Diseño de adsorbentes estructurados para la deshidratación de gas

Abstract

En el presente Trabajo Especial de Grado fueron planteadas las bases teóricas y la metodología para lograr el diseño de adsorbentes estructurados cerámicos y metálicos, con el fin de emplearlos como deshidratadores de gases. Los adsorbentes se prepararon partiendo de un soporte metálico y un material de poliuretano como plantilla en el caso de los cerámicos, ambos se recubrieron con soluciones a base de alúmina y zeolita comercial tipo faujasita como material solido desecante, con esto se combina la gran capacidad de adsorción que poseen los tamices moleculares con las bondades que ofrecen los estructurados debido a su estructura superficial. Con el fin de obtener desecantes que posean propiedades que favorezcan la adsorción, se variaron diferentes parámetros entre los cuales se encuentran, para los estructurados cerámicos la temperatura de desaparición de la esponja y la composición del slurry teniendo como criterio de selección la mayor área superficial, la mayor resistencia mecánica y la mayor capacidad de adsorción. Se seleccionó como temperatura más favorable para la calcinación de la espuma, 990 °C. Aunque con esta temperatura se obtuvo como resultado un área específica menor en comparación con los monolitos sintetizados a temperaturas por debajo de 990 °C, la resistencia mecánica que poseía el adsorbente cerámico correspondió con lo requerido en cuanto a dureza y resistencia al descascarillado. En el caso los estructurados metálicos se prepararon tres «slurries» para recubrir la superficie de las mallas de aluminio previamente tratadas, variando el tipo de agente aglutinante: uno con proporciones solidas definidas de zeolita-alúmina, otro con zeolita-almidón y finalmente uno solo de zeolita. Se obtuvo que empleando almidón como agente aglutinante según estudios previos realizados la mínima viscosidad requerida (5 cP), se alcanzó en aproximadamente 4 días, mientras que las otras dos dispersiones cruzan este valor mínimo en 10 días. Después de efectuar el recubrimiento de los monolitos metálicos de aluminio se realizaron pruebas de capacidad de adsorción, obteniendo para el desecante recubierto con zeolita-almidón la mejor capacidad de adsorción de agua, alrededor de 449 mg de H2O/ g de adsorbente. Finalmente se comparó el comportamiento de los estructurados versus el sólido en su forma comercial en un sistema continuo teniendo como variable de comparación la caída de presión, reportándose que tanto para los adsorbentes estructurados cerámicos como para los metálicos haciendo pasar un caudal de aire a través de ellos, la caída de carga es menor con respecto a la zeolita faujasita comercial.