Tri-reforming of CO2-rich natural gas: equilibrium analysis and reactor technology evaluation (2019)
- Authors:
- Autor USP: JARDIM, SAMUEL SANCHEZ QUEIROZ - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PQI
- Subjects: GÁS NATURAL; DIÓXIDO DE CARBONO; REATORES QUÍMICOS
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: A tri-reforma do metano foi estudada visando a conversão de gás natural concentrado em CO2 em gás de síntese (syngas) para aplicação industrial. A reação foi avaliada a típicas pressões industriais por indicadores de performance, como conversão de dióxido de carbono, rendimento, razão de gás de síntese e produção de coque. Três possíveis configurações de reatores foram investigadas e comparadas, buscando aplicação industrial e boa performance, abrangendo o reator de membrana, o reator autotérmico e o reator aquecido. O estudo abordou o tema em duas frentes: (i) análise de equilíbrio da reação e (ii) simulação de modelos fenomenológicos dos reatores .O equilíbrio da tri-reforma foi analisado variando-se a composição química e a temperatura a 25 bar, seja em condições adiabáticas ou isotérmicas. As simulações dos reatores avaliaram o comportamento específico de cada configuração, assim como compararam a sua performance, a deposição de coque e o perfil de temperatura. Os dados do equilíbrio mostraram a necessidade de uma grande concentração de oxigênio na alimentação para sustentar a reação adiabática, cerca de 50% molar em relação ao metano. Portanto, fez-se necessário a utilização de reatores especiais para controlar a temperatura. Os dados de equilíbrio também revelaram um trade-off entre a conversão de dióxido de carbono e a razão de syngas. Entretanto, quando a temperatura foi sustentada por uma fonte externa de calor, tal trade-off desapareceu e a performance foi melhorada. Em relação às simulações dos reatores, os resultados indicaram que a configuração de reator de membrana (para distribuição de oxigênio) é inadequada para aplicação industrial, devido a problemas com a formação de coque. Comparando-se os reatores, o reator aquecidosuperou o autotérmico em desempenho, considerando os dois casos operacionais testados, tanto na conversão de dióxido de carbono quanto no rendimento de syngas. Contudo, quando a emissão de CO2 no forno é contabilizada, a conversão total do reator aquecido foi menor do que a do autotérmico. Conversão de até 52% de CO2 foi obtida pelo tri-reformador, bem como 83% de rendimento do gás de síntese. Os resultados obtidos por equilíbrio e simulações endossaram a expectativa em relação a aplicabilidade da tri-reforma para converter gás natural de fontes ricas em CO2, com ressalvas em relação à temperatura e ao depósito de coque.
- Imprenta:
- Data da defesa: 09.12.2019
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ABNT
JARDIM, Samuel Sanches Queiroz. Tri-reforming of CO2-rich natural gas: equilibrium analysis and reactor technology evaluation. 2019. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2019. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-19032020-143708/. Acesso em: 28 dez. 2025. -
APA
Jardim, S. S. Q. (2019). Tri-reforming of CO2-rich natural gas: equilibrium analysis and reactor technology evaluation (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-19032020-143708/ -
NLM
Jardim SSQ. Tri-reforming of CO2-rich natural gas: equilibrium analysis and reactor technology evaluation [Internet]. 2019 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-19032020-143708/ -
Vancouver
Jardim SSQ. Tri-reforming of CO2-rich natural gas: equilibrium analysis and reactor technology evaluation [Internet]. 2019 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-19032020-143708/
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