Estudio numérico de la influencia de las condiciones de operación en la producción de hidrógeno a partir del reformado de metanol
La presente tesis incluye un estudio teórico y numérico del reformado de metanol (MSR) y su influencia en la producción de H2, mediante diferentes condiciones de operación. La data experimental se obtuvo del desarrollo de cada modelo cinético planteado por los autores Agrell (2002), Jiang (1993) y P...
- Autores:
-
Gómez Villamizar, Jessica Fernanda
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2016
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/1454
- Palabra clave:
- Energy engineering
Hydrogen
Energy
Investigations
Analysis
Operating conditions
Research
Decomposition of methanol
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La presente tesis incluye un estudio teórico y numérico del reformado de metanol (MSR) y su influencia en la producción de H2, mediante diferentes condiciones de operación. La data experimental se obtuvo del desarrollo de cada modelo cinético planteado por los autores Agrell (2002), Jiang (1993) y Peppley (1999) los cuales consideran las reacciones del reformado de metanol (MSR), descomposición de metanol (MD) y water gas shift reverse (WGS), estas dos últimas reacciones son consideras por Peppley (1999), para un catalizador comercial Cu/ZnO/Al2O3. Los datos serán empleados para la validación de los modelos cinéticos del proceso. Dicho modelo representa las tendencias de los datos experimentales dentro de las condiciones de operación. La cinética obtenida es incorporada al modelo matemático de un reactor unidimensional (modelo pistón) en régimen estable para realizar un análisis de sensibilidad y validar los resultados con los datos obtenidos experimentalmente. |
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Gómez Villamizar, Jessica Fernanda (2016). Estudio numérico de la influencia de las condiciones de operación en la producción de hidrógeno a partir del reformado de metanol. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB |
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Hijikata, Int. J. Hydrogen Energy 27 (2002) 115-129 Armor, 1999; Abrardo y Khurana, 1995. Sayas Valero Salvador (2012). Reformado con vapor de agua de furfural utilizando hidrotalcitas de níquel. Influencia del método de incorporación del níquel. Morlanes Sanchez Natalia. Obtención de hidrógeno mediante reformado catalítico de nafta con vapor de agua. Anzola Escobar Andrés (2014). Estudio de reacciones catalíticas para la producción de hidrógeno a partir de etanol. D. Dasa, T. Nejat Veziroğlu, “Hydrogen production by biological processes: a survey of literatura”, International Journal of Hydrogen Energy, Vol 26, pp.13-28, 2001. J. Romm, Testimony for the Hearing Reviewing the Hydrogen Fuel and FreedomCAR Initiatives, Submitted to the House Science Committee, 2004. P. Giunta, N. Amadeo, M. Laborde, Simulation of a low temperature water gas shift reactor using the heterogeneous model/application to a pem fuel cell‘‘, Journal of power sources, Vol. 156, pp. 489-496,2006. E. González Suárez, “La integración de procesos en la producción de biocombustibles en condiciones energéticamente sustentables y ambientalmente compatibles”, Buenos Aires: Ediciones Cooperativas, pp. 218, 2006. Herguido Huerta, Javier. Soler Herrero, Jaime. Producción de hidrógeno mediante reacciones de reformado en reactor de lecho fluidizado de dos zonas (2012). S. Ahmed, M. Krumpelt, Int. J. of Hydrogen Energy 26 (2001) 291-301. Díaz Alvarado, Felipe. Reformado de alcoholes para la producción de hidrógeno: Análisis termodinámico y propuesta de mecanismos de reacción mediante grafos-p (2012). Llanos Jara, Elizabeth. Estudio de la producción de hidrógeno a partir de metanol sobre catalizadores soportados de cobre (2007). Agrel Johan, Birgersson Henrik, Boutonnet Magali. Steam reforming of methanol over a Cu/ZnO/Al2O3 catalyst: a kinetic analysis and strategies for suppression of CO formation. C.J. Jiang, D.L Trimm, M.S. Wainwright. Kinetic study of steam reforming of methanol over copper-based catalysts. Samms, S.R., Savinell, R.F., 2002. Kinetics of methanol-steam reformation in an internal reforming fuel cell. J. Power Sour. 112, 13–29. Sa Sandra, Sousa Jose M., Mendes Adelio. Steam reforming of methanol over a CuO/ZnO/Al2O3 catalyst, part I: Kinetic modelling Peppley Brant A., Amphlett John C., Kearns Lyn M., Mann Ronald F. Methanol ± steam reforming on Cu/ZnO/Al2O3. Part 1: the reaction network Peppley Brant A., Amphlett John C., Kearns Lyn M., Mann Ronald F. Methanol ± steam reforming on Cu/ZnO/Al2O3 catalysts. Part 2. A comprehensive