Adsorção e transferência de massa em Carvões ativados utilizados para armazenamento de Metano em Reservatório

Abstract

O Gás Natural (GN), submetido ao armazenamento adsortivo, pode ser estocado a pressões mais baixas, com menores custos de armazenamento e de transporte. Para o armazenamento adsortivo, carvões ativados foram formulados e preparados a partir de diferentes reagentes. Sob denominações CAQ1 e CAQ2, com áreas superficiais próximas a 1,5x106 m²/kg, os materiais apresentaram características com estruturas de microporos, tendo respectivamente volumes porosos de 4,7x10-4 m³/kg e 5,2x10-4 m³/kg. Isotermas experimentais (0,5 MPa 4,0 MPa; 298,15 K 313,15 K) permitiram as quantificações dos parâmetros intrínsecos, decorrentes das aplicações dos modelos de Sips e Dubinin-Astakhov. Foram estimadas ordens de grandeza da capacidade adsortiva máxima, do coeficiente de afinidade, do parâmetro de heterogeneidade, da constante de Henry e do calor de adsorção, tendo sido determinadas suas dependências com a temperatura. Volumes armazenados por compressão com adição da adsorção se situaram em níveis superiores, em cerca de 300%, relativamente ao sistema comprimido. Avaliações experimentais de carga do gás armazenado mostraram maiores efeitos térmicos associados a maiores pressões de carga, devido às maiores quantidades adsorvidas nessas condições. Considerando a predominância das resistências difusivas nos carvões porosos durante os processos de carga e descarga do gás, foi realizado um estudo da influência da distribuição de poros sobre o coeficiente de difusão efetivo. A partir de balanços de massa e de energia, e impondo-se certas restrições ao se admitir, por exemplo, que o calor de adsorção durante a carga é sempre constante, foram estabelecidos dois sistemas de equações diferenciais com condições iniciais, capazes de descreverem, a variação temporal da pressão e da temperatura durante os processos de carga e de descarga. Para se solucionar os sistemas, certos parâmetros constituintes das equações, a exemplo do fator de amortecimento da vazão, foram determinados a partir de ensaios experimentais. Desta modelagem semi-empírica se pode inferir que o coeficiente de difusão efetivo estava associado aos processos de adsorção e de difusão do gás na estrutura porosa dos carvões ativados