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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Análise Comparativa das Rotas de Reforma a Seco e a Vapor do Biogás via Simulação em DWSIM
Autor(es): RAYAN PEIXOTO FLEMING
Primeiro orientador: CELSO MURILO DOS SANTOS
Resumo: A crescente demanda por fontes alternativas e sustentáveis de energia tem impulsionado o desenvolvimento de tecnologias que valorizem o processamento de resíduos orgânicos, como o biogás. Este trabalho tem por objetivo realizar um estudo comparativo entre duas principais rotas de conversão termoquímica do biogás em gás de síntese: a reforma a seco e a reforma a vapor. O biogás utilizado foi simulado com uma composição típica de 70% de CH₄ e 30% de CO₂, após etapa de purificação. As simulações foram conduzidas no software DWSIM, utilizando o modelo termodinâmico Peng-Robinson, em configurações envolvendo misturador, aquecedor, reator de equilíbrio, trocador de calor e separador. A metodologia consistiu na análise da influência da temperatura (550 °C a 900 °C) na conversão dos reagentes e na composição do gás de síntese, bem como na avaliação da integração energética entre as correntes do processo. Os resultados demonstraram que a reforma a vapor apresenta maior rendimento de H₂ e uma razão H₂/CO mais elevada, ideal para produção de hidrogênio. Por outro lado, a reforma a seco é vantajosa por consumir simultaneamente CH₄ e CO₂, reduzindo gases de efeito estufa e produzindo uma razão H₂/CO próxima de 1, adequada para síntese Fischer-Tropsch. A integração energética implementada resultou em expressiva redução no consumo térmico, superior a 80%, aumentando a eficiência global e a sustentabilidade do processo. A simulação por equilíbrio termodinâmico via minimização da energia livre de Gibbs permitiu observar tendências importantes quanto à eficiência e seletividade dos processos. Este estudo contribui para o avanço técnico da conversão do biogás e fornece subsídios para a escolha da rota mais adequada em função da aplicação desejada e das condições operacionais disponíveis, especialmente em regiões como o Mato Grosso do Sul, com grande potencial de produção de biogás.
Abstract: The growing demand for sustainable energy sources has driven the development of technologies that valorize the processing of organic waste, such as biogas. This work aims to conduct a comparative study between two major thermochemical conversion routes of biogas into synthesis gas: dry reforming and steam reforming. The biogas used was simulated with a typical composition of 70% CH₄ and 30% CO₂, following a purification step. Simulations were carried out using the DWSIM software and the Peng-Robinson thermodynamic model, through a process flow that includes a mixer, heater, heat exchanger, equilibrium reactor, and separator. The methodology analyzed the influence of temperature (550 °C to 900 °C) on reagent conversion and syngas composition, as well as the effect of energy integration between process streams. Results showed that steam reforming offers higher H₂ yield and H₂/CO ratio, which is suitable for hydrogen production. In contrast, dry reforming is advantageous due to its simultaneous consumption of CH₄ and CO₂, contributing to the reduction of greenhouse gases and producing an H₂/CO ratio near 1, ideal for Fischer-Tropsch synthesis. The implemented energy integration resulted in a significant thermal consumption reduction—over 80%—enhancing the overall efficiency and sustainability of the process. The use of thermodynamic equilibrium simulation based on Gibbs free energy minimization enabled the evaluation of the processes’ efficiency and selectivity. This study supports technical advancements in biogas conversion and provides guidance for selecting the most appropriate route according to the desired application and available operating conditions, especially in regions like Mato Grosso do Sul, which has significant biogas production potential.
Palavras-chave: biogás
gás de síntese
reforma a seco
reforma a vapor
DWSIM
País: 
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/14265
Data do documento: 2026
Aparece nas coleções:Engenharia Química - Bacharelado (INQUI)

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