kinetic model. Purnama H., Ressler T., Jentoft R.E., Soerijanto H., Schlögl R., Schomäcker R. CO formation/selectivity for steam reforming of methanol with a commercial CuO/ZnO/Al2O3 catalyst. Garcia, Vanesa M. Modelado y Control de Reactores Catalíticos de producción de Hidrógeno para la Alimentación de Pilas de Combustible. Jiménez, J. (2006), “Estudio sobre catalizadores soportados de cobre para la producción de hidrógeno”, Tesis para optar al título de Químico Industrial, Universidad Tecnológica Metropolitana. http://es.wikipedia.org/wiki/Metal_de_transición: Página Enciclopedia Libre Universal en Español, 28/Abril/2004. Takeguchi T., Kni Y., Inoue M. y Eguchi K. Steam reforming of methanol on copper catalysts supported on large-surface-area ZnAl2O3. Catalyst Letters. 83, Nos 1-2 (2002). Hurtado Maylen. Flujo Pistón, Diseño de reactores. Universidad del Atlántico. Pachecho Sandoval Leonardo. Production d’hydrogène par vapo-reformage de méthanol : intensification des transferts (2012). KEE, R.J., RUPLEY F.M. and MILER J.A. The Chemkin Thermodynamic Data Base. Sandia National Laboratories. United States Departement of Energy (1996). |
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La data experimental se obtuvo del desarrollo de cada modelo cinético planteado por los autores Agrell (2002), Jiang (1993) y Peppley (1999) los cuales consideran las reacciones del reformado de metanol (MSR), descomposición de metanol (MD) y water gas shift reverse (WGS), estas dos últimas reacciones son consideras por Peppley (1999), para un catalizador comercial Cu/ZnO/Al2O3. Los datos serán empleados para la validación de los modelos cinéticos del proceso. Dicho modelo representa las tendencias de los datos experimentales dentro de las condiciones de operación. La cinética obtenida es incorporada al modelo matemático de un reactor unidimensional (modelo pistón) en régimen estable para realizar un análisis de sensibilidad y validar los resultados con los datos obtenidos experimentalmente.RESUMEN 8 INTRODUCCIÓN 10 OBJETIVOS 11 OBJETIVO GENERAL 11 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 11 MARCO CONCEPTUAL 12 1. HIDRÓGENO 12 1.1 Hidrógeno como vector energético 13 1.2 Almacenamiento de hidrógeno 15 1.3 Producción de hidrógeno 16 2. REFORMADO 19 Catálisis 19 2.1 Reformado de metanol 20 2.2 Catalizadores 21 ESTADO DEL ARTE 23 • MSR según Agrell [14] 23 • MSR según Jiang [15] 26 • MSR según Samms y Savinell [16, 17] 27 • MSR según Peppley [18,19] 29 • MSR según Purnama [20] 34 Modelo: Reformado con vapor de metanol (MSR) 37 MODELO MATEMÁTICO 39 Propiedades físicas de la mezcla 41 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 45 CONCLUSIONES 56 RECOMENDACIONES 57 BIBLIOGRAFIA 58 ANEXO A 60 ANEXO B 62 ANEXO C 63PregradoA theoretical and numercial study of Methanol Steam Reforming (MSR) is carried out in the present Thesis, and its influence on the production of H2 by using different operating catalysts. Experimental data were obtained from the development of each kinetic model proposed by the authors Agrell (2002), Jiang (1993) and Peppley (1999) who consider the reactions of methanol reforming (MSR), methanol decomposition (MD) and water Gas shift reverse (WGS), these last two reactions are considered by Peppley (1999), for a commercial catalyst Cu / ZnO / Al2O3. The data will be used for the validation of the kinetic models of the process. This model represents the trends of the experimental data within the operating conditions. The obtained kinetics is incorporated into the mathematical model of a one- dimensional reactor (piston model) in steady state to perform a sensitivity analysis and to validate the results with the data obtained experimentally.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaEstudio numérico de la influencia de las condiciones de operación en la producción de hidrógeno a partir del reformado de metanolNumerical study of the influence of operating conditions on hydrogen production from methanol reformingIngeniero en EnergíaBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringHydrogenEnergyInvestigationsAnalysisOperating conditionsResearchDecomposition of methanolIngeniería en energíaHidrógenoEnergíaInvestigacionesAnálisisCondiciones de operaciónInvestigaciónDescomposición del metanolGómez Villamizar, Jessica Fernanda (2016). Estudio numérico de la influencia de las condiciones de operación en la producción de hidrógeno a partir del reformado de metanol. