Estudo experimental e modelagem matemática de reator catalítico de leito fixo: transferência de calor em sistemas sem e com reação de reforma a vapor de metano

• Ano de defesa: 1998
• Autor(a) principal: Jorge, Luiz Mario de Matos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Heat transfer; Methane steam reforming; Reforma a vapor de metano; Transferência de calor

Neste trabalho foi estudada a transferência de calor em reatores de leito fixo, em regime permanente e transiente, na ausência e na presença de reação química. Para tanto utilizaram-se dois equipamentos distintos, empacotados com um catalisador industrial de níquel suportado em alumina. O primeiro reator é aquecido por meio de uma camisa de vapor e foi dedicado ao estudo do comportamento térmico na ausência de reação química em regime transiente. Tanto a inércia térmica, como a condução de calor pelos termopares revelaram-se desprezíveis na faixa de condições experimentais exploradas, e um modelo paseudo-homogêneo, bidimensional, com dispersão axial pôde representar satisfatoriamente o comportamento do sistema. O segundo reator é aquecido por um forno de resistências elétricas, permitindo ensaios a temperaturas mais elevadas, necessárias para a reação de reforma a vapor de metano. Os ensaios foram conduzidos tanto na ausência como na presença de reação de reforma, e a partir do ajuste dos parâmetros de modelo pesudo-homogêneo unidimensional foi possível avaliar o comportamento dos parâmetros térmicos e cinéticos efetivos, frente a variações de temperatura e vazão. Os parâmetros térmicos mostraram-se dependentes da temperatura e, na faixa de condições experimentais explorada, foram praticamente insensíveis à vazão. Verificou-se que a transferência de calor no reator é limitada pela resistência térmica entre o forno e a parede externa do reator. A reação dereforma a vapor de metano mostrou efeitos de limitação à transferência de massa externa, enquanto a reação shift não apresentou esta limitação