CARLA LUCIANE MANSKE CAMARGO PROFESSORES: ARGIMIRO RESENDE SECCHI

1. CARLA LUCIANE MANSKE CAMARGO PROFESSORES: ARGIMIRO RESENDE SECCHI EVARISTO CHALBAUD BISCAIA RIO DE JANEIRO, DEZEMBRO DE 2013 Modelagem do processo de remoção de mercúrio elementar de correntes gasosas utilizando hidroxiapatitas modificadas com sulfeto de cobre como adsorventes

2. INTRODUÇÃO • ADSORÇÃO • Grandes quantidades processadas • Baixas concentrações • Presença de Hg: variabilidade espacial e temporal • Afeta estruturas e equipamentos • Exposição ocupacional • Poluente amplamente difundido no meio ambiente ADSORVENTE DESENVOLVIDO PELO GRIFIT: HAp-CuS • Fixação comprovada em testes de lixiviação e estabilidade térmica (Salim e Resende, 2011); • Presença de S e estrutura da matriz sólida; • Dificuldades relacionadas à remoção de Hg em baixas concentrações. Gás natural

3. UNIDADE EXPERIMENTAL Filtro Adsorvente Lavador de gases T=cte Entrada Saída T=cte REATOR ANALISADOR SATURADOR Leito de Mercúrio (Hg0) Gás de arraste (N2) Dados Experimentais

4. MODELAGEM-MESTRADO REATOR DE LEITO FIXO Hg0 Hg0 Hg0 Hg0 Hg0 Hg0 ADSORÇÃO q DIFUSÃO C q Hg* qRp REAÇÃO QUÍMICA r HAp-CuS-Hg - Rp Rp

5. NOVA MODELAGEM REATOR DE LEITO FIXO C DIFUSÃO q Cp C ADSORÇÃO REAÇÃO QUÍMICA Cp S

6. NOVA MODELAGEM (5) (2) BALANÇO MACROSCÓPICO CC (Z=0) CC (Z=L) BALANÇO MICROSCÓPICO CI CC (r=Rp)

7. ADIMENSIONAMENTO CI CC

8. SOLUÇÃO NUMÉRICA • COLOCAÇÃO ORTOGONAL • Técnica de Resíduos Ponderados • Aproximação da variável dependente por um polinômio • Resíduo é nulo nos pontos de colocação • Grandes mudanças na inclinação: Aproximação é oscilatória DADOS EXPERIMENTAIS: Dinâmica na saída do leito

9. ‘ SOLUÇÃO NUMÉRICA Pontos de colocação: Raízes do polinômio de Jacobi + ambas as extremidades BALANÇO MACROSCÓPICO COLOCAÇÃO ORTOGONAL EM ELEMENTOS FINITOS Equações de continuidade nas interfaces ξ(2)=0 ξ(2)=+1 Pontos de colocação: Raízes do polinômio de Jacobi + extremidade superior i=1 i=2 ... ... ... i=ne nr np BALANÇO MICROSCÓPICO COLOCAÇÃO ORTOGONAL CLÁSSICA

10. IMPLEMENTAÇÃO EM EMSO • PluginOCFEM: Método de Colocação ortogonal • DAESolver: “dasslc” - Integração do sistema de equações algébrico-diferencial não-linear • NLASolver : “complex” – Otimização (Método dos poliedros flexíveis) Pe = 1.76509; KR=0.4951; eta = 2.67e-7; KA=2.24003; ER=7.68e-7; b = 4.67; qmax=4.33e6; VARIÁVEIS y yp q SR PARÂMETROS η ER b qmax PARÂMETROS ESTIMADOS Pe KR KA

11. CONCENTRAÇÃO NO FLUIDO AJUSTE AOS DADOS EXPERIMENTAIS DINÂMICA AO LONGO DO LEITO z

12. INFLUÊNCIA DA REAÇÃO QUÍMICA KR

13. INFLUÊNCIA DA DISPERSÃO AXIAL Pe

14. INFLUÊNCIA DA ADSORÇÃO

15. Perfil axial de y • PERFIL DE y NA DIREÇÃO AXIAL

16. PERFIL DE yp NA DIREÇÃO AXIAL x=0,9 x=1 x=0,16

17. PERFIL DE q NA DIREÇÃO AXIAL x=0,9 x=0,16 Z Z

18. Perfil axial de SR • PERFIL DE SR NA DIREÇÃO AXIAL x=0,9 x=0,16 Z Z

19. Perfil de yp na partícula • PERFIL DE yp NA PARTÍCULA Próximo à entrada do leito Próximo à saída do leito x x

20. Perfil de q na partícula • PERFIL DE q NA PARTÍCULA Próximo à entrada do leito Próximo à saída do leito x x x

21. Perfil de SR na partícula • PERFIL DE SR NA PARTÍCULA Próximo à entrada do leito Próximo à saída do leito x x

22. Número de Elementos ne=4 t=0,208s ne=8 t=0,351

23. Número de Pontos de Colocação nos Elementos np=3+2 t=0,208s np=4+2 t=0,236

24. Número de Pontos de Colocação na Partícula nr=3+1 t=0,208s nr=4+1 t=0,222 x x x

25. Influência da relação Dp/Rp Aumento de 104 vezes x x x x

26. Desafios • Um maior entendimento do modelo é necessário!!! MODELO ANTERIOR MODELO ATUAL