Initially the processes for obtaining sugar and ethanol from sugarcane is discussed, with a theoretical introduction to hydrogen, the process of steam reforming and gasification of biomass (bagasse) by inserting a turbine associated with the recovery boiler gas.
Inicialmente foram abordados os processos para a obtenção de açúcar e etanol a partir da cana-de-açúcar, apresentando-se uma introdução sobre o hidrogênio, o processo da reforma a vapor e sobre a gaseificação da biomassa (bagaço de cana) com a inserção da turbina a gás associada à caldeira de recuperação.
Are considered the ethanol steam reforming and the gasification of sugarcane bagasse(by-product) processes associated with combined cycle systems (Gas Turbine + Steam Turbine), aggregating hydrogen production and increased electricity supply in the sector, respectively.
São considerados os processos de reforma a vapor do etanol e o de gaseificação do bagaço de cana (subproduto) associado a sistemas de ciclo combinado (Turbina a gás e Turbina a vapor), agregando a produção de hidrogênio e aumento de oferta de energia elétrica no setor, respectivamente.
This work presents thermochemical analysis, based on the study of the several parameters associated to steam reforming system, for the dimensioning of two ethanol reformers with enough capacity to hydrogen produce to operating a PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) of 1 KW. In the analysis of the steam reforming system the operation conditions studied, the were the influences of the temperature and pressure in the composition of balance of the reactants, products and the types of catalysts for the ethanol steam reforming system.
Este trabalho estuda os diversos parâmetros termoquímicos associados à reforma a vapor. visando o dimensionamento de dois protótipos de reformadores de etanol com capacidade de produzir hidrogênio suficiente para acionar uma célula a combustível do tipo PEM (Proton Exchange Menbrane Fuel Cell) de 1 KW. As condições de operação analisadas foram os níveis de temperatura e de pressão na composição de equilíbrio dos reagentes e dos produtos, e os tipos de catalisadores para o sistema de reforma a vapor de etanol.
The first one studies the production of hot water in the heat exchanger and the second analyzes the use of absorption refrigeration system to produce cold water.
Posteriormente é estudada a reforma a vapor de biogás para a produção de biohidrogênio, que utiliza também esse biocombustível para a geração de vapor superaquecido necessário ao processo de reforma.
Route R1,1, studied the direct use of natural gas for the production of synthesis gas by steam reforming process.
Na rota 1, o cenário 1 estudou a utilização direta do gás natural para a produção do gás de síntese pelo processo de reforma a vapor.
A new approach to generating clean energy has been studied by several researchers, among which one can highlight the steam reforming of biogas.
Novas alternativas de geração limpa de energia vêm sendo estudadas por diversos pesquisadores, dentre os quais pode-se destacar a reforma a vapor do biogás.
This work performs an exergoeconomic analysis of two basic processes to produce hydrogen, Stem Methane Reforming, SMR, and Autothermal Reforming, AtR, using the Theory of Exergetic Cost, TEC, and the Functional Analysis, AF. Two cogeneration possibilities in the processes are also considered, resulting in four study cases with the possibility of producing surplus of electric energy to sell.
Este trabalho faz a análise exergoeconômica de dois processos básicos de produção de hidrogênio a reforma a vapor do Metano, SMR, e a Reforma Autotérmica do Metano, AtR, usando a Teoria do Custo Exergético, TEC, e a Análise Funcional, AF. É proposta a introdução de cogeração usando uma turbina movida a gás natural e outra movida a gás de síntese para os dois processos, gerando quatro casos de estudo onde a possibilidade de produzir excedentes para venda foi considerada.
This work examines the process of steam reforming of ethanol for hydrogen production by evaluating the technical, economic and ecological aspects.
neste módulo se estuda o processo de reforma a vapor de etanol para a produção de hidrogênio avaliando aspectos técnicos, econômicos e ecológicos.
This work studies the incorporation of the process of ethanol steam reforming for hydrogen production in a typical sugarcane mill.
Este trabalho estuda a incorporação do processo de reforma a vapor de etanol para a produção de hidrogênio em uma usina sucroalcooleira típica do Brasil.
