Unidade integrada de produção de hidrogênio a partir da reforma autotérmica de etanol

• Processo: 14/50183-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2015
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Projetos de Máquinas
• Acordo de Cooperação: FINEP - PIPE/PAPPE Subvenção
• Pesquisador responsável: Daniel Gabriel Lopes
• Beneficiário: Daniel Gabriel Lopes
• Empresa: Hytron Indústria, Comércio e Assessoria Tecnológica em Energia e Gases Industriais Ltda (Hytron)
• Assunto(s): Etanol Hidrogênio Reatores nucleares Combustão
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Combustor | Etanol | Gases Especiais | Hidrogenio | Reator | Reforma Autotermica

Resumo

O projeto objetiva o desenvolvimento de uma unidade integrada para a produção de hidrogênio a partir da reforma autotérmica de etanol com características que permitam o atendimento dos pequenos consumidores industriais de hidrogênio. Para tal, a unidade a ser desenvolvida deverá atender alguns requisitos técnico-econômicos impostos pelo mercado tais como confiabilidade (e alto índice de disponibilidade, ou seja, maximização do tempo em operação), e baixos custos de operação e manutenção. Além disso, o gás produzido deverá atender o grau de ultrapuro, isto é, conter entre 99,999% mol/mol e 99,9999% mol/mol de hidrogênio (especificação de mercado 5.0 e 6.0) para possibilitar o atendimento de alguns mercados específicos (gases especiais e geração de energia a partir de células a combustível). Dentre os desenvolvimentos necessários para se atingir os objetivos acima, destacam-se: - Desenvolvimento de um combustor para injeção de insumos superaquecidos em reatores autotérmicos; - Aprimoramento do projeto construtivo de reatores autotérmicos com foco na minimização de perdas térmicas, redução de custos e integração de etapas de processo; - Desenvolvimento de combustor multicombustível (gases e/ou líquidos) para uso de gases pobres oriundos do rejeito de sistemas de purificação de hidrogênio paralelamente a combustíveis de back-up. Desenvolvimento de técnicas de controle de queimadores de caldeiras e fomos de superaquecimento a fim de conferir estabilidade térmica do insumo superaquecido frente a oscilações na composição do combustível primário; - Desenvolvimento do modo de integração (partida, regime permanente e parada) do reformador à unidade de purificação gasosa com capacidade de geração de hidrogênio UP (ultrapuro), com foco nas qualidades 5.0 e 6.0. O escopo de integração será minimizar o tempo de partida, e assim, a perda de gás fora da especificação buscada. Cabe salientar que a Hytron já desenvolveu seus primeiros equipamentos através do PIPE I e II e que agora as demandas se tornaram mais específicas com relação aos itens que necessitam de maior desenvolvimento ou novas formas de integração à planta de reforma. Nesses projetos a Hytron identificou consumidores de hidrogênio em pequena escala, até 20 kg/h, que são pouco atrativos para as empresas distribuidoras de gases, e por isso o preço do hidrogênio para esses consumidores são muito elevados, especialmente quando localizados acima de 200 km do centro de distribuição. Além disso, unidades de geração de energia elétrica com células a combustível, principalmente no contexto da geração distribuída e as estações de abastecimento de veículos elétricos com células a combustível podem ser atendidas por essa unidade de geração de hidrogênio ultrapuro. (AU)