Simulação numérica da reforma a vapor do tolueno para produção de hidrogênio em um reator termoquímico solar

Resumo

O alcatrão é um sério impedimento entre as impurezas presentes no gás de síntese produzidono processo de gaseificação da biomassa, pois pode reduzir o desempenho dos componentes eaumentar os requisitos de manutenção de um reator. Para investigar seu comportamento nessassituações, o tolueno é escolhido neste estudo como o composto modelo do alcatrão porrepresentar uma estrutura aromática estável (XIAO et al., 2018). O processo de gaseificação éaltamente endotérmico e requer altas temperaturas para atingir o equilíbrio termodinâmico (>900°C). A fim de economizar recursos de biomassa, o uso de energia solar concentrada comofonte de calor para a reação foi escolhido, uma vez que também produz mais gás de síntese porunidade de matéria-prima e permite temperaturas de gaseificação elevadas (> 1200°C), dandomaior qualidade ao gás e baixo ou nenhum conteúdo de alcatrão (BELLOUARD et al., 2019).Assim sendo, o presente estudo teve como objetivo realizar uma simulação numérica da Reformaa Vapor do Tolueno (RVT) em um Reator Termoquímico Solar (RTS), a fim de que se obtenhahidrogênio como uma alternativa mais limpa para produção de combustível, assim como estudaros efeitos dos componentes químicos na RVT. Para isso, um sistema de Equações DiferenciaisParciais (EDPs) foi desenvolvido para descrever os balanços de energia e massa do modeloproposto, empregando a Técnica das Equações Integrais Acopladas (TEIA) para transformar asEDPs em Equações Diferenciais Ordinárias (EDOs). Realizou-se, então, a modelagemmatemática com o auxílio do software de linguagem de programação FORTRAN para obter osresultados deste trabalho. Estes resultados foram expressos por meio dos gráficos doscomponentes da RVT, simulando diversos dados operacionais e de controle do reator. Destaforma, pode-se concluir que o RTS é uma solução eficiente para produção de hidrogênio e queo modelo matemático utilizado é eficaz e poderá ser utilizado para realizar previsões em um RTS,evitando danos operacionais e financeiros.