Limpieza de biogás mediante adsorción por oscilación al vacío utilizando un adsorbente de marco organometálico de calcio: un estudio de simulación multiescala
Autores: Lasich, Madison; Adeleke, Victoria T.; Tumba, Kaniki
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Limpieza de biogás mediante adsorción por oscilación al vacío utilizando un adsorbente de marco organometálico de calcio: un estudio de simulación multiescala
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Biogás
Estructura metal-orgánica
Adsorbente
Dióxido de carbono
Sulfuro de hidrógeno
Adsorción por oscilación de presión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
La purificación del biogás puede mejorar el rendimiento de los sistemas de red inteligente distribuidos, al tiempo que puede proporcionar materia prima limpia para su uso posterior, como la reforma de vapor. Recientemente, se informó en la literatura sobre un nuevo marco organometálico (MOF) con pilares aniónicos que muestra buena capacidad para separar acetileno del dióxido de carbono. El presente estudio evalúa la utilidad de este adsorbente para separar una mezcla típica de biogás (que consiste en metano, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno) utilizando un enfoque multiescala. Este enfoque acopla simulaciones atomísticas de Monte Carlo en el conjunto canónico grande con el modelado de equilibrio por lotes de un sistema de adsorción por oscilación de presión. El marco organometálico muestra selectividad a bajas presiones para el dióxido de carbono y especialmente para el sulfuro de hidrógeno. Un análisis de modelos de isoterma de adsorción acoplado con distribuciones estadísticas de energías de interacción superficie-gas determinó que tanto el CH como el CO exhibieron adsorción tipo Langmuir, mientras que el HS mostró un comportamiento tipo Langmuir a bajas presiones, con una creciente heterogeneidad de sitios de adsorción a altas presiones. El modelado de equilibrio por lotes de un sistema de adsorción por oscilación de vacío para purificar una materia prima de CH/CO demostró que dicho sistema puede incorporarse a un proceso de reforma de biogás solar, ya que la pureza objetivo del 93-94 mol-% de metano para su incorporación al proceso era fácilmente alcanzable.
Descripción
La purificación del biogás puede mejorar el rendimiento de los sistemas de red inteligente distribuidos, al tiempo que puede proporcionar materia prima limpia para su uso posterior, como la reforma de vapor. Recientemente, se informó en la literatura sobre un nuevo marco organometálico (MOF) con pilares aniónicos que muestra buena capacidad para separar acetileno del dióxido de carbono. El presente estudio evalúa la utilidad de este adsorbente para separar una mezcla típica de biogás (que consiste en metano, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno) utilizando un enfoque multiescala. Este enfoque acopla simulaciones atomísticas de Monte Carlo en el conjunto canónico grande con el modelado de equilibrio por lotes de un sistema de adsorción por oscilación de presión. El marco organometálico muestra selectividad a bajas presiones para el dióxido de carbono y especialmente para el sulfuro de hidrógeno. Un análisis de modelos de isoterma de adsorción acoplado con distribuciones estadísticas de energías de interacción superficie-gas determinó que tanto el CH como el CO exhibieron adsorción tipo Langmuir, mientras que el HS mostró un comportamiento tipo Langmuir a bajas presiones, con una creciente heterogeneidad de sitios de adsorción a altas presiones. El modelado de equilibrio por lotes de un sistema de adsorción por oscilación de vacío para purificar una materia prima de CH/CO demostró que dicho sistema puede incorporarse a un proceso de reforma de biogás solar, ya que la pureza objetivo del 93-94 mol-% de metano para su incorporación al proceso era fácilmente alcanzable.