Modelagem e simulação de um reator industrial em uma unidade de geração de hidrogênio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lima, Douglas Falleiros Barbosa
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/27742
Resumo: Orientador : Prof. Dr. Papa Matar Ndiaye
id UFPR_dd5712640d6e2619084df86e6d7b3fa6
oai_identifier_str oai:acervodigital.ufpr.br:1884/27742
network_acronym_str UFPR
network_name_str Repositório Institucional da UFPR
repository_id_str 308
spelling Lima, Douglas Falleiros BarbosaNdiaye, Papa MatarLenzi, Marcelo Kaminski, 1977-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química2021-06-09T19:17:44Z2021-06-09T19:17:44Z2012https://hdl.handle.net/1884/27742Orientador : Prof. Dr. Papa Matar NdiayeCo-Orientador: Prof. Dr. Marcelo Kaminski LenziDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 27/05/2011Bibliografia: fls. 74-77Área de concentração: Modelagem, otimização e controle de processosResumo: A geração de hidrogênio na indústria de processos tem adquirido cada vez maior destaque no cenário nacional e internacional devido à grande tendência de aumento de seu consumo, para sua utilização em processos nobres, por exemplo, no hidrotratamento de combustíveis, buscando produtos de maior qualidade. Dentro deste contexto, ganha importância o processo de geração de hidrogênio, onde o domínio de sua tecnologia torna-se fundamental para a sua otimização. O reator de shift na unidade de geração de hidrogênio, etapa intermediária e responsável por converter o monóxido de carbono do gás de síntese a dióxido de carbono e hidrogênio, constitui um sistema reacional cuja predição de seu comportamento cinético, utilizando-se um modelo adequado pode ser bastante útil. Foi realizado extenso levantamento de modelo cinético fenomenológico com as devidas correções requeridas em termos de fenômenos de difusão nos poros de um catalisador em formato de pellet, desativação catalítica, pressão e ordem aparente da reação, para a modelagem de um reator de shift industrial de leito fixo de alta temperatura, utilizando catalisadores comerciais do tipo Fe-Cr promovidos por Cu. Previamente à etapa de modelagem, a consistência e qualidade dos dados industriais disponíveis foram avaliadas, onde um modelo estatístico entre as principais variáveis de entrada e a conversão de CO, foi desenvolvido, encontrando-se uma correlação de 0,75. Foi realizado um estudo da termodinâmica de equilíbrio deste conjunto de dados. As equações diferenciais de balanço molar e energético deste sistema foram propostas, e solucionadas por uma ferramenta computacional adequada. O modelo é ajustado e validado utilizando-se dados de operação de um reator industrial, obtendo-se um coeficiente de correlação de 0,77. Finalmente, demonstra-se a utilidade do modelo apresentando-se um estudo de caso de pesquisa de temperatura de alimentação ótima do reator, validada pela realização de um teste em reator industrial. Em um segundo estudo de caso, diferentes simulações são realizadas para se explicar determinados aspectos relevantes do comportamento histórico operacional de um reator de shift industrial. Uma malha de controle é proposta para a otimização da conversão do reator.Abstract: The industrial hydrogen generation has an increasing focus in the national and international industrial scene due to its increasing demand in processes such as hydrotreatment for higher quality fuel production. In this context, the hydrogen generation process has an increasing importance and its technology know how became fundamental to the process optimization. The water gas shift reactor, an intermediate step in the hydrogen generation unit, has the role of converting the carbon monoxide from the synthesis gas into carbon dioxide and hydrogen, is a reacting system whose kinetic behavior prediction ability can be very useful. An extensive review of the kinect expressions with the correction factors required to compensate the pore diffusion phenomena in the catalyst, age of the calalyst, pressure, order of reaction to model a high temperature industrial fixed bed shift reactor, using commercial Fe-Cr catalyst promoted by Cu. Previous to the modeling step, the industrial data quality and consistency were evaluated, a statistical multivariable model with the main variables as inputs and the CO conversion as output was developed, finding a correlation factor of 0,75. An evaluation of the approach to the reaction thermodynamic equilibrium of the industrial data was calculated. The molar and energy differential equation balance were stated and solved using a computational tool. The parameters were estimated and the