Modelagem e Simulação da Reação de Deslocamento Gás-Água (WGSR) em Reator de Leito Fixo

Resumo

A reação de deslocamento gás-água (WGSR) é amplamente utilizada em processos de produção de gás hidrogênio (H₂). Sua eficiência é relacionada a escolha das condições de operação do processo, como temperatura, pressão, condições de alimentação, e outros fatores como o design do reator e escolha do catalisador. Este estudo apresenta a modelagem e simulação da reação WGSR em reator de leito em cenário de aumento de escala, utilizando o catalisador 1,4%Pt–8,3%CeO₂/Al₂O₃. O modelo matemático desenvolvido apresenta balanços de massa, energia e quantidade de movimento. As simulações revelaram comportamentos consistentes com a teoria, como pequena elevação de temperatura dado o caráter levemente exotérmico da reação. A temperatura ótima de operação foi identificada em 650 K, alcançando conversão de CO de 82% e rendimento de H₂ de 77%, onde o balanço entre cinética e termodinâmica é ideal. O aumento da razão H₂O/CO na alimentação elevou significativamente a conversão de CO, atingindo 78% com H₂O/CO igual a 4. O modelo desenvolvido provou ser promissor na análise preditiva e na otimização do processo WGS, com sugestões para validação experimental e aumento da robustez do modelo em trabalhos futuros.