ANÁLISE GERAL DOS RESULTADOS

Análise do item 6.1.1

Produção de Hidrocarbonetos Pesados:

Testadas todas as condições iniciais indicadas (seis pressões, onze temperaturas e cinco razões molares diferentes), apresentamos no item 6.1.1 os resultados mais expressivos, no caso o composto n-Hexano que foi escolhido apenas como referência, apresentamos também a conversão de hidrogênio e monóxido de carbono, já que a obtenção de produtos a partir do gás de síntese depende diretamente da conversão desses reagentes.

Nesse mesmo item mostramos os resultados obtidos para o rendimento de compostos com cadeias carbônicas desde C5 até C20. Apresentamos ainda a % molar de líquido para a razão molar que mostrou ser favorável a obtenção do produto desejado (2H2:1CO).

Assim observamos que tanto a conversão de hidrogênio quanto a de monóxido se mostraram favoráveis a geração de produtos a partir do gás de síntese. Quanto aos produtos com cadeias carbônicas de C5 a C20, notamos que a produção é desfavorecida pelo aumento da temperatura. A % molar de líquido apresenta o ponto em que inicia-se a produção e nos mostra as condições favoráveis para sua produção.

Análise do item 6.1.2

94 Trabalhamos com duas condições para a produção de metanol, a primeira

consideramos a reação de síntese sem a presença de vapor d’água, variamos a pressão, a temperatura e a razão molar usamos as indicadas pela literatura (673,15K e 2H2:1CO).

A segunda condição na presença de vapor d’água, mantivemos a temperatura e as pressões da primeira condição, a razão molar é a de 2 mols de hidrogênio, 1 mol de monóxido de carbono e 1 mol de água.

Percebemos que a presença de vapor d’água neste caso, não favorece a produção de metanol, para a primeira condição o rendimento de metanol se apresentou plenamente satisfatório, porém com as restrições de formação de metano e formação de coque aplicadas, afirmando que a reação é controlada pela cinética.

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CAPÍTULO 7

7.1.CONCLUSÕES

E

SUGESTÕES

PARA

TRABALHOS

FUTUROS

Como objetivo do presente trabalho, as CONDIÇÕES mais favoráveis ao cálculo do equilíbrio químico e de fases combinados para processos com gás de síntese foram identificadas. O uso dessas técnicas de otimização nos permitiu determinar as condições de equilíbrio, as fases presentes e a composição, de forma segura e confiável. A aplicação desenvolvida na forma de Programação Não-Linear, implementada em GAMS, mesmo apresentando as dificuldades peculiares de um problema de Programação Não-Linear, onde não houve a necessidade de arbitrariedade da composição ou das fases a serem formadas, esses dados são exclusivamente fornecidos pelo algoritmo desenvolvido, foi capaz de representar o equilíbrio termodinâmico obtido através da minimização da energia livre de Gibbs.

Tanto para a produção de hidrogênio como para a produção do monóxido de carbono trabalhamos com a reação de reforma a vapor do metano. Testamos diversas condições operacionais (pressão e temperatura) e composições iniciais.

Para a produção de hidrogênio: a razão molar de 2:1 (2 mols de H2O e 1 mol de CH4) apresenta uma diferença mínima no percentual médio da conversão de água, para a pressão de 1 atm até a temperatura de 1100K, nas demais temperaturas (1200, 1300 e 1400K) o favorecimento se dá na pressão de 5 atm. Concluímos que para a produção de hidrogênio é favorável trabalhar em temperaturas até 1100K, a pressão de 1 atm, para a razão molar de 2 mols de H2O e 1 mol de CH4.

96 Para a produção de monóxido de carbono: analisando-se os resultados obtidos

através das simulações, o rendimento de monóxido de carbono apresentou crescimento gradativo para as duas pressões utilizadas, sendo que a pressão de 1 atm favorece claramente a produção do monóxido. A conversão do metano apresentou-se favorável para as duas pressões, demonstrando uma pequena diferença percentual entre as pressões de 1 e 5 atm. Analisando o rendimento do monóxido de carbono e a conversão do metano, concluímos que o excesso de água favorece a produção do monóxido, nas condições iniciais de 1 atm, razão molar de 11 mols de água e 1 mol de metano e temperaturas até 1200K.

Partindo-se do gás de síntese obtemos uma variedade de produtos. Testamos algumas condições iniciais para a produção de líquidos e de metanol.

No caso da produção de metanol, a primeira condição considera a reação de síntese sem a presença de vapor d’água, a temperatura e a razão molar usam as indicadas pela literatura (673,15K e 2H2:1CO). A segunda condição considera a presença de vapor d’água, na mesma temperatura e pressões usadas anteriormente , a razão molar é a de 2 mols de hidrogênio, 1 mol de monóxido de carbono e 1 mol de água. Assim concluímos que a produção de metanol não é favorecida pela presença do vapor d’água e que para a primeira condição o rendimento de metanol apresenta-se satisfatório, considerando as restrições de formação de metano e formação de coque aplicadas, salientando que a reação é controlada pela cinética e não somente pela termodinâmica.

A produção de líquidos apresenta o composto n-Hexano como produto, estudamos a conversão de hidrogênio e monóxido de carbono, pois a obtenção de produtos a partir do gás de síntese depende diretamente da conversão desses reagentes. Concluímos que de

97 acordo com as condições iniciais aplicadas a produção de líquidos a qual obtivemos o n-

Hexano como produto relevante à conversão de hidrogênio e a de monóxido de carbono mostrou-se favoráveis a geração de produtos líquidos a partir do gás de síntese.

Estudamos ainda o rendimento para hidrocarbonetos pesados com cadeias carbônicas desde C5 até C20. Neste caso concluímos que a produção é desfavorecida pelo aumento da temperatura, a % molar da fase líquida apresenta o ponto inicial da produção e nos fornece as condições favoráveis para tal.

* * *

É importante observar que todos estes resultados se referem a situações de equilíbrio, sem levar em consideração taxas de reações. O projeto de um reator real deve levar em conta as condições de operação que sejam mais favoráveis para a obtenção de certos produtos. O uso do catalisador acelera uma determinada reação, mas o rendimento final também depende de condições termodinâmicas favoráveis.

A utilização da formulação do cálculo do equilíbrio como um problema de minimização da energia livre de Gibbs apresenta duas vantagens. A primeira é abordar em uma única etapa o cálculo do equilíbrio (condições necessárias) e a estabilidade do sistema (condições suficientes). A segunda é automaticamente permitir que o método determine quais compostos realmente se formam, pois em um cálculo tradicional de equilíbrio químico é preciso pressupor as espécies que irão se formar, de tal forma que o número de combinações possíveis é extremamente elevado.

A utilização de um modelo termodinâmico simplificado pode ser aprimorado utilizando-se por exemplo o modelo de Wilson, que é adequado para o equilíbrio líquido-

98 vapor e é um modelo convexo, o que garante que a solução do problema é de fato o mínimo

global de G.