model validated using industrial data, the final model correlation is 0,77. Finally, the model utility is demonstrated by a case study of optimal reactor feed temperature search, validated with an industrial reactor test. In the second case study, many simulations were generated to explain some aspects of a historical behavior of an industrial water gas shift reactor. A control loop is proposed to the reactor conversion optimization.78f. : il. , grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalTesesReações quimicasHidrogenioReatores de agua pressurizadaReatores quimicosEngenharia QuímicaModelagem e simulação de um reator industrial em uma unidade de geração de hidrogênioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - LIMA, DOUGLAS FALLEIROS BARBOSA.pdfapplication/pdf1207461https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/27742/1/R%20-%20D%20-%20LIMA%2c%20DOUGLAS%20FALLEIROS%20BARBOSA.pdff3c07c245c759c4ff51a9fa79713bfe4MD51open accessTEXTR - D - LIMA, DOUGLAS FALLEIROS BARBOSA.pdf.txtExtracted Texttext/plain127971https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/27742/2/R%20-%20D%20-%20LIMA%2c%20DOUGLAS%20FALLEIROS%20BARBOSA.pdf.txtf7ee709b8ee75d8684385389ebf5d6caMD52open accessTHUMBNAILR - D - LIMA, DOUGLAS FALLEIROS BARBOSA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1272https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/27742/3/R%20-%20D%20-%20LIMA%2c%20DOUGLAS%20FALLEIROS%20BARBOSA.pdf.jpgbc4a5017137073fcf6bd3dee72981cb7MD53open access1884/277422021-06-09 16:17:44.448open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/27742Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-06-09T19:17:44Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Modelagem e simulação de um reator industrial em uma unidade de geração de hidrogênio
title Modelagem e simulação de um reator industrial em uma unidade de geração de hidrogênio
spellingShingle Modelagem e simulação de um reator industrial em uma unidade de geração de hidrogênio
Lima, Douglas Falleiros Barbosa
Teses
Reações quimicas
Hidrogenio
Reatores de agua pressurizada
Reatores quimicos
Engenharia Química
title_short Modelagem e simulação de um reator industrial em uma unidade de geração de hidrogênio
title_full Modelagem e simulação de um reator industrial em uma unidade de geração de hidrogênio
title_fullStr Modelagem e simulação de um reator industrial em uma unidade de geração de hidrogênio
title_full_unstemmed Modelagem e simulação de um reator industrial em uma unidade de geração de hidrogênio
title_sort Modelagem e simulação de um reator industrial em uma unidade de geração de hidrogênio
author Lima, Douglas Falleiros Barbosa
author_facet Lima, Douglas Falleiros Barbosa
author_role author
dc.contributor.other.pt_BR.fl_str_mv Ndiaye, Papa Matar
Lenzi, Marcelo Kaminski, 1977-
Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
dc.contributor.author.fl_str_mv Lima, Douglas Falleiros Barbosa
dc.subject.por.fl_str_mv Teses
Reações quimicas
Hidrogenio
Reatores de agua pressurizada
Reatores quimicos
Engenharia Química
topic Teses
Reações quimicas
Hidrogenio
Reatores de agua pressurizada
Reatores quimicos
Engenharia Química
description Orientador : Prof. Dr. Papa Matar Ndiaye
publishDate 2012
dc.date.issued.fl_str_mv 2012
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-06-09T19:17:44Z
dc.date.available.fl_str_mv 2021-06-09T19:17:44Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1884/27742
url https://hdl.handle.net/1884/27742
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.pt_BR.fl_str_mv Disponível em formato digital
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 78f. : il. , grafs., tabs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFPR
instname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron:UFPR
instname_str Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron_str UFPR
institution UFPR
reponame_str Repositório Institucional da UFPR
collection Repositório Institucional da UFPR
bitstream.url.fl_str_mv https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/27742/1/R%20-%20D%20-%20LIMA%2c%20DOUGLAS%20FALLEIROS%20BARBOSA.pdf
https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/27742/2/R%20-%20D%20-%20LIMA%2c%20DOUGLAS%20FALLEIROS%20BARBOSA.pdf.txt
https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/27742/3/R%20-%20D%20-%20LIMA%2c%20DOUGLAS%20FALLEIROS%20BARBOSA.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv f3c07c245c759c4ff51a9fa79713bfe4
f7ee709b8ee75d8684385389ebf5d6ca
bc4a5017137073fcf6bd3dee72981cb7
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1801860670262607872

Registros relacionados