The process of steam reforming of ethanol usually produces a gas composed mainly of hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), and carbon dioxide (CO2), which makes it necessary to insert a purification step for the production of pure hydrogen.
O processo de reforma a vapor de etanol produz normalmente um gás composto principalmente por hidrogênio (H2), monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2), fato que faz necessário inserir uma etapa de purificação para produção de hidrogênio puro.
Catalytic tests of the powders were carried out to verify its efficiency as catalysts on carbon monoxide preferential oxidation reaction, and hydrogen production by steam reforming of ethanol.
Ensaios catalíticos destes pós foram realizados para verificar sua eficácia como catalisadores na reação de oxidação preferencial de monóxido de carbono, e na produção de hidrogênio através da reforma a vapor de etanol.
...tures. The purpose of this dissertation was performes an economic analysis, comparing buses moved by fuel cells and buses moved by internal combustion engine. Furthermore was developed an ecological efficiency of hydrogen produced by natural gas, ethanol, electrolyse by wind turbine and hydrogen by hydroelectric power plant....
... movido com célula a combustível com um ônibus movido com motor de combustão interna. Além disso, foi calculada a eficiência ecológica para a produção do hidrogênio a partir de processos de reforma a vapor de gás natural, reforma a vapor de etanol, eletrólise por turbina eólica e eletrólise com energia de água vertida em hidroelétrica....
... uses as inputs Phosphoric Acid, Sodium Hydroxide, Methanol, Natural Gas and Canola Oil and consumes as utilities Electricity and Water Steam. In the next topic, one exergy analysis is performed, in which are determined the input and output exergies in each component of the plant and the associated exergetic irreversibilities and efficiency. The analysis allows to qualify and quantify the maximum amount of usefu...
...ntram-se os processos eletrolíticos, fotolíticos e termoquímicos. neste módulo de obra foram realizados estudos técnicos, econômicos e ecológicos de processos de produção de hidrogênio, via reforma a vapor de etanol, gás natural e biogás, via eletrólise da água com energia proveniente de fontes renováveis (eólica, fotovoltaica e hidrelétrica) e a partir de algas. Em uma primeira etapa, são apresentadas as considerações iniciais e uma revisão bibliográfica dos processos. Em sequência, é ...
...roduction. It is included a burning of a part of the glycerol produced in the process. The biodiesel studied is produced by the transesterification of soybean oil and the hydrogen is produced by glycerol steam reforming. Burned glycerol is used to produce water steam required for the glycerol reforming process. In the first configuration, the steam for the reforming process is produced in a conventional steam ge...
...iodiesel e biohidrogênio, integrando queima de parte do glicerol produzido no processo. O biodiesel estudado é produzido pela transesterificação de óleo de soja e o hidrogênio é produzido pela reforma a vapor do glicerol. O glicerol queimado é utilizado para produzir vapor de água necessário para o processo de reforma do glicerol. Na primeira configuração, o vapor para o processo de reforma é produzido num gerador de vapor convencional (caldeira convencional) que queima uma mistura de glicerol e g...
...This work presents the thermodynamic performance assessment of two different configurations of an existing steam reforming process for ammonia production. Exergy method has been used to evaluate the energy consumption and to investigate the technical potential to implement the most advanced available technologies for process improvements. In addition, it the process was modeled in Aspen Hysys® process simulator...
...O trabalho apresenta a avaliação do desempenho termodinâmico de duas configurações diferentes de uma unidade industrial de produção de amônia pelo processo de reforma a vapor. Foi utilizada a análise exergética como critério de avaliação, afim de investigar o potencial técnico para implementar as melhorias tecnológicas do processo desenvolvidas nas últimas décadas. Foi desenvolvido um modelo de simulação no simulador comercial Aspen Hysys® para cálculo do balanço material e de energia, be...
...this fuel by incorporation the process of glycerol steam reforming to produce hydrogen. Initially, a scientific review of biodiesel production is performed in a general context, followed by a study on the general aspects of the production of glycerin and its applications. The study of the process of glycerine steam reforming and its operating conditions. After that, a simulation is developed through the computer...
