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Type: Tese de Doutorado
Title: Dessulfuração de biogás da metanização da vinhaça: uma nova abordagem para remoção de altas concentrações de H2S
Authors: Luis Felipe de Dornfeld Braga Colturato
First Advisor: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo
Abstract: Este trabalho objetivou desenvolver um sistema dessulfuração química utilizando hidróxido de sódio acoplado a um sistema com regeneração biológica das hidroxilas, de forma a obter elevadas eficiências de remoção de H2S associada à redução do uso de agente alcalinizante no sistema, viabilizando um sistema para remoção de elevadas concentrações de H2S do biogás. A pesquisa contemplou o desenvolvimento de uma planta piloto de dessulfuração, instalada na Usina Monte Alegre, do Grupo Adecoagro, onde encontra-se em operação uma Unidade Piloto de Metanização da vinhaça da empresa Methanum com geração constante de biogás para suprimento ao experimento. A Unidade de dessulfuração foi constituída pelos seguintes componentes: torre de absorção venturi (TAV), torre de regeneração biológica (TRB) e decantador lamelar (DL). O estudo teve como base dois experimentos principais, a saber: i) definição do pH ideal limite no qual o sistema detém a maior fração molar de bissulfeto na solução; ii) Operação em contínuo da TAV associado ao sistema de regeneração biológica das hidroxilas. O primeiro experimento demonstrou que a alcalinidade correspondente a 5x10-3 mol.L-1 foi adequada para manter o pH próximo a 8,0, reduzindo a competição por hidroxilas devido à liberação do CO2 presente no biogás e favorecendo o desenvolvimento de bactérias sulfo-oxidantes. Nesta alcalinidade verificou-se uma elevada eficiência de remoção de H2S (99,3% a 99,9%), sendo que este pH também foi apropriado ao crescimento de microrganismos oxidadores de sulfeto. O segundo experimento teve uma duração total de 145 dias. A concentração de H2S no biogás variou entre 15.150 e 26.277ppmV, e a máxima carga aplicada durante um período estacionário foi de 17,4 kg H2S.m-3.h-1, obtendo-se uma eficiência média de remoção de H2S de 99,8%. Foi verificado, também, um incremento da concentração de metano no biogás da ordem de 10,7% neste período. Foram identificados organismos sulfo-oxidantes no sistema biológico, que contribuíram para a manutenção do pH do meio e regeneração das hidroxilas, de forma que a demanda de NaOH do sistema foi de 1,4% em relação à demanda estequiométrica requerida para um sistema químico padrão. O sistema proposto configura-se uma nova abordagem de processo de dessulfuração biológica, com a principal vantagem de obter elevada eficiência de remoção de H2S, evitar a diluição do biogás com O2 e N2, e promover aumento da concentração de metano no biogás.
Abstract: This study aimed to develop a chemical desulfurization system using sodium hydroxide coupled to a system with biological regeneration of hydroxyl, in order to obtain high H2S removal efficiencies associated with reduced use of alkalizing agent in the system, configuring a system for removal of high concentrations of H2S from biogas. The research included the development of a desulfurization pilot plant, which was installed at Usina Monte Alegre (Adecoagro's Group) where is in operation a vinasse methanation pilot plant (Methanum´s technology), with constant generation of biogas to supply the experiment. The desulphurization plant developed was comprised of the following components: venturi absorption tower (TAV), biological regeneration tower (TRB) and lamellar settler (DL). The study was based on two main experiments, namely: i) definition of the ideal pH threshold at which the system has the largest molar fraction disulfide in the solution; ii) TAV's continuous operation associated with the biological regeneration of hydroxyls. The first experiment demonstrated that the corresponding alkalinity 5x10-3 mol L-1 was adequate to maintain the pH around 8.0, reducing the competition for hydroxyls due to the release of the CO2 present in the biogas and contributing to the development of sulfo-oxidant bacteria (suitable pH for its development). The second experiment was carried out in 145 days. The H2S concentration in the biogas ranged between 15,150 and 26,277ppmV and the maximum load applied was 17.4 kg.H2S.m3.h-1, with an average H2S removal efficiency of 99.8% for this period. In addition, an increase in the methane concentration in the biogas of around 10.7% was observed. Sulfoxidizing organisms were identified in the biological system, which helped to maintain the pH of the medium and promoted the regeneration of hydroxyl, in a manner that the demand of NaOH of the system was 1.4% compared to the stoichiometric demand required for a standard chemical system. The proposed system sets up a new biological desulfurization process approach, with the main advantage of getting high H2S removal efficiency, avoid the dilution of biogas with O2 and N2, and promote increased concentration of methane in the biogas.
Subject: Dessulfurização
Biogás
Vinhaça
Saneamento
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AAXES8
Issue Date: 27-Apr-2015
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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