Porous Solids for Adsorption and Separation of Gas and Vapor Mixtures
[ES] En esta tesis se han estudiado las propiedades de diferentes adsorbentes zeolíticos y su uso en separaciones de mezclas fluidas de interés industrial. La selección de los materiales se ha realizado poniendo especial énfasis en los adsorbentes zeolíticos de poro pequeño de baja polaridad, más co...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2021 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de València (UPV) |
| Repositorio: | RiuNet. Repositorio Institucional de la Universitat Politécnica de Valéncia |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:riunet.upv.es:10251/178978 |
| Acceso en línea: | https://riunet.upv.es/handle/10251/178978 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Hidrógeno Gas natural Separación Adsorción Zeolitas Hidrocarburos Zeolites Adsorption Separation Natural gas CO2 Hydrogen Biobutanol Hydrocarbons |
| Sumario: | [ES] En esta tesis se han estudiado las propiedades de diferentes adsorbentes zeolíticos y su uso en separaciones de mezclas fluidas de interés industrial. La selección de los materiales se ha realizado poniendo especial énfasis en los adsorbentes zeolíticos de poro pequeño de baja polaridad, más concretamente, zeolitas pura sílice, aluminofosfatos y silicoaluminofosfatos. Las separaciones que se han considerado están relacionadas principalmente con la producción de energía, procesado del gas natural y del biogás, purificación de hidrógeno, mejora del índice de octano de la gasolina y purificación de biobutanol. Las propiedades de adsorción se han estudiado mediante medidas de isotermas de adsorción de un solo componente, medidas de cinéticas de adsorción de un solo componente y experimentos de adsorción dinámica multicomponente, es decir, experimentos de curvas de ruptura. Las isotermas de adsorción se analizaron en cuanto a forma y capacidad máxima de adsorción y se utilizaron para calcular los calores isostéricos de adsorción, las selectividades termodinámicas y las capacidades de trabajo ideales en procesos hipotéticos de adsorción por oscilación. Las medidas de cinéticas de adsorción han permitido comparar el comportamiento difusional de diferentes adsorbatos en diferentes materiales y calcular las constantes de difusión temporales, que a su vez fueron utilizadas para calcular selectividades cinéticas ideales / factores de separación. Los experimentos de curvas de ruptura se utilizaron para ver cómo se comportan los materiales en condiciones cercanas al caso industrial, para calcular las selectividades reales de mezcla y los parámetros de operación relevantes de procesos de adsorción, es decir, productividad, recuperación y pureza. Las propiedades físicas de los materiales estudiados, como la estructura, el orden cristalino, la conectividad atómica, el tamaño y la forma de las partículas y las propiedades texturales, han sido evaluadas y empleadas para explicar los resultados obtenidos en los experimentos de adsorción. En el capítulo 1, se presenta una introducción general sobre las zeolitas, su síntesis, propiedades y aplicaciones, junto con una introducción acerca de los fenómenos de adsorción y las separaciones industriales de interés para esta tesis. En el capítulo 2 se presentan los objetivos de este trabajo de tesis. En el capítulo 3 se presenta la síntesis de los adsorbentes utilizados, junto con los equipos de caracterización y adsorción y los procedimientos de análisis de datos de adsorción. En el capítulo 4, se estudia la adsorción de gases ligeros en Si-RWR con especial énfasis en la separación de isótopos de hidrógeno y la purificación del hidrógeno presente en la corriente de salida de un proceso de reformado de metano con vapor. En el capítulo 5 estudio las propiedades de adsorción de \ce{CO2} en aluminofosfatos, silicoaluminofosfatos y zeolitas de estructuras LTA, CHA y AFI, y más específicamente los calores isostéricos de adsorción. En el capítulo 6, estudio el efecto del tamaño de poro y la topología de poro en la separación de \ce{CO2} de \ce{CH4} mediante isotermas de compuestos puros y experimentos de ruptura de la mezcla. En el capítulo 7, se estudian las propiedades de adsorción de hidrocarburos de las fracciones C5-C7 en Si-STW con la atención puesta en la separación de hidrocarburos dirramificados de monorramificados y lineales. Se establece una comparación con Si-MFI. En el capítulo 8 se estudia una serie de zeolitas puramente silíceas para la separación de una mezcla de vapores de 1-butanol, acetona, etanol y agua proveniente de un proceso de fermentación. Se han realizado experimentos de adsorción de los compuestos puros, así como de mezclas de ellos mediante curvas de ruptura. Se presta atención a la recuperación de 1-butanol durante el proceso de adsorción, estudiá |
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