...Nesse trabalho de tese, estuda-se a produção de biodiesel utilizando óleo de canola, buscandose minimizar o custo deste biocombustível, pela integração do processo de reforma a vapor da glicerina para produzir hidrogênio. Inicialmente, é feita uma revisão bibliográfica da produção de biodiesel num âmbito geral, seguida de um estudo sobre os aspectos gerais da produção da glicerina e suas aplicações. Estuda-se o processo de reforma a vapor da glicerina e suas condições de operação. Logo ap...
...rbons of higher value added. The determination of the thermodynamically favorable conditions for the operation for this type of process is required. Within this context, the reactions of steam reforming, oxidative reforming, autothermal reforming, dry reforming, dry autothermal reforming and dry reforming combined with steam reforming were thermodynamically evaluated to determine the best reaction conditions for...
...or agregado, assim a determinação das condições termodinamicamente favoráveis para a operação deste tipo de processos se torna cada vez mais necessária. Dentro desse contexto, as reações de reforma a vapor. reforma oxidativa, reforma autotérmica, reforma seca, reforma seca autotérmica e reforma seca combinada com reforma a vapor foram termodinamicamente avaliadas com o objetivo de determinar as melhores condições de reação para a produção de gás de síntese e de hidrogênio. Posteriormente, ...
...ssociated with other chemical species like water or hidrocarbons like methane or butane. Some especific processes are required to obtain pure hydrogen. Considered the most economic production route, the natural gas reforming process is analyzed by exergetic and thermoeconomic methods in order to determine the efficiencies and the hydrogen production cost. The hydrogen production cost is very sensitive to the cos...
..., como a água ou os hidrocarbonetos, sendo necessária a aplicação de processos específicos para sua obtenção. Considerada a rota mais econômica para a produção de hidrogênio, o processo de reforma a vapor do gás natural é avaliado pela aplicação da metodologia de análise exergética e termoeconômica, a fim de determinar a eficiência exergética do processo e o custo de produção do hidrogênio. Este custo de produção é muito sensível ao custo do gás natural, fato que pode prejudicar a c...
...for doesn’t produce particulates and carbon oxides, its use fits to requirements of nowadays context that the planet faces. One of the way to produce hydrogen is by thermochemical conversions, steam reforming of Hydrocarbons or biomass gasification. However, the product’s current that is generated presents in its composition, in addition to hydrogen, species that causes potentially negative environmental imp...
...s particuladas nem óxidos de carbono, seu uso se adequa às exigências do contexto atual que o planeta enfrenta. Uma das formas de se produzir hidrogênio é por meio de conversões termoquímicas, reforma a vapor de Hidrocarbonetos ou gaseificação da biomassa. Entretanto, a corrente de produto que é gerada apresenta em sua composição, além do hidrogênio, espécies causadoras de impactos ambientais potencialmente negativos. Dentre as tecnologias aplicáveis à separação de hidrogênio a partir deste...
... Total oxidation of CH4 was favored to a greater extent when the perovskite NF was used. Products of the total combustion of CH4, in turn, led to the occurrence of parallel reactions such as CH4 steam reforming and the Shift reaction, which explains the high H2/CO ratio determined for this catalyst (6,5) compared to the NF catalyst (3,7)....
...otal do CH4 foi favorecida, em maior extensão, quando se empregou a perovskita NF. Os produtos da combustão total do CH4, por sua vez, conduziram à ocorrência de reações paralelas como a reforma a vapor do CH4 e a reação de Shift, o que explica a elevada razão H2/CO determinada para este catalisador (6,5) em comparação ao catalisador NF (3,7)....
...o meet various environmental and economic requirements. Therefore, the objective of this thesis was to design, fabricate and test a catalytic microreactor for hydrogen production from ethanol steam reforming. To achieve this objective, four main steps were developed. Firstly, studies of the fluid dynamic behavior of microreactor were conducted for choosing the most favorable geometry to flow distribution among m...
...rsas e crescentes exigências ambientais e econômicas. Portanto, o principal objetivo desta obra foi projetar fabricar e testar um microrreator catalítico para produção de hidrogênio a partir da reforma a vapor do etanol. Para o cumprimento deste objetivo, quatro etapas principais foram desenvolvidas. A primeira delas foi à realização de estudos fluidodinâmicos do microrreator para a escolha da geometria mais favorável à distribuição do fluxo entre os microcanais. Nesta etapa foi possível quantif...
