Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/43429
Type: Dissertação
Title: Desenvolvimento de uma tecnologia para oxidação de H2S: escalonamento e prova de conceito
Other Titles: Development of a technology for H2S oxidation: scaling up and proof of concept
Authors: Vitor Fernandes de Almeida
First Advisor: Rochel Montero Lago
First Co-advisor: Ana Paula de Carvalho Teixeira
First Referee: Ricardo Mathias Orlando
Second Referee: Marcelo Gonçalves Rosmaninho
Third Referee: Ana Paula de Carvalho Teixeira
Abstract: Biogás obtido a partir de diferentes rejeitos para geração de eletricidade é uma importante oportunidade para diferentes setores da economia atualmente. No entanto, a presença de compostos à base de sulfetos, H2S, causam forte corrosão nos geradores e outras instalações levando a altos custos de manutenção. O presente trabalho relata o desenvolvimento de um catalisador em laboratório e em escala piloto para a oxidação de sulfeto para o tratamento do biogás. Na primeira etapa deste trabalho, o catalisador foi sintetizado a partir de sílica precipitada impregnada com ferro por meio da técnica Chemical Vapour Deposition (CVD) a 600°C com etanol comercial e acetonitrila como fontes de carbono. Os catalisadores obtidos foram caracterizados por TG, Raman, Mössbauer, MEV, MET, BET e CHN. Os materiais sintetizados, na escala de 100 mg, foram testados para a oxidação de sulfetos em meio aquoso, atingindo oxidações de 85% em 2 h de reação. Foi sintetizado também um catalisador partindo do rejeito da mineração de ferro, que atingiu uma oxidação 47% em 6 h de reação. A segunda etapa do trabalho foi o estudo do aumento de escala da síntese pela técnica CVD. Para isso foi projetado e construído um forno tubular rotativo com controle de inclinação que operou inicialmente em uma escala de 500 g. A partir de vários estudos iniciais de otimização, foram sintetizados dois catalisadores a partir da sílica precipitada e do rejeito da mineração de ferro. Os materiais foram caracterizados por diferentes técnicas e testados para oxidação de sulfeto em meio aquoso, atingindo oxidação de 85%. Foi também testado o reuso dos materiais, que apresentaram uma queda na eficiência no primeiro ciclo estabilizando em seguida. Ao final da etapa de escalonamento iniciou-se um trabalho de prova de conceito em ambiente real, envolvendo visitas e coleta de amostras em várias fazendas de suínos com produção de biogás e energia elétrica.
Abstract: The use of e biogas obtained from different sources to generate electricity is an important opportunity for different sectors of the economy today. However, the presence of sulfide-based compounds, H2S, causes strong corrosion in generators leading to high maintenance costs. The present work reports the development of a catalyst in the laboratory and on pilot scale for the oxidation of sulfide for the treatment of biogas. In the first step of this work, the catalyst was synthesized from precipitated silica impregnated with iron by means of the Chemical Vapour Deposition (CVD) technique at 600°C with commercial ethanol and acetonitrile as carbon source. The catalysts obtained were characterized by TG, Raman, Mössbauer, MEV, MET, BET, and CHN. On a scale of 100 mg, the synthesized materials were tested for the oxidation of sulfides in an aqueous medium, reaching oxidation of 85% in 2h of reaction. A catalyst was also synthesized starting from iron mining waste, which reached 47% oxidation in 6h of reaction. The second stage of the work was to study the scale-up of the synthesis by the CVD technique. For this, a rotary tubular oven with tilt control was designed and built, initially operating at a scale of 500 g. Two catalysts were synthesized from several initial optimization studies from two supports, i.e. precipitated silica and iron mining waste. The materials were characterized by different techniques and tested for sulfide oxidation in aqueous media, reaching an oxidation rate of 85%. The reuse of materials was also tested, which showed a drop in efficiency in the first cycle, stabilizing afterward. At the end of the scaling step, an attempt was made to carry out a proof of concept in a real environment. A visit was made to a swine farm with biogas and electricity production.
Subject: Inovação tecnológicas
Biocombustíveis
Catalisadores
Sulfetos
Oxidação
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Inovação Tecnológica e Propriedade Intelectual
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/43429
Issue Date: 7-Apr-2022
metadata.dc.description.embargo: 7-Apr-2024
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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