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Simulação de gaseificação subterrânea de combustível fóssil para a produção de gás de síntese utilizando o aspen HYSYS V8.0

dc.contributor.advisor1Rios, Rafael Barbosa
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/pt_BR
dc.contributor.authorBatista Júnior, Edson
dc.contributor.referee1Silva, Francisco Wilton Miranda da
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/pt_BR
dc.contributor.referee2Carvalho, Aline Estevam
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/pt_BR
dc.contributor.referee3Medeiros, Hugo Andersson Dantas
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/pt_BR
dc.date.accessioned2019-12-11T13:23:34Z
dc.date.available2019-12-11T13:23:34Z
dc.date.issued2018-09-12
dc.descriptionMonografiapt_BR
dc.description.abstractAiming to find new ways of producing energy in a sustainable and efficient form, the present work intends to evaluate a recent hydrocarbon underground gasification model, utilizing n-haxadecane as a source of carbon for producing syngas. It was utilized the Aspen HYSYS V8.0 software to simulate an underground gasification plant, based upon the study of Alshammari and Hellgardt (2014). The feed streams of the well constituted of water and air a. The water stream (100 kg/h, 30℃, 1 atm) passed through a heater for the production of steam (~100℃, 1 atm) then it was compressed by two compressors until the final pressure of 250 bar. The air stream (79% of N2 and 21% of O2, mole) under 30 ℃, 1 atm, passed through a set of two compressors until it reached a final pressure of 250 bar. The utilized piping was comprised of 4 mild steel segments, 1000 m length, schedule 40, inner nominal diameter 50.8 mm, which transported the pressurized streams to the reservoir. A Gibbs reactor (50.000 m3, 150℃) represented the n-hexadecane reservoir, which was fed by at a 500 kg/h e 150℃ flow. The produced gases were carried to the surface through another set of 4 piping segments with the same characteristics of the first ones, then they passed through two expenders and a cooler. Ultimately the stream passed through a two-phase separator. The energy and gasification efficiencies have been analysed at different oxygen/carbon ratios (1; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4 and 1,5); water/carbon ratios (2, 3 and 5) and the enrichment of oxygen in the injected air (21, 40, 60, 80 and 100%). The modification in the produced gas components distribution has also been analysed at different ratios (oxygen/carbon; water/carbon) in the reagents streams. It has been concluded that, although the increase in oxygen/carbon created a decrease in the gasification efficiency, the system’s energy efficiency increases due to the increase in temperature of the produced gases. Results also points out that the necessary energy to operate the plant may be balanced by the recovered energy within the produced gases; nevertheless, it is necessary to find a point at which the operational costs are minimized and both efficiencies are maximized, though they are inversely proportional. Future works may be carried out in order to investigate the influence of the changes in oxygen/water ratio as well as the effects of the well production rate to both system’s efficiencies and the analysis of kinetic models.pt_BR
dc.description.resumoAlmejando viabilizar novas formas de produção de energia de maneira sustentável e eficiente, o presente trabalho pretende avaliar um recente modelo de gaseificação subterrânea de hidrocarboneto, utilizando o n-hexadecano como fonte de carbono, para a produção de gás de síntese. Foi utilizado o software Aspen HYSYS V8.0 para simular uma planta de gaseificação subterrânea. As correntes de alimentação do poço constituíram-se de água e ar. A corrente de água (100 kg/h, 30 ℃, 1 atm) passou por um aquecedor para a produção de vapor de água (~ 100℃, 1 atm) e foi comprimido por dois compressores até uma pressão final de 250 bar. A corrente de ar (79% de N2 e 21% de O2, em mol) a 30 ℃, 1 atm, passou por um conjunto de dois compressores até atingir uma pressão de 250 bar. A tubulação utilizada foi constituída por 4 segmentos de aço carbono, 1000 m de comprimento, schedule 40, diâmetro interno nominal de 50,8 mm, que encaminhou as correntes pressurizadas de ar e vapor até o reservatório. Um reator de Gibbs (50.000 m3, 150℃) representou o reservatório de n-hexadecano, que foi alimentado a uma vazão de 500 kg/h, 150℃, 250 bar. Os gases produzidos foram levados a superfície por outro conjunto de 4 segmentos de tubulação com as mesmas características que o primeiro, e passaram por dois expansores e um resfriador. Por fim, a corrente passou por um separador bifásico. Analisou-se o comportamento da eficiência de energia e de gaseificação, para diferentes razões de oxigênio/carbono (1; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4 e 1,5); água/carbono (2, 3 e 5) e enriquecimento de oxigênio no ar injetado (21, 40, 60, 80 e 100%). Analisou-se também a modificação na distribuição dos componentes do gás produzido para as diferentes razões (oxigênio/carbono; água/carbono) das correntes de reagentes. Concluiu-se que, embora o aumento na razão de oxigênio e carbono cause uma diminuição na eficiência de gaseificação, a eficiência energética do sistema aumenta, devido ao aumento da temperatura dos gases produzidos. Os resultados também apontam que a energia necessária para operar a planta pode ser balanceada pela energia recuperada pelos gases que são produzidos; entretanto se deve encontrar um ponto em que os custos operacionais sejam minimizados e ambas as eficiências sejam maximizadas, apesar de elas serem inversamente proporcionais. Trabalhos futuros poderão ser realizadas para investigar a influência da variação da razão de oxigênio e água, assim como os efeitos da taxa de produção da planta nas eficiências do sistema e a análise de modelos cinéticos.pt_BR
dc.description.sponsorshipTrabalho não financiado por agência de fomento, ou autofinanciadopt_BR
dc.identifier.citationBatista Júnior (2018) (BATISTA JÚNIOR, 2018)pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/1278
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/3678
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal Rural do Semi-Áridopt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentCentro de Engenharias - CEpt_BR
dc.publisher.initialsUFERSApt_BR
dc.relation.referencesBATISTA JÚNIOR, Edson. Simulação de gaseificação subterrânea de combustível fóssil para a produção de gás de síntese utilizando o aspen HYSYS V8.0. 2018. 35f. Monografia (Graduação em Engenharia Química), Centro de Engenharias, Universidade Federal Rural do Semi-Árido. Mossoró, 2018.pt_BR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesspt_BR
dc.rights.licenseCC-BY-SApt_BR
dc.subjectGaseificaçãopt_BR
dc.subjectSimulaçãopt_BR
dc.subjectEficiência de gaseificaçãopt_BR
dc.subjectEficiência de energiapt_BR
dc.subjectGasificationpt_BR
dc.subjectSimulationpt_BR
dc.subjectGasification efficiencypt_BR
dc.subjectEnergy efficiencypt_BR
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.titleSimulação de gaseificação subterrânea de combustível fóssil para a produção de gás de síntese utilizando o aspen HYSYS V8.0pt_BR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesispt_BR

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