No abstract

AGRADECIMENTOSAgradeço aos meus pais, pelo incentivo, apoio, carinho e por tudo que fizeram. Agradeço ao orientador Prof. Dr. José Luís de Paiva, que me orientou, pelos seus ensinamentos e contribuições para o desenvolvimento do trabalho e amizade. Agradeço a Mestre Denise Trigilio Tavares, que me acompanhou durante todos os experimentos e ajudou em todo o desenvolvimento do trabalho. Agradeço ao Prof. Doutor Wilson Miguel Salvagnini pelo apoio na elaboração dos experimentos. São Paulo por ter possibilitado o desenvolvimento do trabalho e espaço cedido para a pesquisa. E o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo apoio financeiro e incentivo a pesquisa. Agradeço também a todas as pessoas que contribuíram, diretamente e indiretamente, para o desenvolvimentos, construção e sucesso deste trabalho. RESUMOO trabalho visa o estudo do processo de dessorção química de CO2 em solução aquosa da mistura das aminas 2-amino-2-metil-1-propanol (AMP) e piperazina (PZ) carbonatadas.Uma simulação em Aspen Hysys® foi realizada de forma a avaliar o processo de captura de CO2, sendo possível reduzir as emissões de CO2 em 79 % em comparação a um mesmo sistema de queima de butano produzindo a mesma quantidade de energia.O processo de dessorção foi realizado em uma coluna de parede molhada com promotor de película de 49 cm de comprimento e 2,2 cm de diâmetro. O processo foi monitorado de forma online por meio da técnica de espectroscopia de infravermelho integrada com a calibração multivariada, que permitiu a quantificação de AMP e PZ livres, CO2 em todas suas formas químicas, mono e dicarbamato de PZ, e bicarbonato. Os ensaios de dessorção foram realizados a pressão atmosférica (0,93 atm) e nas temperaturas de 50, 60 e 70 °C, com vazão de líquido de 3,478 mL•s -1 . A vazão de ar seco variou entre os experimentos de 87,5 a 120 mL•s -1 . Para cada temperatura estudaram-se quatro soluções aquosas de AMP e PZ, com as seguintes concentrações %m/m de AMP/%m/m PZ: 30/0, 25/5, 20/10 e 0/15. O coeficiente individual de transporte de massa na fase líquida apresentou influência das concentrações de PZ na mistura com AMP, sendo maior quanto maior a concentração de PZ, porém para a PZ pura apresentou o menor valor. Este coeficiente decresce com o aumento do loading (α) de CO2 no líquido (mol de CO2 por mol de amina na solução inicial). A temperatura não apresentou uma influência significativa nos valores do coeficiente individual da fase líquida.O coeficiente de transferência de massa do filme líquido está na faixa de 3,12×10 -10 a 1,32×10 -5 mol‧Pa -1 ‧m -2 ‧s -1 , para loadings (α) de CO2 no líquido variando de 0,18 to 0,9 e soluções de AMP (0 -30 %m/m) e de PZ (0 -15 %m/m).Palavras-chave: Dessorção. CO2. Infravermelho. Quimiometria. Aminas. ABSTRACTThe work aims to study the chemical desorption process of CO2 in an aqueous solution of 2amino-2-methyl-1-propanol (AMP) and piperazine (PZ) carbonated blend.An Aspen Hysys® simulation was carried out to evaluate the CO2 capture process, which allowed to reduce CO2 em...

This work reports a multivariate calibration partial least square regression (PLS) model to quantify the liquid-phase concentrations of 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP), piperazine (PZ), bicarbonate, PZ monocarbamate, and PZ dicarbamate during the absorption/ desorption process by Fourier Transform Mid-Infrared spectroscopy (mid-FTIR). The model could predict 33 different concentrations ranging from 0 to 40 wt.% AMP, 0 to 15 wt.% PZ, and 0 to 12 wt.% total CO2 with relative errors lower than 10%, and 87% of the variance of all samples have been represented (R²), except for PZ dicarbamate. A comparison of a single PLS2 model was made with multiple PLS1 models, one for each chemical species present in the liquid phase. The latter had better predictions and made it possible to differentiate CO2 from its chemical forms, allowing a better understanding of the CO2 capture processes.

In this study, the dynamic behavior of CO2 desorption in an aqueous blend of 2‐amino‐2‐methyl‐1‐propanol (AMP) and piperazine (PZ) was investigated. Solvent desorption, an important method used to capture CO2 by absorption into amines, was carried out in a laboratory column with a film promoter and monitored online by infrared spectroscopy. A PLS model was used to quantify the free amines, carbonated species, and total absorbed CO2 in all its chemical forms present in the liquid phase. The desorption was performed at atmospheric pressure and temperatures of 323, 333, and 343 K with blend solutions of 30/0, 25/5, 20/10, and 0/15 wt.% AMP/PZ. The liquid mass transfer coefficient (kL) decreased with higher CO2 loadings and was not significantly affected by temperature. AMP enhanced the liquid mass transfer coefficient of the PZ solvents, and the highest kL occurred at the higher PZ blend concentrations. © 2021 Society of Chemical Industry and John Wiley & Sons, Ltd.