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABHijikata, Int. J. Hydrogen Energy 27 (2002) 115-129Armor, 1999; Abrardo y Khurana, 1995.Sayas Valero Salvador (2012). Reformado con vapor de agua de furfural utilizando hidrotalcitas de níquel. Influencia del método de incorporación del níquel.Morlanes Sanchez Natalia. Obtención de hidrógeno mediante reformado catalítico de nafta con vapor de agua.Anzola Escobar Andrés (2014). Estudio de reacciones catalíticas para la producción de hidrógeno a partir de etanol.D. Dasa, T. Nejat Veziroğlu, “Hydrogen production by biological processes: a survey of literatura”, International Journal of Hydrogen Energy, Vol 26, pp.13-28, 2001.J. Romm, Testimony for the Hearing Reviewing the Hydrogen Fuel and FreedomCAR Initiatives, Submitted to the House Science Committee, 2004.P. Giunta, N. Amadeo, M. Laborde, Simulation of a low temperature water gas shift reactor using the heterogeneous model/application to a pem fuel cell‘‘, Journal of power sources, Vol. 156, pp. 489-496,2006.E. González Suárez, “La integración de procesos en la producción de biocombustibles en condiciones energéticamente sustentables y ambientalmente compatibles”, Buenos Aires: Ediciones Cooperativas, pp. 218, 2006.Herguido Huerta, Javier. Soler Herrero, Jaime. Producción de hidrógeno mediante reacciones de reformado en reactor de lecho fluidizado de dos zonas (2012).S. Ahmed, M. Krumpelt, Int. J. of Hydrogen Energy 26 (2001) 291-301.Díaz Alvarado, Felipe. Reformado de alcoholes para la producción de hidrógeno: Análisis termodinámico y propuesta de mecanismos de reacción mediante grafos-p (2012).Llanos Jara, Elizabeth. Estudio de la producción de hidrógeno a partir de metanol sobre catalizadores soportados de cobre (2007).Agrel Johan, Birgersson Henrik, Boutonnet Magali. Steam reforming of methanol over a Cu/ZnO/Al2O3 catalyst: a kinetic analysis and strategies for suppression of CO formation.C.J. Jiang, D.L Trimm, M.S. Wainwright. Kinetic study of steam reforming of methanol over copper-based catalysts.Samms, S.R., Savinell, R.F., 2002. Kinetics of methanol-steam reformation in an internal reforming fuel cell. J. Power Sour. 112, 13–29.Sa Sandra, Sousa Jose M., Mendes Adelio. Steam reforming of methanol over a CuO/ZnO/Al2O3 catalyst, part I: Kinetic modellingPeppley Brant A., Amphlett John C., Kearns Lyn M., Mann Ronald F. Methanol ± steam reforming on Cu/ZnO/Al2O3. Part 1: the reaction networkPeppley Brant A., Amphlett John C., Kearns Lyn M., Mann Ronald F. Methanol ± steam reforming on Cu/ZnO/Al2O3 catalysts. Part 2. A comprehensive kinetic model.Purnama H., Ressler T., Jentoft R.E., Soerijanto H., Schlögl R., Schomäcker R. CO formation/selectivity for steam reforming of methanol with a commercial CuO/ZnO/Al2O3 catalyst.Garcia, Vanesa M. Modelado y Control de Reactores Catalíticos de producción de Hidrógeno para la Alimentación de Pilas de Combustible.Jiménez, J. (2006), “Estudio sobre catalizadores soportados de cobre para la producción de hidrógeno”, Tesis para optar al título de Químico Industrial, Universidad Tecnológica Metropolitana.http://es.wikipedia.org/wiki/Metal_de_transición: Página Enciclopedia Libre Universal en Español, 28/Abril/2004.Takeguchi T., Kni Y., Inoue M. y Eguchi K. Steam reforming of methanol on copper catalysts supported on large-surface-area ZnAl2O3. Catalyst Letters. 83, Nos 1-2 (2002).Hurtado Maylen. Flujo Pistón, Diseño de reactores. Universidad del Atlántico.Pachecho Sandoval Leonardo. Production d’hydrogène par vapo-reformage de méthanol : intensification des transferts (2012).KEE, R.J., RUPLEY F.M. and MILER J.A. The Chemkin Thermodynamic Data Base. Sandia National Laboratories. United States Departement of Energy (1996).ORIGINAL2016_Tesis_Gomez_Villamizar_Jessica_Fernanda.pdf2016_Tesis_Gomez_Villamizar_Jessica_Fernanda.pdfTesisapplication/pdf1666008https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1454/1/2016_Tesis_Gomez_Villamizar_Jessica_Fernanda.pdf1c50fc8437b075980dba0ecc9c5d6155MD51open access2016_Anexos_Gomez_Villamizar_Jessica_Fernanda.zip2016_Anexos_Gomez_Villamizar_Jessica_Fernanda.zipAnexosapplication/octet-stream259174https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1454/2/2016_Anexos_Gomez_Villamizar_Jessica_Fernanda.zipc994b5fd3caa0eeed3e51c1310566cabMD52open accessTHUMBNAIL2016_Tesis_Gomez_Villamizar_Jessica_Fernanda.pdf.jpg2016_Tesis_Gomez_Villamizar_Jessica_Fernanda.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4926https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1454/3/2016_Tesis_Gomez_Villamizar_Jessica_Fernanda.pdf.jpg6c12eab7ac40ae05175a5b36ef483142MD53open access20.500.12749/1454oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/14542024-01-21 11:15:15.51open accessRepositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.co |