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Title: Integração energética do processo de produção de hidrogênio a partir de gás natural
Other Titles: Energy integration of the hydrogen production process from natural gas
Authors: Caldas, Maria Cecilia Bezerra
Keywords: integração energética;método de Pinch;simulação;hidrogênio;gás natural;energy integration;Pinchmethod;simulation;hydrogen;natural gas
Issue Date: 13-Jun-2019
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: CALDAS, Maria Cecilia Bezerra. Integração energética do processo de produção de hidrogênio a partir de gás natural. 2019. 49f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: Os processos industriais geralmente envolvem um elevado consumo de energia e se tornam cada vez mais importantes os estudos que visam uma redução nesse consumo. Uma das maneiras de se reduzir esse consumo é a integração energética e o método de Pinch é um dos mais antigos que existem, mas ainda assim um dos mais eficientes. Nesse estudo, foi escolhido o processo de obtenção de hidrogênio a partir de gás natural por apresentar três utilidades para troca de calor que encarecem muito o processo e isso foi primordial para a aplicação da integração energética. Além disso, esse processo apresenta uma grande importância, já que a busca por combustíveis que possam substituir a utilização dos combustíveis fósseis vem sendo cada mais estudada e o gás natural apresenta uma vasta reserva mundial e um grande potencial de aplicação. A utilização de hidrogênio como combustível vêm sido apontada, ao longo das últimas décadas, como uma das possíveis soluções para a escassez de energia e emissão de poluentes na atmosfera. Nesse sentido, o presente trabalho visa analisar a redução dos gastos energéticos de uma planta de produção de hidrogênio a partir de gás natural utilizando a integração energética e uma rápida análise do investimento necessário para a aplicação das mudanças propostas para o processo. Utilizando um dos softwares de simulação de processos mais comuns na Engenharia Química, o ProSim, foi realizada a simulação desse processo em estado estacionário e, em seguida, os dados foram analisados no Simulis Pinch. Após a realização dos cálculos e discussão dos resultados, foi alcançada uma redução no gasto energético de aproximadamente 82% com mudança das três utilidades iniciais por duas outras e três trocadores de calor de integração. Isso trouxe a necessidade de um investimento em torno de $1.207.850,00, porém com retorno financeiro em cerca de um mês de funcionamento da nova planta.
Abstract: Industrial processes usually involve a high energy consumption and studies that focus in the reduction of this consumption are becoming increasingly important. One of the ways to reduce this consumption is energy integration and the Pinch method is one of the oldest that exists, but still one of the most efficient. In this study the process of obtaining hydrogen from natural gas was chosen because it presents three utilities for heat exchange that make the process much more expensive and this was fundamental for the application of energy integration. Moreover, this process is of great importance since the search for fuels that can replace the use of fossil fuels has been increasingly studied and natural gas has a vast world reserve and great potential for application. The use of hydrogen as a fuel has been pointed, over the last decades, as one of the possible solutions for the energy shortage and emission of pollutants in the atmosphere. In this regard, the present work has the objective of analysing the reduction of energy costs of a plant of production of hydrogen from natural gas using the energy integration and a quick analysis of the investment needed to apply the changes proposed in the process. Using one of the most common process simulation software in Chemical Engineering, ProSim, the simulation of this process was performed in steady state and then the data were analysed in Simulis Pinch. After calculating and discussing the results, a reduction in energy expenditure of approximately 82% was achieved with the change of the three initial utilities by two others and three integration heat exchangers. This brought about the need for an investment around $1,207,850.00, but with a financial return in about a month of operation of the new plant.
URI: http://monografias.ufrn.br/handle/123456789/8838
Other Identifiers: 2015024030
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