GENERALIZED INTEGRAL TRANSFORM TECHNIQUE APPLIED IN METHANE REFORMING PROCESS WITH CARBON DIOXIDE IN FIXED BED REACTOR
Neste trabalho, um modelo matemático pseudo-heterogêneo unidimensional transiente, do tipo dispersivo foi usado para a quantificação dos perfis de concentração dos componentes do processo de reforma do metano com dióxido de carbono, tendo como base o mecanismo e a cinética de três etapas reacionais, incluindo a decomposição do metano e as reações reversas de Boudouard e de shift. O modelo foi obtido com base no balanço diferencial de massa, incluindo a taxa de reação para o metano segundo o modelo de Langmuir-Hinshelwood e as taxas de reação homogênea e heterogênea para o dióxido de carbono. Considerando que a fase sólida, catalisador de Níquel (Ni/ -Al2O3), é composta por partículas esféricas pequenas, um processo de média na coordenada radial das equações de transporte na partícula foi utilizado para eliminar a dependência radial dessas equações. Tal processo de média é baseado na Técnica das Equações Integrais Acopladas (CIEA) e incorpora, nas EDPs resultantes, informações das condições de contorno. Após este processo, foi empregado a Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT) no sistema diferencial parcial resultante, obtendo-se, neste caso, um sistema de equações diferenciais ordinárias (EDOs) no tempo. Os modelos reduzidos foram, então, solucionados numericamente usando-se a rotina DIVPAG da biblioteca IMSL. Os resultados obtidos são comparados com alguns disponíveis na literatura, em função dos parâmetros do modelo, como a dispersão axial, difusividade efetiva, coeficiente de transferência de massa e constantes cinéticas.
GENERALIZED INTEGRAL TRANSFORM TECHNIQUE APPLIED IN METHANE REFORMING PROCESS WITH CARBON DIOXIDE IN FIXED BED REACTOR
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DOI: 10.22533/at.ed.9882213068
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Palavras-chave: Reforma do metano, Níquel, Técnica da Transformada Integral Generalizada.
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Keywords: Methane reforming, Nickel, Generalized Integral Transform Technique.
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Abstract:
In this work, a one-dimensional transient pseudo-heterogeneous mathematical model with axial dispersion was used to quantify components concentration profiles in the methane reforming process with carbon dioxide, taken into account, reaction mechanism of three elementary reactions, including the decomposition of methane, shift and reverse Boudouard reactions. The model was obtained on the basis of differential mass balance, including a reaction rate for methane according to the Langmuir-Hinshelwood model and the rates of both homogenous and heterogeneous reactions for carbon dioxide. For the solid phase of nickel based catalyst (Ni/ -Al2O3), was assumed that it is composed by small spherical particles, allowing an average process in the radial coordinate of the particle transport equation to eliminate the radial dependence of these equations. This average process is based on the technique of Coupled Integral Equations Approach (CIEA) that incorporates boundary conditions to the resulting partial differential equations (PDEs). After this average process, the Generalized Integral Transform Technique (GITT) was used in the resulting PDEs, obtaining a new system of Ordinary Differential Equations (ODEs) in time. The reduced model was solved numerically using the routine DIVPAG of IMSL Library. The results were compared with some available in the literature on the basis of model parameters, such as the axial dispersion coefficient, effective diffusion, mass transfer and kinetic constants.
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Número de páginas: 22
- Emerson Cardoso Rodrigues
- Dilson Nazareno Pereira Cardoso
- Wenderson Gomes dos Santos
- Romero Moreira de Oliveira
- Bruno Maués Farias
- João Nazareno Nonato Quaresma
- Emanuel Negrão Macêdo
- Josiel Lobato Ferreira
