Orientador: Reginaldo Guirardello

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: A síntese de Fischer Tropsch (FTS) é uma tecnologia importante nos processos de conversão \textit{gas-to-liquids}, a qual permite a transformação do gás de síntese (H2 e CO), produzidos a partir de gás natural, carvão, resíduos, biomassa, em uma mistura de hidrocarbonetos, tais como olefinas...

Resumo: A síntese de Fischer Tropsch (FTS) é uma tecnologia importante nos processos de conversão \textit{gas-to-liquids}, a qual permite a transformação do gás de síntese (H2 e CO), produzidos a partir de gás natural, carvão, resíduos, biomassa, em uma mistura de hidrocarbonetos, tais como olefinas leves, álcoois, nafta, diesel e outros produtos. A modelagem termodinâmica de tal sistema pode ser efetuada através de cálculos de equilíbrio químico e de fases de forma que a minimização da energia livre de Gibbs é a condição necessária para a resolução do problema. Os problemas de equilíbrio termodinâmico podem ser calculados como problemas de otimização, considerando determinadas restrições. Neste trabalho será estudado o cálculo do equilíbrio químico e de adsorção de uma mistura de gás de síntese e hidrocarbonetos na superfície de catalisadores sólidos, por meio da minimização da energia de Gibbs do sistema, tendo por objetivo determinar as fases e composições formadas, sob a ótica da termodinâmica. Duas abordagens foram desenvolvidas, uma considerando o equilíbrio químico em fase vapor-líquido e outra considerando o equilíbrio químico com equilíbrio de adsorção vapor-sólido. O software GAMS foi usado para resolver o problema proposto. As restrições de não negatividade do número de moles e a formulação não-estequiométrica foram utilizados. A composição e fases dos sistemas foram avaliados, bem como a conversão e rendimento do gás de síntese. A partir dos cálculos termodinâmicos é possível prever a probabilidade de crescimento da cadeia, representando uma distribuição genérica, independente do catalisador

Abstract: The synthesis of Fischer Tropsch (FTS) is an important technology in gas-to-liquids conversion processes, which allows the conversion of synthesis gas (H2 and CO), produced from natural gas, coal, waste, biomass, into a mixture of hydrocarbons such as light olefins, alcohols, naphtha,...

Abstract: The synthesis of Fischer Tropsch (FTS) is an important technology in gas-to-liquids conversion processes, which allows the conversion of synthesis gas (H2 and CO), produced from natural gas, coal, waste, biomass, into a mixture of hydrocarbons such as light olefins, alcohols, naphtha, diesel and other products. The thermodynamic modeling of this system can be performed by chemical and phase equilibrium calculations, where the minimization of the Gibbs free energy is the necessary condition for solving the problem. The thermodynamic equilibrium problems can be computed as optimization problem, given certain constraints. In this work the chemical and phase equilibrium is studied incorporating adsorption models, of a mixture composed by synthesis gas and hydrocarbons on the surface of solid catalysts through the minimization of system Gibbs energy, aiming to determine the phases and formed compositions at the thermodynamic point of view. Two approaches were developed, one considering the chemical equilibrium in vapor-liquid phase and another considering the chemical equilibrium with adsorption equilibrium. The GAMS software was used to solve the proposed problem. The non-negativity constraints of the number of moles and non-stoichiometric formulation were used. The composition and phases of such systems, the conversion and the yield were evaluated. From the thermodynamic calculations it is possible to predict the probability of chain growth, representing a generic distribution, independent of the catalyst

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