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Title in Portuguese: Estudos de ciclos de carga e descarga de reservatórios para armazenamento de gás natural adsorvido
Title: Estudies of charge and discharge cycles for natural gás (ANG) storage
Author: Bastos Neto, Moisés
Advisor(s): Cavalcante Júnior, Célio Loureiro
Keywords: Engenharia química
Adsorção
Gás natural - Armazenamento
Carvão ativado
Issue Date: 21-Oct-2005
Citation: BASTOS NETO, M. Estudos de ciclos de carga e descarga de reservatórios para armazenamento de gás natural adsorvido. 135 f. 2005. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005.
Abstract in Portuguese: Este estudo apresenta análises de dados experimentais de ciclos de carga e descarga em um vaso protótipo de armazenamento de gás natural adsorvido (GNA) em um leito de carvão ativado, comparados com simulações obtidas com um modelo matemático proposto para prever o comportamento da pressão, temperatura média e massa armazenada e disponibilizada de gás natural num dado recipiente. Para validar o modelo, cada parâmetro de entrada foi calculado independentemente através de análises das características texturais da amostra de carvão utilizada e do levantamento de isotermas de equilíbrio de adsorção de metano no mesmo carvão. Também foram determinadas as isotermas de adsorção de etano, propano e butano, constituintes do gás natural (GN) em menores proporções, para avaliação da influência da composição na eficiência do processo de armazenamento. As análises das características texturais foram conduzidas num aparato volumétrico através da obtenção de isotermas de nitrogênio a 77 K. Os dados de equilíbrio de adsorção dos componentes do GN foram adquiridos com auxílio de uma balança de suspensão magnética. Numa etapa inicial foram utilizados experimentos com gás natural e simulações com metano puro. Os resultados mostraram discrepâncias nas previsões do modelo, conduzindo-nos à conclusão de que é inadequado assumir que o gás natural apresenta comportamento semelhante ao de seu componente em maior proporção, o metano, para este caso. A partir deste fato, as simulações foram comparadas com experimentos usando metano puro e uma boa concordância foi observada nas comparações dos resultados. A pressão e a massa armazenada foram preditas satisfatoriamente bem e, apesar dos efeitos térmicos não precisamente levados em conta no modelo, foi observada uma concordância razoavelmente boa entre simulação e experimento para a temperatura média dentro do recipiente. Conclusivamente, o modelo foi satisfatório para a previsão dos fenômenos envolvidos num processo de armazenamento de GNA.
Abstract: This study presents experimental data analyses of charge and discharge cycles in a prototype vessel of adsorbed natural gas (ANG) storage in a bed of activated carbon, compared with simulations obtained with a mathematical model proposed to foresee the behavior of pressure, average temperature and stored mass and delivery of natural gas in a given reservoir. To validate the model, each input parameter was independently calculated through analyses of the used carbon sample’s textural characteristics and the acquirement of adsorption equilibrium isotherms of methane in the same carbon sample. It was also obtained the adsorption isotherms of ethane, propane and butane, constituent of the natural gas (NG) in smaller proportions, for evaluation of the composition influence in the storage process efficiency. The textural characteristics analyses were run in a volumetric apparatus through the obtaining of nitrogen isotherms at 77 K. The adsorption equilibrium data of the NG components were acquired with the support of a magnetic suspension balance. In an initial stage, it was used experiments with natural gas and simulations with pure methane. The results showed discrepancies in the model prediction, leading to the conclusion that it is inadequate to assume that the natural gas presents behavior similar to the one of its larger proportion component, methane, for this case. Consequently, in another stage, simulations were compared with experiments using pure methane and a good agreement was observed in the results comparisons. Histories of pressure and stored mass were satisfactorily well predicted and, despite heat effects, not precisely taken into account in the model, there was a reasonably good agreement between simulation and experiment for the average temperature inside the vessel. Conclusively, the model was suitable for the prediction of the phenomena involved in an ANG storage process.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15886
metadata.dc.type: Dissertação
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