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ADSORÇÃO X ABSORÇÃO
CONHECIMENTO BÁSICO
Adsorção x Absorção
Adsorção = fixação das moléculas, geralmente de um fluxo líquido ou gasoso, na superfície de um sólido sem que as moléculas passem a fazer parte deste sólido.
Absorção = fixação de uma substância líquida ou gasosa no interior da massa de outra substância, geralmente sólida.
Fenômenos da Adsorção
Forças de Coesão
• exercem atração por moléculas de um fluxo aderindo-as à superfície do sólido.
• adsorção de película de água na superfície de um espelho.
• adsorventes comerciais têm área superficial acima de 800 m²/grama e podem reter até 1 litro de H2O / 3,5 litros de adsorvente.
Fenômenos da Adsorção
Condensação Capilar
• concentração de superfícies no poro gera concentração de forças de adsorção.
• forças de adsorção concentradas são capazes de arrastar a água do fluxo para dentro do poro e condensá-la.
Fenômenos da Adsorção
Atração Eletrostática Polarizada
• superfícies polares geradas por cargas atômicas desbalanceadas na superfície dos zeólitos.
• Superfícies polares tem atração eletrostática por moléculas polares, como a da água.
Requisitos de Adsorção
Temperatura
a temperatura ideal é a que se encontra alguns graus acima da temperatura de condensação.
Pressãoa pressão ideal está entre 2,5 e 3,5 Barg
Calor de Adsorção
• calor de adsorção é gerado no momento da adsorção da molécula de água e equivale a 1300 a 1800 BTU / lb de H2O adsorvida.
• o calor de adsorção consiste de:970 BTUs referentes à mudança de estado e 330 a 530 BTUs referentes ao calor de secagem.
• o calor de adsorção pode elevar a temperatura do leito em até 16°C.
Desadsorção
Tipos de desadsorção:• deslocamento
• variação de temperatura
• variação de pressão
O etanol é desidratado pelo processo de variação de pressão com vácuo mínimo de 26”Hg, nesta etapa o leito tende a esfriar.
Isotermas
• Isotermas são curvas de equilíbrio de temperatura que indicam, a uma mesma temperatura, qual a quantidade de produto adsorvido em função da sua concentração na mistura.
Coluna de AdsorçãoColuna com leito imóvel, contendo somente resina.
Coluna com leito imóvel, fixo por tela flutuante e bolas de
cerâmica.
Coluna com leito móvel
apresentando “efeito duna”.
Dinâmica de Adsorção
• Durante o processo de adsorção, o leito de resina se divide em três camadas.
- zona de equilíbrio
- zona de transferência de massa
- zona ativa
Movimento da MTZ
Vaso com resina ativa
Vaso com resina saturada
No início da alimentação a adsorção de água ocorre
praticamente na mesma
intensidade em ambos os casos.
MTZ delineada MTZ dispersa
Vaso com resina ativa
Vaso com resina saturada
Movimento da MTZ
MTZ delineada MTZ dispersa
Com o passar do tempo a zona em
equilíbrio aumenta com a
adsorção de água.
Vaso com resina ativa
Vaso com resina saturada
MTZ delineada MTZ dispersa
Movimento da MTZ
Continuando a alimentação do vaso, a MTZ de
um leito saturado cresce
indefinidamente.
Vaso com resina ativa
Vaso com resina saturada
Movimento da MTZ
MTZ delineada MTZ dispersa
A MTZ do vaso com leito saturado
praticamente toma conta de
toda a Zona Ativa, e
teoricamente, a resina é
considerada saturada quando atinge a taxa de
5% de água retida.
Vaso com resina ativa
Vaso com resina saturada
Movimento da MTZ
MTZ delineada MTZ dispersa
Ao final do tempo de
alimentação, em um vaso com resina ativa
ainda existe uma camada bem
definida da Zona Ativa.
