Trabalho Final - Terceira Avaliação
Fenômenos de Transporte I
DEQ – CT /UFPB
2021.1
Tecnologia de separação de gás PSA
A classificação da Tabela 1 de Sistemas PSA mostra a classificação dos usos industriais dos
sistemas PSA de acordo com os tipos de gás a serem separados. Dependendo da pressão
operacional, os sistemas PSA podem ser classificados em um dos três tipos: PSA; VSA ou PVSA.
No sistema PSA, o gás de entrada é comprimido até a pressão de adsorção, operação em alta
pressão, enquanto a pressão de dessorção opera a pressão atmosférica. O gás do produto a
ser separado neste sistema é tipicamente nitrogênio, oxigênio ou hidrogênio. Em um sistema
VSA, a pressão do gás da matéria-prima é elevada por um turbo soprador para ingresar ao
adsorvedor. Posteriormente, esta pressão de gás é reduzida por uma bomba de vácuo para
regenerar o adsorvente. Num sistema VSA, o consumo de energia específico é menor do que o
de um sistema PSA porque a pressão operacional de um sistema VSA está mais próxima da
atmosférica. O gás do produto a ser separado neste sistema é tipicamente oxigênio, dióxido de
carbono, monóxido de carbono ou argônio. O sistema PVSA é ocasionalmente referido como o
sistema VPSA. Em um sistema PVSA, a pressão do gás da matéria-prima é levantada por um
soprador que o sopra no adsorvedor. Posteriormente, a dessorção e a regeneração são
realizadas pelo uso de uma bomba de vácuo. A pressão operacional de um sistema PVSA é
projetada a um nível de pressão entre um sistema PSA e um sistema VSA. Seu consumo de
energia é tão baixo quanto o de um sistema VSA. A quantidade de adsorvente preenchida em
cada sistema é PSA < PVSA < VSA. O tamanho do equipamento utilizado em cada sistema é
proporcional à quantidade de adsorvente preenchido em cada sistema. Cinco tipos de
adsorventes são empregados para cada sistema: alumina, carbono ativo, MSC (carbono de
peneira molecular), ZMS (peneira molecular zeólita) e complexo. Cada adsorvente é
determinado pelo tipo de gás do produto e sua polaridade ou propriedades hidrofílicas, que
são as chaves importantes que determinam o desempenho de um sistema PSA.
Separaçõ de Oxigênio
O processamento criogênico é apropriado para produzir grandes quantidades de oxigênio e
nitrogênio. No entanto, para a produção de até aproximadamente 10.000 Nm3/H do gás, o
custo de um sistema PSA é mais barato do que o do processamento criogênico. Além disso,
devido à pequena diferença entre os pontos de ebulição de oxigênio e argônio, o oxigênio não
é facilmente separado através da destilação em uma planta criogênica. O sistema PSA também
compartilha uma característica semelhante. Uma vez que a capacidade de adsorção do
oxigênio é próxima à do argônio, quando o ZMS (peneira molecular zeolita) é empregado, o
argônio também é enriquecido em uma proporção semelhante ao oxigênio, impedindo assim o
enriquecimento de oxigênio acima de 95% O2.
Sistema PSA de oxigênio
Como mostrado na Tabela 1, existem três tipos de sistemas PSA para a produção de oxigênio:
sistemas PSA, que utiliza compressores de ar; e sistemas VSA e PVSA, ambos usando
sopradores de ar, juntamente com bombas de vácuo. No entanto, recentemente surgiu um
novo sistema VSA que opera a pressões menores que a pressão atmosférica sem um soprador
de ar. Como o consumo específico de energia tende a aumentar à medida que as pressões de
