Integração da birreforma de metano com processos de amônia e ureia

Autor: Igor de Paula Moura
Přispěvatelé: Rita Maria de Brito Alves, Alessandra de Carvalho Reis, Paulo Luiz de Andrade Coutinho, Ana Paula Santana Musse
Rok vydání: 2021
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
Popis: Recentemente, no Brasil, o uso de termelétricas como fontes de geração de energia vem crescendo, apesar de essas estarem associadas ao aumento das emissões de gases do efeito estufa, principalmente o dióxido de carbono (CO2). De acordo com o Acordo de Paris de 2015, captura, utilização e estocagem de carbono devem ter seus usos ampliados para mitigar os problemas ambientais. Nesse contexto, uma boa alternativa para atingir emissões quase-nulas de CO2 é o uso direto, como por exemplo, a corrente de saída de uma termelétrica, como matéria-prima para a produção de produtos químicos. Para isso, uma opção viável é a integração entre uma termelétrica e processos industriais que necessitam de correntes de CO2. Para tirar proveito dessa sinergia, foi proposta uma configuração alternativa para a produção de amônia e ureia. Essa configuração inclui um reator de birreforma de metano, um loop de síntese de amônia, um reator de ureia e unidades auxiliares, de modo a promover o abatimento de CO2 e geração de produtos de alto valor agregado. Simulações computacionais com Aspen Plus foram utilizadas para estabelecer os parâmetros operacionais da configuração proposta. Parâmetros técnicos, econômicos e ambientais tanto da configuração proposta quanto da configuração convencional, baseada na reforma a vapor de metano, foram comparados. Resultados mostram que a rota inovativa apresenta melhores indicadores econômicos, apesar de ambas as configurações não serem lucrativas, dependendo do preço de compra do gás natural. Além disso, a configuração inovativa possui potencial para abater 30,64 toneladas de CO2 por hora (equivalente a 268410 toneladas por ano). Recently in Brazil, thermal power plants have had their use increased as a source of energy generation, despite these being associated with increased greenhouse gases emissions, especially carbon dioxide (CO2). In the context of the Paris Agreement of 2015, carbon capture, utilization, and storage techniques must be increasingly employed to mitigate environmental issues. In this scenario, the utilization of CO2 coming from a power plant flue gas as feedstock for other chemical synthesis arises as a good alternative to achieve near-zero CO2 emissions. For this, the integration of a power plant with an industrial process that requires external CO2 streams is a viable option. This way, an alternative configuration for ammonia and urea production was proposed in order to take advantage of this synergy. The proposed configuration includes a bi-reforming process, an ammonia synthesis loop, a urea reactor, and auxiliary units to achieve CO2 abatement and high-value product generation. Computer simulations with Aspen Plus were carried out to find the operational parameters for the configuration. Technical, economic, and environmental performances of both the proposed configuration and the conventional configuration based on steam reforming were also compared. Results show that the innovative configuration has better economic parameters, although both configurations are not profitable depending on natural gas prices. However, the innovative configuration has the potential to abate 30.64 tonnes of CO2 per hour (equivalent to 268410 tonnes per year).
Databáze: OpenAIRE
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