Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15121
metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Análise termodinâmica das reações de reforma do metano e do GLP para a produção de hidrogênio
metadata.dc.creator: Franco, Tatiana Vilarinho
metadata.dc.contributor.advisor1: Assis, Adilson José de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Hori, Carla Eponina
metadata.dc.contributor.referee1: Romanielo, Lucienne Lobato
metadata.dc.contributor.referee2: Krähenbühl, Maria Alvina
metadata.dc.description.resumo: As composições de equilíbrio químico das reações de reforma a vapor e reforma seca do metano são calculadas usando dois métodos distintos: (1) avaliação das constantes de equilíbrio (ACE); (2) multiplicadores de Lagrange (ML). As composições de equilíbrio da reforma a vapor do gás liquefeito de petróleo (GLP) são calculadas apenas pelo método ACE. Ambos os métodos resultam em sistemas de equações algébricas não lineares, resolvidos numericamente no software livre Scilab © INRIA-ENPC. A principal contribuição deste trabalho é realizar uma análise termodinâmica comparativa para estas reações, determinando a influência das principais variáveis operacionais sobre o equilíbrio químico. São estudados os efeitos da temperatura, pressão, razão inicial H2O/CH4 (reforma a vapor do metano), razão inicial CH4:CO2:N2 (reforma seca do metano) e razão inicial C3H8:C4H10:H2O (reforma a vapor do GLP) sobre os produtos das reações. Para a reforma a vapor do metano avaliou-se a composição de equilíbrio como função da temperatura e da pressão, o rendimento de H2 e a seletividade de H2/CO, ambos como função da temperatura, a conversão de CH4 e a deposição de carbono, como função da razão de alimentação H2O/CH4 e da temperatura. Para a reforma seca do metano, avaliou-se a composição de equilíbrio, o rendimento de H2, a seletividade de H2/CO, a seletividade H2/CO2 e a conversão de CH4, todos como função da temperatura. Foram avaliadas as constantes de equilíbrio das reações consideradas na reforma a vapor do GLP com o intuito de se definir o sistema reacional que represente este processo. Para a validação dos resultados, empregam-se dois procedimentos: (1) comparação com dados experimentais e de simulação, específicos de equilíbrio químico, publicados na literatura; (2) cálculo da taxa de reação intrínseca, que no equilíbrio deve ser nula.
Abstract: The chemical equilibrium compositions of steam and dry methane reforming reactions, (SMR) and (DMR), respectively, are calculated by two distinct methods: (1) evaluation of the equilibrium constants; (2) Lagrange multipliers. The chemical equilibrium compositions of LPG steam reforming reaction are calculated by the method of evaluation of equilibrium constants. Both methods result in systems of non-linear algebraic equations, solved numerically using the open-source software Scilab © INRIA-ENPC. The main contribution of this study is, therefore, to conduct a comparative thermodynamic analysis for these reactions, determining the influence of key operational variables on chemical equilibrium. Effects of temperature, pressure, initial H2O/CH4 ratio (steam methane reforming), initial CH4:CO2:N2 ratio (dry methane reforming) and C3H8:C4H10:H2O ratio (steam reforming of LPG) on the reaction products are evaluated. For the steam methane reforming, the equilibrium compositions were calculated as a function of temperature and pressure, H2 yield and H2/CO selectivity, both as a function of temperature, CH4 conversion and carbon deposition, as function of the initial ratio H2O/CH4. For the dry methane reforming, the equilibrium compositions, H2 yield, H2/CO selectivity, H2/CO2 selectivity and CH4 conversion were calculated as a function of temperature. Also, the equilibrium constants for the reactions considered in the steam reforming process of LPG were evaluated as a temperature function. For results validation, two procedures are employed: (1) comparison between experimental data and simulated equilibrium data, published in the literature; (2) calculation of the intrinsic reaction rates, which should be equal to zero at equilibrium conditions.
Keywords: Viabilidade termodinâmica
Reações de reforma do metano
Otimização de processos
Equilíbrio químico
Methane reforming
Hidrogen
Chemical equilibrium
Scilab softwere
Hidrogênio
Metano
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Citation: FRANCO, Tatiana Vilarinho. Análise termodinâmica das reações de reforma do metano e do GLP para a produção de hidrogênio. 2009. 142 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2009.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15121
Issue Date: 31-Mar-2009
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
dis.pdf1.54 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.