Cinética de equilíbrio de adsorção para armazenamento de gás natural

Abstract

A tecnologia de Gás Natural Adsorvido (GNA) vem despontando desde a última década como uma promissora alternativa na estocagem de gás natural, oferecendo inúmeras vantagens com relação ao GNC (Gás Natural Comprimido) e o GNL (Gás Natural Liquefeito). Baseada na adsorção de gás natural em materiais porosos a pressões relativamente baixas ou moderadas, leva a benefícios como: uma boa flexibilidade no projeto, configuração e arranjo do tanque de armazenamento, maior segurança e uma redução nos custos com relação ao GNC e GNL. Neste trabalho foram avaliados os efeitos cinéticos e de equilíbrio da adsorção do gás metano em carvões ativados nacionais produzidos pelo laboratório de Carvão Ativado da UFPB a partir do endocarpo do coco da baía, tendo sido usada uma amostra comercial, denominada Mesh 10x35US, como referência. As operações do processo adsortivo, para obtenção dos dados cinéticos e de equilíbrio, foram conduzidas em um sistema barométrico. Os ensaios de adsorção foram realizados a temperatura ambiente 29 ± 10 C e pressões iniciais de 0,69 MPa, 1,38 MPa, 2,76 MPa, 4,14 MPa; 5,52 MPa; 6,89 MPa; 8,27 MPa. A amostra comercial Mesh 10x35US apresentou maior capacidade de adsorção, por unidade de massa, com 0,0642 g/g, seguida pela amostra CAQ 91R com 0,0423 g/g sob pressão de 4 MPa e 301K; sob pressão de 8 MPa, estas amostras conduziram a 0,1003 g/g e 0,0856 g/g, respectivamente. A amostra EDK ¾ 750 apresentou maior capacidade volumétrica de adsorção (QV/Vads) e capacidade de armazenamento de gás (QV/V), com 74,76 V/V e 116,24 V/V, respectivamente, sob 8 MPa; na pressão de referência (4 MPa) os resultados foram QV/Vads = 36,38 V/V e QV/V = 57,14 V/V. O calor de adsorção, a energia de ativação de adsorção e o fator de freqüência da constante cinética de adsorção, estimados pelo modelo cinético proposto, foram 13496,6 J/mol, 9969,0 J/mol e 8,5x10-9 m3/mol.s, respectivamente. Esses valores são típicos de uma adsorção física