scholarly journals Modeling and Simulation of Water Gas Shift Reactor: An Industrial Case

10.5772/37181 ◽  
2012 ◽  
Author(s):  
Douglas Falleiros Barbosa Lima ◽  
Fernando Ademar ◽  
Marcelo Kaminski ◽  
Papa Matar



2012 ◽  
Vol 12 (1) ◽  
pp. 59
Author(s):  
Sang Kompiang Wirawan ◽  
Derek Creaser ◽  
I Made Bendiyasa ◽  
Wahyudi Budi Sediawan

The concept of a CO2 selective water gas shift (WGS) membrane reactor has been modeled and simulated by a one-dimensional reactor and transport process in the membrane. The model was used to investigate the effect of temperature, total pressure, membrane thickness and area on the reactor performance. A Silicalite-1 membrane was considered to be integrated with the WGS reactor. The mass transport through the membrane was described by surface diffusion. Air was used as sweep gas on the permeate side of the membrane. The catalytic WGS kinetics were for a commercial Cu/ZnO catalyst for the lower-temperature WGS reaction. The WGS membrane reactor was sized to produce H2 sufficient for the production of 10 kW electrical power from a fuel cell. The modeling and simulation results showed that the WGS membrane reactor with a silicalite-1 membrane was capable of decreasing the CO concentration to about 675 ppm which is 70% less than that achievable at equilibrium conversion, but it would come at the cost of unacceptable H2 loss. Based on a minimum target of H2 loss, the optimum outlet CO concentration achieved by the silicalite-1 membrane reactor was about 1310 ppm, under a range of limited conditions. The modeling study showed that both the WGS reaction rate and the CO2/H2 selective permeation played an important role on the overall reactor performance.





Engevista ◽  
2014 ◽  
Vol 17 (2) ◽  
pp. 187
Author(s):  
Tatiane Caroline Ferrari ◽  
Rafael Menechini Neto ◽  
Mara Heloísa Olsen Scaliante ◽  
Luiz Mario De Matos Jorge

A busca por fontes de energia que não sejam prejudiciais ao meio ambiente está se tornando cada dia mais urgente. Um exemplo são as células a combustível do tipo PEM (membrana eletrolítica polimérica), que utilizam hidrogênio como combustível. No entanto, na reforma de hidrocarbonetos para produzir um bom rendimento de hidrogênio ocorre à formação de CO que é um veneno para o catalisador da célula em concentrações acima de 50 mg L-1. Contudo, o CO pode ser removido por meio de um reator de leito fixo que promova a reação de water-gas shift (WGSR), convertendo o CO e água em H2 e CO2. Neste contexto, desenvolveu-se um modelo pseudo-homogêneo associado a equações cinéticas obtidas na literatura que pode reproduzir os resultados experimentais de um reator de leito fixo operando em baixas temperaturas para a WGSR. Com a cinética que forneceu o melhor ajuste, novas simulações foram feitas para a obtenção da temperatura e da razão CO/vapor d’água ótimas, que forneceram valores de 300°C e 0,25 respectivamente. No final, com as condições otimizadas mostrou-se o tempo de contato e o comprimento do leito necessário para diminuir a concentração de CO de 4000 para 50 mg L-1 que foram de 4 s e 1 m respectivamente.



Author(s):  
Seçgin Karagöz ◽  
Flavio Eduardo da Cruz ◽  
Theodore T. Tsotsis ◽  
Vasilios I. Manousiouthakis


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