Modelagem termodinâmica do processo de gaseificação : modelos de equilíbrio e semi-equilíbrio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cho, João Daniel
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=108562
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Antonio Garrido Gallego
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spelling Modelagem termodinâmica do processo de gaseificação : modelos de equilíbrio e semi-equilíbrioGASEIFICAÇÃOCONVERSÃO TERMOQUÍMICAVALORAÇÃO ENERGÉTICA DE RESÍDUOSGASIFICATIONTHERMOCHEMICAL CONVERSIONWASTE TO ENERGYPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA - UFABCOrientador: Prof. Dr. Antonio Garrido GallegoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2017.A gaseificação é o processo de conversão termoquímica de um combustível sólido em um gasoso, produzindo o chamado gás de síntese a partir da sua combustão incompleta. O caráter energético do gás de síntese provém das parcelas metano (CH4), monóxido de carbono (CO), hidrogênio (H2) presentes, permitindo assim a utilização de resíduos sólidos para produção de um gás combustível, possibilitando sua melhor valoração em energia (waste-to-energy) com a sua utilização em ciclos de potência mais eficientes a partir de ciclos combinados e ganhos ambientais com esta conversão. Também há sua valoração para síntese de outros produtos químicos (waste-to-products) com maior valor agregado. Este trabalho tem como objetivo o estudo do processo de gaseificação, culminando na criação de modelos termodinâmicos para a descrição e predição deste fenômeno. Para isso foi realizada uma revisão bibliográfica, na qual foi feito um levantamento dos principais mecanismos descritivos do processo, principais aspectos relevantes de influência, parâmetros de análise e configurações dos principais gaseificadores utilizados atualmente. Também foram avaliados os modelos utilizados na literatura para descrição do processo, que dentre os quais escolheu-se metodologias baseadas na condição de equilíbrio químico para este trabalho. Estas metodologias utilizaram o chamado modelo estequiométrico e não-estequiométrico que se baseiam na condição supracitada. Foram identificadas deficiências quanto a previsão do gás de síntese resultante dos modelos propostos quando comparadas a dados experimentais levantados na literatura. Estas derivam principalmente da não representação de alguns fatores cinéticos, principalmente no tocante ao fenômeno de decomposição térmica no processo de gaseificação. Para contornar estas limitações, a introdução de correlações externas se mostra uma ferramenta comumente utilizada na bibliografia. Assim, foi analisada a inclusão de correlações para a previsão das parcelas de CO2, H2 e CH4, e uma função para a previsão de carbono não convertido (coque). Esta última se mostrou fundamental para uma melhor acurácia da previsão do poder calorífico do gás de síntese pelos modelos propostos.Gasification is a thermochemical conversion process of a solid combustible into gaseous phase, producing a so-called syngas from an incomplete combustion. The energetic value of syngas is due to fractions of methane (CH4), carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2), which enable the utilization of solid residues to produce a combustible gas (waste-to-energy). Gasification provides a better energetic valuation with its utilization on more efficient power cycles through combined cycles and environmental gains due to the conversion process. In addition, it is possible to usage utilize syngas to produce other chemical compounds (waste-to-products) with a higher commercial value. This thesis main objective is to study the gasification process, where it is proposed mathematical models to describe and predicts this phenomenon. It is conducted a bibliographical review, of which includes the descriptive mechanism and main analysis influential parameters related to this process, where commonly utilized configurations gasifier is also explored. It was also analyzed the main models observed on the literature to describe the gasification process, of which was selected methodologies based on the chemical equilibrium for this work. These methodologies utilized the stoichiometric and non-stoichiometric models that were based on the previously mentioned condition. Deficiencies related to predicted values of the composition fractions of the syngas are observed when compared to experimental data from the literature. These derive mainly from the non-representation of kinetic factors, primarily due to the pyrolysis stage of the gasification process. The usage of external correlations are useful tools to smooth these deficiencies. Therefore, an analysis of the inclusion of correlations to predict gaseous fractions of CO2, H2 and CH4 of the syngas and the fraction of non-converted carbon (char) was made. The latter proposal has shown essential to a better accuracy of the modelled calorific value of syngas.Garrido Gallego, AntonioPalacios-Bereche, ReynaldoLabanca, Aurelio Reis da CostaCho, João Daniel2017info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf177 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=108562http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=108562&midiaext=75382http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=108562&midiaext=75381Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=108562porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-22T22:10:00Zoai:BDTD:108562Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-03-22T22:10Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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