A que distância estamos da cinética máxima no processo tradicional de reforma de metano?

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Ribeiro, Rafael Chacon Costa
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; BR; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: Steam reformer modelling and simulation; Maximum kinetics; Mass transfer; Heterogeneous catalysis; Reforma a vapor; Modelagem e simulação; Cinética máxima; Transferência de massa; Catálise heterogênea; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11907

A reforma a vapor do metano é uma das mais importantes rotas industriais para a produção de gás de síntese e hidrogênio, devido à sua economicidade e confiabilidade. Esses produtos são largamente utilizados na produção de importantes commodities, como metanol e amônia, além de seus derivados. Devido à importância deste sistema na indústria, este se tornou um foco frequente de estudo, e diversos modelos para descrever o reformador têm sido propostos na literatura. Nesse contexto, há um grande interesse na melhoria dos sistemas catalíticos utilizados devido ao impacto econômico esperado. O presente trabalho visa estudar a influência das limitações de transferência interna e externa à partícula de catalisador, observando a distância dos reatores industriais à um reator onde tais efeitos fossem reduzidos considerando taxas cinéticas de reação suficientemente rápidas. Para avaliação de tais comportamentos, diferentes modelos foram propostos, com premissas individuais. Na formulação dos problemas, são aplicados balanços molares, de energia e de momento.De acordo com as características dos modelos desenvolvidos diferentes métodos de resolução são aplicados.Para a análise da performance do leito catalítico, avaliaram-se os perfis de temperatura, pressão e conversão de metano ao longo do meio reacional. Os efeitos de manipulações de variáveis de processo e da redução da limitação da transferência são analisados.Observa-se que, para condições típicas de reatores industriais atuais, há grande ineficiência relacionada às limitações de transferência intraparticular e/ou taxas cinéticas baixas, havendo potencial de melhoria da performance do leito em direção à cinética máxima (taxa teórica sem efeitos difusivos comresistência à transferência de massa desprezível, alcançando conversões próximas ao do equilíbrio termodinâmico). Nas investigações realizadas neste trabalho, para condições típicas de reatores industriais, observa-se que acelerar a cinética assintoticamente pode reduzir o comprimento do reator em 40%.