Vaso com resina ativa
Vaso com resina saturada
Movimento da MTZ
MTZ delineada MTZ dispersa
Para que a Zona de Equilíbrio seja
a mesma, há muito a coluna
com resina saturada não mais estava
desidratando satisfatoriamente,
portanto produzindo álcool
fora da graduação .
Tempo de Adsorção
O tempo de contato entre a molécula de água e o adsorvente é de meio a dois segundos.
O tempo de adsorção associado à taxa de adsorção é que irá definir qual será o tempo de alimentação.
Após a saturação de todo o leito é iniciada a regeneração.
Regeneração do Leito
No início da regeneração o topo da coluna é que “seca” primeiro.
Regeneração do Leito
A progressão da camada de resina regenerada aumenta com o tempo e a intensidade que o vácuo é aplicado no vaso.
Regeneração do Leito
É muito importante que o sistema de regeneração, bomba de vácuo e condensadores estejam em perfeitas condições para que não fique resina sem ser regenerada no vaso.
Vaso com resina ativa
Vaso com resina saturada
Movimento da MTZ
MTZ delineada MTZ dispersa
Ao final do tempo de
alimentação, em um vaso com resina ativa
ainda existe uma camada bem
definida da Zona Ativa.
Vaso com resina ativa
Vaso com resina saturada
Movimento da MTZ
MTZ delineada MTZ dispersa
Para que a Zona de Equilíbrio seja
a mesma, há muito a coluna
com resina saturada não mais estava
desidratando satisfatoriamente,
portanto produzindo álcool
fora da graduação .
Tempo de Adsorção
O tempo de contato entre a molécula de água e o adsorvente é de meio a dois segundos.
O tempo de adsorção associado à taxa de adsorção é que irá definir qual será o tempo de alimentação.
Após a saturação de todo o leito é iniciada a regeneração.
Regeneração do Leito
No início da regeneração o topo da coluna é que “seca” primeiro.
Regeneração do Leito
A progressão da camada de resina regenerada aumenta com o tempo e a intensidade que o vácuo é aplicado no vaso.
Regeneração do Leito
É muito importante que o sistema de regeneração, bomba de vácuo e condensadores estejam em perfeitas condições para que não fique resina sem ser regenerada no vaso.
Regeneração do Leito
Ao final do tempo de regeneração todo o vaso deve estar “seco”, embora na regeneração em processo industrial sempre de 1 a 2 % de água fica retido na resina .
Após a regeneração inicia novamente o tempo alimentação do vaso.
Influências sobre a Adsorção - 1
Leitos e Fluxos• são recomendados leitos altos e estreitos.• fluxo deve ser turbulento sem exceder à máxima velocidade.• o leito deve ter baixa perda de carga.• Fluxo descendente evita a fluidização do leito.
Pureza da matéria prima• quanto menor o teor de água, menor será a taxa de adsorção, maior a
MTZ e menor a capacidade.
Carga residual• adsorção se torna ineficiente com carga residual acima de 2%.
Influências sobre a Adsorção - 2
Temperatura do sistema• o efeito temperatura atua inversamente na capacidade útil do
adsorvente.
Tamanho da partícula ou pérola• pérolas pequenas adsorvem melhor mas geram grande perda de carga.
Fase do Fluído• álcool é desidratado na fase vapor, pois a regeneração é feita por
variação de pressão e não variação de temperatura.• fase vapor e líquida juntas é prejudicial. • na fase líquida a taxa de adsorção e a velocidade do fluxo são 10 vezes
menores e o tempo de retenção 10 vezes maior.
Vida Útil da Resina
Vida Útil• a vida útil da resida é de 8 safras em média.
Como preservar a Vida Útil• manter histórico e registros de operação.• garantir uma perfeita regeneração.• evitar saturação prematura.• evitar temperaturas altas de operação.• evitar contaminação do leito• preferir ciclos longos a ciclos curtos• usar eliminador de gotas adequado• evitar ocorrência de duas fases no fluxo• evitar impactos no leito
