Diseño, Simulación y Análisis de un sistema para la purificación catalítica de Hidrógeno
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Fecha
2007-06-25
Autores
Batista Álvarez, Yenisleidy
Título de la revista
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Editor
Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas
Resumen
En el presente trabajo se lleva a cabo el diseño y la evaluación técnica – económica de una instalación para la purificación catalítica de Hidrógeno en una corriente de Gas de síntesis producida por reformado de Bioetanol. La capacidad de trabajo es tal que el efluente cuyo contenido de CO es menor a 20ppm está en condiciones de ser alimentado a una pila de combustible PEM de 200Kw de potencia.
Se obtiene el diseño total de la instalación considerando el equipamiento auxiliar. Los modelos cinéticos empleados para el diseño y simulación de las etapas catalíticas mostraron muy buenos resultados a las condiciones exploradas. Además se reporta la influencia del diámetro de tubo y partícula en el diseño de los reactores.
Se realiza una simulación modular secuencial empleando Aspen Plus 11.1, mediante la cual se demuestra que la etapa de WGSR debe realizarse en operación adiabática con una temperatura de alimentación de 473K y 3atm de presión, mientras que el PROX, por cuestiones de seguridad, debe operarse isotermicamente a temperaturas comprendidas entre 433 y 453K.
Tras evaluar económicamente el proyecto de inversión se encontró que la inversión se recupera en 2.13 años con un VAN ascendente a 0.875MM$ y una TIR del 26%. La tecnología resulta ser muy sensible al precio del H2 en el mercado.
The design, simulation and techno-economics evaluation of a catalytic hydrogen purification plant is carried out in the present work. The feedstock of the purification stages is the effluent of a Bioethanol steam reforming plant. The plant capacity is such that the product is a Hydrogen rich gas with <20ppm of CO content, feasible to be used in a 200Kw PEM fuel cells system. The whole plant detailed design is reported considering auxiliary stages. The kinetic models used in the design and simulation of the catalytic purification processes shown very good results at the explored conditions. The influence of tube and pellets diameters is reported too. The WGSR should be operated at adiabatic conditions with a feed temperature of 473K and the COPROX most be carried out in an isothermal reactor (433-453K) considering the process security, the above mentioned was proved by means of the modular –sequential simulation of this stages. The process is economically feasible considering that the NPV calculated was around 0.875MM$, the payback period is 2.13 years and the IRR of 26%. Also the feasibility is highly affected by the hydrogen selling price.
The design, simulation and techno-economics evaluation of a catalytic hydrogen purification plant is carried out in the present work. The feedstock of the purification stages is the effluent of a Bioethanol steam reforming plant. The plant capacity is such that the product is a Hydrogen rich gas with <20ppm of CO content, feasible to be used in a 200Kw PEM fuel cells system. The whole plant detailed design is reported considering auxiliary stages. The kinetic models used in the design and simulation of the catalytic purification processes shown very good results at the explored conditions. The influence of tube and pellets diameters is reported too. The WGSR should be operated at adiabatic conditions with a feed temperature of 473K and the COPROX most be carried out in an isothermal reactor (433-453K) considering the process security, the above mentioned was proved by means of the modular –sequential simulation of this stages. The process is economically feasible considering that the NPV calculated was around 0.875MM$, the payback period is 2.13 years and the IRR of 26%. Also the feasibility is highly affected by the hydrogen selling price.
Descripción
Palabras clave
Simulación, Hidrógeno, Hydrogen, Purificación Catalítica, Diseño de Reactores