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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