Determinação dos parâmetros de arrhenius da reação de sorção do dióxido de enxofre por calcário

Abstract

Recebido em 16/10/06; aceito em 18/1/07; publicado na web em 2/7/07 DETERMINATION OF THE ARRHENIUS PARAMETERS IN THE SULFUR DIOXIDE SORPTION REACTION BY LIMESTONE. Sulfur emission in coal power generation is a matter of great environmental concern and limestone sorbents are widely used for reducing such emissions. Thermogravimetry was applied to determine the effects of the type of limestone (calcite and dolomite), particle size (530 and 650 µm) and atmosphere (air and nitrogen) on the kinetics of SO 2 sorption by limestone. Isothermal experiments were performed for different temperatures (650 to 950 o C), at local atmospheric pressure. The apparent activation energies, as indicated by the slope of the Arrhenius plot, resulted between 3.03 and 4.45 kJ mol -1 for the calcite, and 11.24 kJ mol -1 for the dolomite.Keywords: sulfur dioxide; limestone; kinetics. INTRODUÇÃOA atmosfera terrestre pode ser dividida em camadas sobrepostas, conforme a variação da temperatura com a altitude. A camada mais baixa, onde vivemos e que está sujeita à ação poluente, é a troposfera que se estende desde a superfície até cerca de 15 km de altitude. Acima da troposfera encontra-se a estratosfera, que vai do topo da troposfera até aproximadamente 50 km da superfície da terra. Enquanto que na troposfera há um gradiente de temperatura que decresce com a altitude, na estratosfera, devido à absorção do ultravioleta pelo ozônio, há um gradiente de temperatura que cresce com a altitude e isto faz com que os poluentes gerados próximos ao solo fiquem confinados no interior da troposfera 1,2 . Um fator importante na química troposférica é sua alta concentração de vapor de água, permitindo que poluentes, como o dióxido de enxofre (SO 2 ), possam reagir tanto em fase sólida (conversão homogênea) quanto em fase aquosa (conversão heterogê-nea). Vários fatores climatológicos interferem nestes processos, como umidade relativa e intensidade da radiação solar incidente [3][4][5] . Considerando-se a reação com o radical OH, o tempo de vida mé-dio do SO 2 é de uma semana e, dependendo das condições de dispersão atmosféricas, pode atingir regiões distantes de dezenas a centenas de quilômetros 2 . Atividades naturais e antropogênicas produzem os óxidos de enxofre (SO x ). Entre as fontes naturais incluem-se vulcões, a decomposição de matéria orgânica e a vaporização do mar. Estas emissões aumentam a acidez da água da chuva, mas não chegam a causar danos ecológicos, pois o efeito do ácido é neutralizado ao entrar em contato com substâncias alcalinas presentes na água e no solo. O equilíbrio é rompido devido a grande quantidade de emissões de SO 2 e isto ocorre especialmente nas regiões industrializadas do planeta, provocado pelas atividades humanas 1,6 . A queima de combustíveis fósseis com elevados teores de enxofre para produção de energia é reconhecida como a principal fonte de emissão de SO 2 na atmosfera. Entre os combustíveis poluidores de utilização em larga escala destacam-se os carvões minerais e os óleos pesados derivados do petróleo Os problemas...

Interpretação do mecanismo de difusão no processo gás-sólido da reação de dessulfurização

“…Os perfis das curvas TG e DTG também podem ser observados como previamente descritos em Ávila et al. 11 Com base nesses valores de ganho de massa é possível avaliar a capacidade do calcário no processo de sorção do gás reagente.…”

“…A fim de avaliar a capacidade de sorção dos calcários, Ávila et al 11 calcularam a conversão no processo de sulfatação a 850 o C, temperatura típica do processo de combustão em leito fluidizado. Este resultado pode ser evidenciado na Figura 1, que mostra a conversão percentual dos dois calcários estudados.…”

“…Os valores de energia de ativação (E a ) foram obtidos em trabalho anterior, 11 por meio de ensaios termogravimétricos (TG). Nestes testes as amostras do calcário natural foram inseridas em suporte de alumina e introduzidas no forno da balança termogravimétrica.…”

“…11 De acordo com dados encontrados na literatura, este valor indica que a sulfatação do calcário CI é controlada por difusão de Knudsen. Em contrapartida, o valor de energia de ativação da ordem obtida para o calcário DP, de aproximadamente 12 kJ mol -1 , corresponde a um mecanismo satisfatoriamente explicado considerando a difusão molecular.…”

“…11,12 Em complemento aos estudos anteriores do NETeF, o presente trabalho tem como objetivo apresentar uma interpretação do mecanismo de difusão do processo heterogêneo gás-sólido envolvido na reação de dessulfurização.…”