PSA – Pressure Swing Adsorption Processo PSA (Skarstrom) Rafinado Dessorção Pressurização com alimentação Alimentação á alta pressão Purga à baixa pressão Ciclo de Skarstrom para purificação de gases

Purificação de Hidrogênio por PSA – Pressure Swing Adsorption Rafinado Extrato Alimentação Processo PSA (Skarstrom):

Purificação de Hidrogênio por PSA – Pressure Swing Adsorption PSA com quatro leitos (UOP/Lubnor) Produto Extrato Alimentação A B C D

APLICAÇÕES Remoção de Poliaromáticos em Materiais Mesoporosos Purificação de H2 por PSA Separação de Xilenos por SMB

Separação de xilenos por SMB C8 aromatics

Separação de xilenos por SMB C8 Aromatics Separation Distillation x Crystallization x Adsorption Industrial Process UOP Parex Pellets Y Zeolite P-Diethylbenzene Moderate pressures and temperatures

Separação de xilenos por SMB Isotermas zeolite Y pX oX

Separação de xilenos por SMB Variação do limite de saturação do p-xylene em zeolito Y comercial com a temperatura

Separação de xilenos por SMB Curvas Breakthrough p-Xylene Breakthrough in Y zeolite: different temperatures

Separação de xilenos por SMB Multicomponente Multicomponent Xylenes Breakthrough in Y zeolite

Separação de xilenos por SMB Total Adsorption Capacity: 1.16 mmol/g pX/mX selectivity: 3.04 pX/oX selectivity : 3.04 pX/EB selectivity : 2.60

Separação de xilenos por SMB Estudos Binários OX/PX (60oC)

Separação de xilenos por SMB Equilibrio binário Buarque et al., Sep. Sci. Tech., (2005) Binary Data PX/MX. Open symbols are experimental data from this work; solid symbols are experimental data from Neves (1995); lines are multicomponent Langmuir fittings

Separação de xilenos por SMB Xylene Binaries Composition Variation Temperature Variation

Separação de xilenos por SMB Headspace - Quaternary Buarque et al., Sep. Sci. Tech., (2005)

Separação de xilenos por SMB Headspace - Selectivities Buarque et al., Sep. Sci. Tech., (2005)

Separação de xilenos por SMB Difusividades por ZLC

Separação de xilenos por SMB Dinâmica em Leito Fixo Linear Driving Force, macropore and film resistances coupled in a lumped coefficient KL Determination of KL: equilibrium: (Langmuir multicomponent)

Separação de xilenos por SMB Dinâmica em Leito Fixo Boundary Conditions: for z = 0, t>0 ce,j (z,0) = ce,jo (z) for t = 0, z>0 ci,j (z,0) = ci,j0 (z) for t = 0, z>0 qj (z,0) = qj0 (z) for t=0, z>0 for z = L, t>0

Separação de xilenos por SMB Model and experimental: p-xylene at 80oC. Dinâmica em Leito Fixo Model and experimental: p-xylene at 80oC.

Separação de xilenos por SMB Dinâmica em Leito Fixo Model and experimental: p-xylene at 180oC.

Separação de xilenos por SMB Dinâmica em Leito Fixo Model and experimental: multicomponent pulse at 180oC.

Separação de xilenos por SMB Processo Industrial Cyclic Batch

Separação de xilenos por SMB Processo Industrial Continuous counter-current

Separação de xilenos por SMB Processo Industrial True Moving Bed

Separação de xilenos por SMB Processo Industrial Simulated Moving Bed

Separação de xilenos por SMB Processo Industrial SORBEX - UOP

Separação de xilenos por SMB Processo Industrial (SORBEX)

Separação de xilenos por SMB Model w/ exp’l data from our lab Pilot Plant (UOP) Perfil Interno de Concentrações Experimental, obtidos em Planta Piloto Sorbex para C8 Aromáticos em Zeolitos Y Perfil interno de concentrações em regime permanente para um SMB com xylenes

COMENTÁRIOS FINAIS

Grupo de Pesquisa em Separações por Adsorção Comentários Finais Grupo de Pesquisa em Separações por Adsorção (GPSA) “...utilizando parâmetros termodinâmicos e cinéticos fundamentais, modelar e simular unidades contínuas de processamento” Modelo

Financiadores CAPES CNPq FUNCAP ANP FINEP PETROBRAS COPENE / BRASKEM etc.

Mais de 100 estudantes que já fizeram parte do GPSA ao longo de 15 anos! Professores: Diana Azevedo Eurico Torres Mardonio Lucena Ivanildo Silva Monica Albuquerque Rodrigo Vieira

Colaboradores em Brasil Antônio Araújo - UFRN César Abreu - UFPE César Santana - UNICAMP Tereza Neuma - UFRN Luiz Pontes - UNIFACS Evaristo Biscaia - COPPE Eduardo Falabella - CENPES Eledir Sobrinho - UNIFACS Osvaldo Chiavone- UFRN Celmy Barbosa – UFPE Odelsia Alsina – UFPB Emerson Jaguaribe – UFPB Dilson Cardoso, Roberto e Raquel Giordano - UFSCar

Colaboradores internacionais 1995: Alírio Rodrigues, Univ. Porto, Portugal (1996, 2000, 2002) 1996: Douglas Ruthven, Univ. of Maine, EUA (2005) 1996: Marco Mazzotti, ETH, Suíça 1997: Stefano Brandani, UCL, UK (2002, 2004) 1998: Mietek Jaroniec, Kent State, EUA (2002) 2002: James Ritter, North Carolina, EUA 2004: Programação 10 anos GPSA (D. LeVan, P. Harting, F. Rodriguez-Reynoso, G. Baron, A. Leitão) 2005: Enrique Rodriguez-Castellon, Univ.Malaga, Espanha Randy Snurr, Northwestern Univ., EUA Reiner Staudt, Univ. Leipzig, Alemanha 2007: Pedro Maireles-Torres, Univ. Malaga, Espanha 2008: Jorg Karger, Univ. Leipzig, Alemanha

1° Encontro Brasileiro sobre Adsorção (1996, Fortaleza)

Acredite nas pessoas, elas fazem a diferença!

QUÍMICA AVANZADA. PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES MASTER OFICIAL QUÍMICA AVANZADA. PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES GRACIAS !!!