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Blog: Peneirando moléculas para combustíveis mais limpos

Para separar hidrocarbonetos ou gases secos, as indústrias de processamento vêm usando tecnologias de adsorção e peneiras moleculares há décadas para produzir combustíveis mais limpos e processos mais econômicos. No entanto, a seleção adequada das válvulas de comutação é a chave do sucesso e da sustentabilidade do processo de adsorção de peneiras moleculares, que na maioria dos casos é crítico para a disponibilidade de toda a planta de processo.

Entendendo como funciona o peneiramento molecular

Uma peneira molecular típica consiste em duas ou mais colunas equipadas com peneiras moleculares, como adsorventes com base em zeólito. As características especiais dessas peneiras incluem adsorção reversível de vários compostos gasosos ou componentes líquidos e uma rede de cavidades e poros estreitos, oferecendo uma área de superfície interna muito alta.

À medida que o vapor úmido ou ácido é processado em uma coluna, o outro é regenerado.  A peneira molecular adsorve as impurezas em uma direção de fluxo descendente.  Quando o leito de peneira molecular atinge sua saturação máxima, o fluxo de entrada é alternado para a segunda coluna e a regeneração é iniciada na primeira coluna.

As peneiras moleculares podem ser regeneradas por aquecimento do adsorvente com um gás quente, vapor ou alterando a pressão parcial.  O gás de regeneração flui a contracorrente do gás de processo para evitar que o adsorvente envelheça, causando, assim, um aumento no número de ciclos. O resfriamento com gás seco ocorre após a regeneração.

Escolhendo a válvulas de comutação correta

As válvulas usadas no peneiramento molecular possuem um papel crucial na alternação das colunas de uma fase de adsorção até regeneração e resfriamento em uma sequência predefinida. Elas devem suportar amplas variações de temperatura e ciclos frequentes, mantendo a estanqueidade em ambas as direções de fluxo durante muitos anos.

A seleção do material e a construção da sede são essenciais, considerando que isso reduz o número de partículas dos leitos da peneira molecular que entram nas cavidades da sede e, desta forma, minimiza o desgaste das partículas que aderem às superfícies de vedação. O controle de emissões de escape é essencial no processamento de hidrocarbonetos para evitar riscos ao ambiente e à saúde. 

Válvulas esfera e válvulas borboleta com sede metálica são amplamente utilizadas em aplicações de comutação tão exigentes.

As válvulas esfera bi-apoiadas oferecem operação confiável e excelente resposta aos altos diferenciais de pressão. Este design oferece estanqueidade duradoura ao longo de anos de comutação frequente, apesar das poeiras da peneira molecular e das constantes mudanças de temperatura. As válvulas borboleta são otimizadas em grandes dimensões e níveis de pressão moderados (10-20 bar).  Os designs com discos excêntricos triplos oferecem uma opção viável para a alternação de peneiras moleculares. 

No entanto, é vital entender as condições do processo para selecionar a válvula correta para garantir a continuidade da secagem ou separação de fluídos.

A transparência oferece uma visão do desempenho

Para aplicações críticas, como liquefação de GNL ou isomerização de refinaria, a planta deve ser capaz de avaliar o desempenho da válvula, especialmente na hora de prever ou planejar atividades de manutenção.

Controles digitais inteligentes, como o Neles® SwitchGuard™ com capacidades de diagnóstico combinadas a soluções em gerenciamento de ativos, levam as operações de partida e o planejamento de manutenção para aplicações de comutação a um novo patamar oferecendo uma visão transparente de como as válvulas de comutação automatizadas estão operando na peneira molecular. Estas ferramentas garantem anda mais a disponibilidade de todas a planta.

Com a corrida para produzir combustíveis mais limpos que estejam em conformidade com as regulações vindouras, a adsorção da peneira molecular terá um papel ainda maior em ajudar as plantas a alcançar a disponibilidade total do processo e uma produção sustentável de combustível. A seleção de válvulas de comutação confiáveis para a peneira molecular também se tornará mais importante, pois ela oferece suporte para o uso e o desenvolvimento de processos e combustíveis mais limpos e mais econômicos, incluindo isomerização, GNL e bioetanol.

Escrito por Sari Aronen. Para mais informações sobre o tema, entre em contato com ville.kahkonen@metso.com

 

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