...mically viable fuels with sustainable practices, with the least impact on the environment. An option that fits these requirements is the production of hydrogen through of the ethanol steam reforming process in sugarcane industry, which makes up an important sector of the national economy and that from this modification would produce hydrogen, in addition to traditional products (sugar, ethanol, surplus electrici...
...s e de aplicação economicamente viável e com práticas sustentáveis, causando o menor impacto ao ambiente. Uma opção que se enquadra nestes requisitos é a produção de hidrogênio através da reforma a vapor de etanol em usinas sucroalcooleiras, que compõe um importante setor da economia nacional e que a partir desta modificação passaria a produzir hidrogênio, além dos produtos tradicionais (açúcar, etanol, venda de excedente de eleletricidade) Este é o cenário do estudo deste trabalho, a inco...
...Faced with serious energy production problems, the world is becoming more concerned with researching and implementing energy renewable sources. Biodiesel is an example, but the biodiesel production process generates glycerol as a byproduct, this residue can become an obstacle for biodiesel production. However, the steam reforming of glycerol could be used to produce hydrogen. in this module, the technical and ec...
...O presente estudo refere-se à análise técnica e econômica da reforma a vapor do glicerol, gerado como subproduto no processo de produção de biodiesel, para a produção de hidrogênio como alternativa de combustível renovável para os diversos problemas energéticos que o mundo vem enfrentando. A análise técnica da reforma a vapor de glicerol para a produção de hidrogênio consiste em estudos físico-químicos do processo, com informações sobre a temperatura, os valores para pressão de vapor da r...
...tuted: goal definition and scope, inventory analysis, impact assessment and interpretation. in this module, Environmental Impact Assessment methodology was implemented based in LCA for the Hydrogen via natural gas steam reforming production process. A group of environmental indicators was calculated and allocated to the material balance. The secondary (steam generation) and fugitive emissions environmental impac...
...o do ciclo de vida, análise de impacto e interpretação. neste módulo, implementou-se a metodologia de Análise do Impacto Ambiental baseada na ACV para o processo de produção de Hidrogênio via reforma a vapor do gás natural. O impacto ambiental foi alocado ao balanço material através de uma estrutura de indicadores ambientais. Determinou-se também o impacto ambiental das emissões fugitivas e da emissão secundária associada à caldeira. As emissões fugitivas e secundária foram consideradas de im...
...The technical analysis consists in physical and chemical, and thermodynamic studies (including the exergetic analysis). These analysis provide informations as temperature and pressure ranges for steam reforming and the volume of the used reactants (in this case, ethanol and water). Through a mathematic modeling, it s possible to get informations as the products of reforming (the hydrogen and carbon dioxide are t...
...iod; A análise técnica abrange análises físico-química e termodinâmica (que envolve inclusive análise exergética), que consiste em fornecer as faixas de temperatura e pressão necessárias à reforma a vapor. e na determinação dos volumes de reagentes consumidos (neste caso, etanol e água). Foi possível obter informações sobre os principais produtos da reforma a vapor (hidrogênio e dióxido de carbono) e o grau de avanço da reação de reforma do etanol. As informações necessárias para o in...
...uel flexibility and high operating temperature, which leads to high thermal energy residue. This residue can be used for cogeneration and combined cycles, in order to enhance the global efficiency. This study aimed to introduce a 10 MW internal reforming molten carbonate fuel cell and steam turbine combined cycle. steam reforming of natural gas was simulated by STANJAN Chemical Equilibrium Solver and presented s...
...guração de ciclo combinado de uma célula a combustível de carbonato fundido de 10 MW, que possui reforma interna de gás natural, com um ciclo a vapor que aproveita o calor residual da célula. A reforma a vapor do gás natural, simulada pelo software STANJAN Chemical Equilibrium Solver, apresentou valores satisfatórios de produção de H2 na temperatura de operação da célula. As análises energética e exergética, simuladas através do software Engineering Equation Solver (EES), apontaram aumentos na...
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