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Tipo do documento: Dissertação
Título: Modelagem, simulação e otimização de um sistema de conversão de monóxido de carbono e produção de hidrogênio
Título(s) alternativo(s): Modelling, simulation and optimization system of a conversion carbon monoxide and production of hydrogen
Autor: Alcantara, Anelise Freire 
Primeiro orientador: Neves, Sérgio Bello
Primeiro membro da banca: Guimarães, Paulo Roberto Britto
Segundo membro da banca: Fontes, Cristiano Hora de Oliveira
Resumo: Este trabalho constitui um estudo sobre o processo de produção de amônia, com ênfase nos reatores de "shift" e no desenvolvimento de um modelo matemático eficiente e de viável implementação computacional para estes reatores de leito fixo. A utilização de um modelo para análise e otimização do processo de shift compreende uma ferramenta poderosa e de grande relevância para o setor industrial. Atualmente, a reação de shift ganhou importância muito além da produção de amônia, sendo utilizada, por exemplo, para maximizar a produção de H2 para hidrotratamento, e CO2 para recuperação avançada de petróleo. O desenvolvimento do modelo matemático compreendeu sua adaptação e simulação, em estado estacionário, através de ajustes de parâmetros do modelo fenomenológico a partir de dados experimentais do processo, de forma que se pudesse ter uma capacidade de predição das principais variáveis de acompanhamento do processo. Em função da complexidade operacional da unidade de produção de amônia, do alto consumo energético, da integração dos diferentes módulos existentes e da influência de determinadas variáveis de processo, procedeu-se um estudo de otimização operacional a partir da utilização do modelo desenvolvido. A otimização do sistema de shift consistiu em analisar o ganho energético obtido através de intervenções operacionais nos reatores de shift assegurando uma máxima produção de hidrogênio com viabilidade. O modelo proposto se ajustou de forma satisfatória para um estudo preliminar das condições operacionais do sistema, podendo ser útil para uma simulação integrada da unidade de produção de amônia, além de servir como auxílio para o trabalho de otimização estacionária, em linha, do processo.
Abstract: This paper constitutes a study on the process of ammonia production, focused on the shift reactors, and an efficient mathematical model development and with viable computational implementation for these fixed bed reactors. The usage of model to analyse and optimize the shift process comprises a powerful and very relevant tool for the industrial sector. Currently, the shift reaction acquired magnitude further than the ammonia production; being used, for instance, to maximize the production of H2 for hydrotreatment, and CO2 for enhanced oil recovery (EOR). This development comprised the model adaptation and simulation in steady-state through adjustment of phenomenological model parameters from experimental data, in such a way one could predict the main variables which could help to follow the process. As a function of the operational complexity of an ammonia production unit, the high energy consumption, the integration of the different existing modules, and the influence of some particular process variables, an operational optmization study was proceeded from the use of the developed model. The shift system optimization consisted of analyzing the obtained energy gain through operational interventions in the shift reactors assuring viable maximum hydrogen production. The proposed model was well-fitted for a preliminary study of the system operational conditions, and it can be useful for an integrated simulation of the ammonia production unit, besides serving as aid for future on-line steady-state optimization work.
Palavras-chave: Produção de amônia
reatores shift
reator leito fixo
modelagem
simulação
otimização operacional
Ammonia production
shift reactors
fixed bed reactor
modelling
simulation
operational optimization
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::BIOENGENHARIA::MODELAGEM DE FENOMENOS BIOLOGICOS
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade Salvador
Sigla da instituição: UNIFACS
Departamento: Energia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Regulação da Indústria de Energia
Citação: ALCANTARA, Anelise Freire. Modelling, simulation and optimization system of a conversion carbon monoxide and production of hydrogen. 2007. 97 f. Dissertação (Mestrado em Energia) - Universidade Salvador, Salvador, 2007.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://teste.tede.unifacs.br:8080/tede/handle/tede/329
Data de defesa: 9-Oct-2007
Appears in Collections:Regulação da Industria de Energia

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