PROCESSO DO FORNO REFORMADOR (STEAM REFORMER)

1. Descrição do Equipamento:

O forno reformador é uma estrutura vertical metálica isolada termicamente, e em seu interior encontram-se duas linhas de tubos verticais enfileirados preenchidos com catalisadores que são aquecidos por uma série de queimadores, dispostos no teto da câmara de radiação. O forno possui uma câmara de convecção lateral vertical, com serpentinas internas para aproveitamento do calor residual da saída dos gases da combustão para pré-aquecimento de carga. A remoção dos gases da combustão se dá através de um ventilador de tiragem induzida, para uma chaminé localizada no alto da estrutura da secção de convecção. O forno reformador ainda possui um sistema de aquecimento de água à temperatura elevada que aproveita o calor do gás processado para produção de vapor de alta temperatura por equipamentos periféricos a ele incorporados, similares a de uma caldeira de vapor.

2. Descrição do Processo:

A reforma a vapor (Steam Reformer) neste caso utilizada, é uma reação química entre o vapor de água e o gás natural (metano) que forma uma mistura de hidrogênio, monóxido e dióxido de carbono.

Como carga do forno reformador o vapor é adicionado à alimentação de gás natural e a mistura é então pré-aquecida na secção de convecção lateral ao forno para ingressar a uma pressão de 25,2 kgf/cm2 e temperatura de 510° C internamente aos tubos. Os catalisadores convertem esta mistura de gases em um produto de reforma, consistindo de hidrogênio, óxidos de carbono e metano residual. A reação é endotérmica, alcançando na saída dos tubos uma temperatura de 850° C a uma pressão de 24,0 kgf/cm2, sendo o calor fornecido pelos queimadores localizados no teto do forno (Top Fired). Este calor é transferido por radiação e convecção para a mistura de reforma nos tubos com catalisadores.

O produto da reação deixa o reformador a uma temperatura elevada, cujo calor contido é utilizado para a geração de vapor, e a partir daí segue para um outro reator de deslocamento (Reator de Shift) onde o monóxido de carbono e o excesso de água são convertidos cataliticamente em dióxido de carbono mais hidrogênio.

Este gás é então resfriado e separado, sendo a sua fase gasosa enviada a um sistema de vasos com catalisadores, PSA (Pressure Swing Adsorption), que tem a função de purificar o hidrogênio a 99,9%. Durante a purificação do hidrogênio é gerada uma corrente residual, onde se concentram todos os contaminantes indesejáveis e também uma quantidade apreciável de hidrogênio, em função da qual operam as peneiras moleculares características deste equipamento. Essa corrente de gás residual é utilizada como combustível para os queimadores do forno reformador.

A reação é endotérmica, a uma temperatura de 850° C a uma pressão de 24,0 kgf/cm2, sendo o calor fornecido pelos queimadores localizados no teto do forno (Top Fired). Este calor é transferido por radiação e convecção para a mistura de reforma nos tubos com catalisadores.

O produto da reação deixa o reformador a uma temperatura elevada, cujo calor contido é utilizado para a geração de vapor, e a partir daí segue para outro reator de deslocamento (Reator de Shift) onde o monóxido de carbono e o excesso de água são convertidos cataliticamente em dióxido de carbono mais hidrogênio. Este gás é então resfriado e separado, sendo a sua fase gasosa enviada a um sistema de vasos com catalisadores, PSA (Pressure Swing Adsorption), que tem a função de purificar o hidrogênio a 99,9%. Durante a purificação do hidrogênio é gerada uma corrente residual, onde se concentram todos os contaminantes indesejáveis e também uma quantidade apreciável de hidrogênio, em função da qual operam as peneiras moleculares características deste equipamento. Essa corrente de gás residual é utilizada como combustível para os queimadores do forno reformador.