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Title in Portuguese: Reforma a vapor de glicerol refinado em um reator de recuperação de calor de leito fixo: análise de exergia
Author: Fernandes, Igor Teles
Advisor(s): Bueno, André Valente
Keywords: Reforma a vapor
Glicerol
Gás de síntese
Exergia
Issue Date: 2018
Citation: FERNANDES, I. T. (2018)
Abstract in Portuguese: No presente trabalho, foi realizada a análise de exergia do processo de reforma a vapor de glicerol refinado, efetuado em um reator de leito fixo, que recuperou o calor dos gases de escape de um motor diesel. Utilizando os dados experimentais da reforma, obtidos variando a concentração mássica de glicerol nos reagentes de 10 a 90% e a temperatura de saída do reator de 600 a 800 oC, foi possível investigar e quantificar a influência desses parâmetros sobre as imperfeições termodinâmicas inerentes ao processo. O processo atingiu sua máxima eficiência exergética (69,5%) ao injetar 70% em massa de glicerol nos reagentes com 600 oC na saída do reator. Esse regime produziu um gás de síntese com poder calorífico inferior de 16,7 MJ/kg. Todavia, o mais recomendável para aplicação em larga escala é manter essa concentração de glicerol e aumentar a temperatura para 700 oC, visto que, sob essas condições, foi produzido um gás de síntese com aproximadamente o dobro do PCI (32,7 MJ/kg), com redução da eficiência exergética de apenas 4%. Foi constatado também que, para os regimes com concentração de glicerol de até 70% em massa, as perdas de exergia por formação de subprodutos indesejados foram insignificantes quando comparadas às perdas devido às irreversibilidades no reator, demonstrando que o reator possui considerável potencial de otimização. Notou-se ainda que as irreversibilidades se acentuam com o aumento da concentração de água nos reagentes. Regimes com injeção de 90% em massa de glicerol se mostraram impraticáveis em virtude das altas perdas exergéticas pela formação de hidrocarbonetos residuais e pela limitação da temperatura de trabalho de um reator de recuperação de calor. Os resultados deste trabalho indicam que o processo estudado, sob parametrização correta, possui potencial de aplicação industrial em larga escala comparável aos processos similares encontrados na literatura.
Abstract: In the present work the exergy analysis of the refined glycerol steam reforming process was performed. The process was carried out in a fixed bed reactor, which recovered the heat from the exhaust gases of a diesel engine. Using the reforming experimental data, which were obtained by varying the glycerol mass concentration in the reactants from 10 to 90% and the outlet reactor temperature from 600 to 800 oC, the influence of these parameters over the thermodynamic imperfections inherent to the process could be investigated and quantified. The process achieved its maximum exergetic efficiency (69,5%) by injecting 70%wt of glycerol in the reactants with an outlet reactor temperature of 600 oC. This regime produced a synthesis gas with lower heat value of 16,7 MJ/kg. However, it is recommended for large scale application to maintain this glycerol concentration and increase the temperature to 700 oC, because, under these conditions, the reforming produced a synthesis gas with approximately twice the lower heat value (32,7 MJ/kg), with reduction of the exergetic efficiency of only 4%. It was noted as well that, for regimes with glycerol mass concentration up to 70%, the exergy losses through formation of undesired by-products were insignificant when compared to the losses due to the irreversibilities in the reactor, demonstrating that the reactor has a considerable potential for optimization. It was also observed that the irreversibilities are enhanced by increasing the water concentration in the reactants. Regimes with injection of 90%wt of glycerol turned up to be impractical by virtue of the high exergy losses due to the formation of tar and to the restrictions of the operational temperature of a heat recovery reactor. The results of this work indicate that the studied process, when correctly parameterized, has potential of industrial application comparable to other similar processes found in the literature.
Description: FERNANDES, Igor Teles. Reforma a vapor de glicerol refinado em um reator de recuperação de calor de leito fixo: Análise de exergia. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/36121
metadata.dc.type: TCC
Appears in Collections:ENGENHARIA MECÂNICA - Monografias

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