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Introdução a unidade geradora de hidrogênio, UGH de uma refinaria.
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Geração de Hidrogênio e PSA
Guilherme
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Hidrogênio:
3 Sua Importância5 Melhor Processo de Geração
Reforma de Metano a Vapor (SMR) :
7 Reações8 Catalisador11 Variáveis12 Fluxograma13 Contaminantes
Adsorvedor por Variação de Pressão (PSA):
14 Funcionamento15 Ciclos16 Fluxograma17 Adsorvedores18 Membrana com Fluxo de Superfície Seletivo (SSF)
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Qual a importância do Hidrogênio na Refinaria?
Hidrocraqueamento CatalíticoHidrotratamento (HDT):
•Hidrodessulfurização•Hidrodesnitrogenação•Hidrodesoxigenação•Hidrodesmetalização•Hidrodesaromatização•Hidrodesalogenação•Saturação de Olefinas
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Importância da Pureza do Hidrogênio
•Melhorar a qualidade do produto
•Aumentar o ciclo de vida do catalisador
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Escolha do processo de geração de hidrogênio
•Oxidação Parcial (Combustível, Oxigênio, Exotérmico)•Decomposição Térmica (Metanol)•Reforma de Metano a Gás Carbônico ( 1000°C, Sequestro CO2,Coque)•Reforma de Metano a Gás Carbônico assistido a Plasma (Energia)•Reforma de Metano a Vapor (Sequestro CO2,Coque)
•Abundância ou custo da matéria prima•Custo da planta•Pureza obtida
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•Processo mais eficiente, econômico e largamente utilizado
•Associado ao PSA para maior Pureza
Reforma de metano a Vapor (SMR)
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•Converte metano e outros hidrocarbonetos do gás natural em H2 e CO2 pela reação do gás sobre um catalisador
•Matéria prima e fonte de energia: Gás Natural
•70% de eficiência mas precisa sequestrar o CO2
Reforma a Vapor:
CH4 + 2H2O → CO2 + 4 H2
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Reforma do Gás Natural com Vapor a 750-800°C
CH4 + H2O → CO + 3 H2 (Syngas) ΔH= 210KJ/Kmol
Processo de geração : Etapa 1
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•Interno: Ni/Al2O3 para reforma do metano•Externo: Catalisador de combustão
Etapa 1 Catalisador
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Reação de Deslocamento Gás-Água (WGS) em 2 Estágios
CO + H2O → CO2 + H2 ΔH= -44KJ/Kmol
1 Estágio a alta temperatura (HTS) 350°CFavorece a CinéticaCO2 de 15% para 2%Catalisador: FeCr ou Pt-Re
2 Estágio a baixa temperatura (LTS) 200°C Favorece a AtividadeCO2 de 2% para 0,5%Catalisador: Cu,Zn,Al ou Pt
Etapa 2
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HTS: Temperatura Ótima LTS: Temperatura Ótima
Eficiência x Temperatura
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Fluxograma: Reforma a Vapor
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Da entrada: remover enxofre e cloroAdsorção por Zeólitas
Efeito do Enxofre sobre o Catalizador de Pt
Purificação
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Do produto: remover CO2,CO,H20,CH4 ,H2S(PSA) 99,995% de Pureza
Gases tendem a ser adsorvidos na superfícies de sólidos sob alta pressão
Alta Pressão → Adsorção do Gás com afinidade
Baixa Pressão → Dessorção do Gás
Materiais Porosos → Grande área superficial
Adsorvedor por Mudança de Pressão (PSA)
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Ciclo PSA
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Fluxograma PSA
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Adsorvedor PSA
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Dessorção e Purga
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PSA associada a membrana com superfície seletora de fluxo (SSF)SSF Fluxo de Superfície Seletivo
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Fluxograma PSA+SSF
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http://www.getenergysmart.org/files/hydrogeneducation/6hydrogenproductionsteammethanereforming.pdf
http://www.informaworld.com/smpp/section?content=a773231457&fulltext=713240928
http://students.chem.tue.nl/ifp23/final_report/steam.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_swing_adsorption
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422005000400013
Adsorption: progress in fundamental and application research Li Zhou
Kent and Riegel's handbook of industrial chemistry and biotechnology, Volume 1 Por Emil Raymond Riegel,James Albert Kent