Modelagem e simulação de um reator industrial usado na pré-reforma catalítica de nafta

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: López, Johanna Fernández
Data de Publicação: 2005
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/3120
Resumo: Orientadora: Regina Maria Matos Jorge
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPEJorge, Regina Maria Matos, 1963-López, Johanna Fernández2024-05-24T13:55:10Z2024-05-24T13:55:10Z2005https://hdl.handle.net/1884/3120Orientadora: Regina Maria Matos JorgeDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 2005Inclui bibliografiaResumo: A pré-reforma adiabática de nafta é um processo catalítico que implica em benefícios econômicos e operacionais, sendo que a modelagem do processo de pré-reforma é uma importante ferramenta a ser utilizada na otimização das condições operacionais e para fins de projeto. O processo de pré-reforma adiabática de nafta com o catalisador comercial CRG, cuja fase ativa é níquel suportado em alumina, foi estudado num reator industrial de leito fixo. As medidas de temperatura são fornecidas por trinta e dois termopares instalados axialmente no leito do reator. As temperaturas e pressões de entrada e de saída do pré-reformador foram obtidas diretamente dos registros de processo da Unidade Industrial. O reator operou num intervalo típico de temperatura que varia de 440 a 480°C com pressão total variando de 15 a 20 bar e razão molar na alimentação H2O/átomo-C igual a 3, durante uma campanha de 42 meses. Foi desenvolvido um modelo matemático pseudo-homogêneo, unidimensional, em regime permanente. Neste modelo foram incluídas as expressões cinéticas das reações de Reforma, Metanação e Shift. Foram obtidos os perfis de temperatura mediante simulação e os perfis industriais para vários períodos de operação do reator. Os perfis de temperatura simulados representaram a tendência dos dados industriais. A composição do efluente do reator obtida pela simulação do primeiro mês de operação, apresentou uma boa estimativa das vazões molares de n-heptano, vapor, dióxido de carbono e metano presentes no produto, quando comparadas aos dados industriais. A sensibilidade do modelo às variáveis operacionais foi avaliada mediante um planejamento fatorial de experimentos. As variáveis operacionais investigadas foram: temperatura de entrada no reator, pressão e razão molar na alimentação. Nesta analise, a temperatura e a razão molar entre os reagentes foram as variáveis que exercem maior influência sobre a produção de metano e hidrogênio.Abstract: The adiabatic prereforming of naphtha is a catalytic process that implicates both economical and operational benefits. The modeling of this process is an important tool to be used for optimizing the operational conditions and for project purposes. The process of adiabatic prereforming of naphtha with the commercial catalyst CRG, a nickel catalyst supported by alumina, it was studied in an industrial reactor of fixed bed. The temperatures were measured by thirty-two thermocouples placed in an axial thermowell in the bed of the reactor. The temperatures and pressures in the entrance and exit of the prereformer were obtained directly from the data already recorded and existing in the Industrial Unit. The reactor operated during 42 months in the temperature range 440oC-480oC, with total pressure varying from 15 to 20 bar and steam-to-carbon ratio at the inlet equals to 3. A pseudo-homogeneous mathematical model, one-dimensional, in steady state was developed. In this model, the kinetic expressions of the Reforming, Methanation and Shift reactions were included. Measured and calculated temperature profiles were obtained for several periods of operation of the reactor. The simulated temperature profiles represented the tendency of the industrial data. A comparison between the calculated and measured values showed that the model formulated makes good predictions of the process gas temperature and molar flow rates at the prereformer exit. The sensitivity of the model to the operational variables was evaluated by a factorial experiment planning. The analyzed operational variables were: inlet temperature, inlet pressure and steam-to-carbon ratio at inlet. In this analyze, the temperature and the steam/C ratio were the most important variables affecting the production of methane and hydrogen.ix, 74f. : il.; tabs.application/pdfDisponível em formato digitalCataliseReatores quimicos - Modelos matemáticosEngenharia de Materiais e MetalurgiaModelagem e simulação de um reator industrial usado na pré-reforma catalítica de naftainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALDISSERTAÇÃO.pdfapplication/pdf791367https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/3120/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O.pdfb336fb0cf1c4fb4f12b429cfed83e5e2MD51open accessTEXTDISSERTAÇÃO.pdf.txtExtracted Texttext/plain131424https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/3120/2/DISSERTA%c3%87%c3%83O.pdf.txtd3063c8d5a5be3be851b12d18f42909dMD52open accessTHUMBNAILDISSERTAÇÃO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1374https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/3120/3/DISSERTA%c3%87%c3%83O.pdf.jpgf5bddc4a871db8c7675bded7b5ab1e13MD53open access1884/31202024-05-24 10:55:11.106open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/3120Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-24T13:55:11Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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