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Modelagem e simulação de processos de produção de dimetil éter a partir de biogás
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1057726
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Mattos, Lisiane Veiga | - |
| Autor(es): dc.contributor | Santos, Lizandro de Sousa | - |
| Autor(es): dc.contributor | Young, André Ferreira | - |
| Autor(es): dc.contributor | Soares, André Von Held | - |
| Autor(es): dc.creator | Mello, Pedro Luís Ladeira | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2025-08-21T20:15:36Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2025-08-21T20:15:36Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2025-07-31 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2025-07-31 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://app.uff.br/riuff/handle/1/39595 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1057726 | - |
| Descrição: dc.description | A demanda energética mundial causa impactos ao meio ambiente, com a intensificação da emissão de gases do efeito estufa, principalmente o gás carbônico (CO2). O emprego de combustíveis eficientes e menos poluentes se destaca, tendo como alternativas as opções de fontes mais limpas do que os combustíveis fósseis. O dimetil éter (DME) é uma dessas possíveis alternativas. Neste trabalho, foram realizadas a simulação de uma unidade de produção de DME com dois arranjos diferentes, análises e comparações dos resultados obtidos com os da literatura e de sensibilidade quanto à variação de parâmetros operacionais dos reatores. Com o emprego do software Aspen Plus v14 e utilizando o modelo termodinâmico Non Random Two Liquid (NRTL), a cinética Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW), reatores do tipo Plug Flow Reactor (PFR) e separadores de componentes, o processo foi simulado em duas configurações, com e sem reciclo do metanol produzido. Os parâmetros operacionais modificados foram a temperatura dos reatores de tri-reforma (850 a 1000 ºC) e de síntese de DME (235 a 300 ºC) e a composição da carga de biogás (razão CO2/CH4 de acordo com composições típicas de biogás). Nas duas configurações, foram simuladas a variação da temperatura em sete pontos para um reator e cinco para o outro, aplicados também a três composições diferentes de biogás, além da referência. A análise da variação da composição de biogás visa ampliar o conhecimento da contribuição dessa variável, pouco estudada na literatura, na produção de DME. As simulações convergiram com balanços de massa coerentes e produção variando de 14,21 (654,87 kg/h) a 16,34 (752,96 kg/h) kmol/h de DME, para uma alimentação de 44,61 kmol/h (1105,95 kg/h) de biogás, no caso base. As análises de sensibilidade de temperatura do reator de tri-reforma mostraram maiores produções de DME com o aumento da temperatura, e, no reator de síntese, existe uma faixa com maiores produções. Para os diferentes tipos de biogás, verificou-se que o arranjo da simulação é capaz de produzir quantidades equivalentes de metanol que o caso base, porém com produção abaixo de DME. Com os resultados das simulações, é possível concluir que o arranjo do processo é capaz de produzir quantidades consideráveis de DME e metanol a partir de biogás. Mesmo com as simulações convergindo e resultados similares aos da referência, é possível reavaliar os parâmetros cinéticos dos dois sistemas reacionais com base na literatura, visando aumentar a confiabilidade dos resultados preditos pelo modelo incorporado na simulação. | - |
| Descrição: dc.description | Global energy demand causes environmental impacts, particularly through the increased emission of greenhouse gases, especially carbon dioxide (CO₂). The use of efficient and less polluting fuels stands out, with cleaner alternatives to fossil fuels being sought. Dimethyl ether (DME) is one such possible alternative. In this work, the simulation of a DME production unit was carried out with two different configurations, along with analyses and comparisons of the results obtained with those from literature, as well as sensitivity studies regarding the variation of reactor operating parameters. Using Aspen Plus v14 software, the Non-Random Two Liquid (NRTL) thermodynamic model, Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW) kinetics, Plug Flow Reactors (PFR), and component separators, the process was simulated in two configurations: with and without recycling of the produced methanol. The operational parameters modified were the temperatures of the tri-reforming reactor (850 to 1000 ºC) and the DME synthesis reactor (235 to 300 ºC), and the composition of the biogas feed (CO₂/CH₄ ratio according to typical biogas compositions). In both configurations, temperature variations were simulated at seven points for one reactor and five for the other, applied to three different biogas compositions in addition to the reference case. The analysis of biogas composition variation aims to expand the understanding of this variable's contribution to DME production, which has been little studied in the literature. The simulations converged with consistent mass balances and DME production ranging from 14.21 (654.87 kg/h) to 16.34 (752.96 kg/h) kmol/h, for a feed of 44.61 kmol/h (1105.95 kg/h) of biogas in the base case. The sensitivity analyses of the tri-reforming reactor temperature showed higher DME production with increasing temperature, while the synthesis reactor exhibited an optimal temperature range for higher production. For different types of biogas, it was found that the simulation configuration can produce methanol in amounts equivalent to the base case, but with lower DME production. Based on the simulation results, it is possible to conclude that the process configuration is capable of producing considerable amounts of DME and methanol from biogas. Even though the simulations converged and showed results similar to those in the literature, it is still possible to reassess the kinetic parameters of both reaction systems based on literature data, in order to increase the reliability of the predictions made by the simulation model | - |
| Descrição: dc.description | 90 f. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Idioma: dc.language | pt_BR | - |
| Direitos: dc.rights | Open Access | - |
| Direitos: dc.rights | CC-BY-SA | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Biogás | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Energia limpa | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Produção de dimetil éter | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Simulação | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Biogás | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Energia limpa | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Simulação por computador | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Biogas | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Clean energy | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Dimethyl ether production | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Simulation | - |
| Título: dc.title | Modelagem e simulação de processos de produção de dimetil éter a partir de biogás | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | Trabalho de conclusão de curso | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF | |
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