Simulação e análise energética da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcar

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Salina, Fernando Henriques
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111310
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Reynaldo Palacios Bereche
id UFBC_d136ded98a9c6915720784fdeed0eac7
oai_identifier_str oai:BDTD:111310
network_acronym_str UFBC
network_name_str Repositório Institucional da UFABC
repository_id_str
spelling Simulação e análise energética da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcarETANOLPALHA DE CANA-DE-AÇÚCARINTEGRAÇÃO TÉRMICAPIRÓLISELUMPED REACTIONRAPID PYROLYSISSUGARCANE STRAWTHERMAL INTEGRATIONASPEN PLUSPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA - UFABCOrientador: Prof. Dr. Reynaldo Palacios BerecheDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, Santo André, 2018.A produção de etanol no Brasil já é uma realidade, porém ainda existe espaço para redução de impactos ambientais e de custos de operação. Um dos assuntos mais discutidos no setor é sobre a destinação da palha da cana-de-açúcar, rejeito gerado na etapa agrícola. A pirólise rápida é uma rota termoquímica que tem como finalidade produzir o bio-óleo, a qual pode ser utilizada para valorização da palha. A diversificação dos produtos na usina e a integração térmica entre os processos podem reduzir os impactos ambientais no processo produtivo. Contudo, não existem estudos que mostrem os benefícios de se integrar uma planta de etanol a uma planta de pirólise. Com isso, esse trabalho avalia o potencial de produção de bio-óleo através da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcar, realizando também uma análise energética do sistema em conjunto (processo de produção etanol e pirólise rápida da palha). Para isso foi simulada a planta de pirólise em AspenPlus® utilizando um modelo cinético denominado Lumped Reaction. Após a simulação foi realizada a integração térmica do processo de produção de etanol isolado e do processo de produção de etanol junto à planta de pirólise através do Método Pinch, a fim de verificar os impactos na redução da demanda térmica do sistema como um todo. O modelo proposto na simulação foi executado com êxito sendo que o rendimento de produção de bio-óleo apresentou um desvio de 0,9% do valor experimental de outros autores. O bio-óleo simulado apresentou PCS de 20,1 MJ/kg e umidade de 17,7 %(m/m), valores semelhantes a dados experimentais de outros autores. Com a integração térmica houve a redução de utilidades quentes em relação ao caso base (Caso I) de 36,7% para processo de etanol isolado (Caso II). Já para Caso IV, sistema da pirólise rápida integrada termicamente ao processo produtivo de etanol, houve uma redução de 49,1% em relação ao caso base. A integração térmica permitiu um aumento na produção de excedentes de eletricidade no sistema de cogeração quando turbinas de extração condensação são utilizadas. Com a redução do consumo de utilidade quentes houve um aumento na produção de energia elétrica excedente respectivamente de 16,6 kWh/ton de cana e 21,1 kWh/ton de cana para os Caso II e Caso IV em relação ao caso base. Com isso é possível afirmar que o reaproveitamento da palha de cana-de-açúcar através da pirólise rápida tem o potencial de produzir maiores excedentes de energia elétrica, quando a integração térmica é aplicada, além de diversificar os produtos em uma usina.The ethanol's production process in Brazil is already well established, but there is space to reduce the environmental impact and operation costs. One of the main topics in the area is the destination of the sugarcane straw, a residue generated in the agricultural stage. The rapid pyrolysis is a thermochemical route that uses biomass, such as the sugarcane straw, to produces bio-oil. Diversification of products and thermal integration are key concepts to reduce the environmental impact in processes. However, there is no studies that evaluate the benefits when the ethanol's production process is working integrated to the pyrolysis process. For this reason, this work presents an evaluation of the potential production of bio-oil using the fast pyrolysis of sugarcane straw. This study presents an energy and environmental analysis of the integration of pyrolysis with the ethanol's production process. In the first step the pyrolysis plant was simulated in AspenPlus® using the Lumped Reaction kinetic model. After this step was performed a thermal integration between the ethanol's process and the rapid pyrolysis of sugarcane straw using the Pinch point methodology. The model used to simulate the pyrolysis process was well implemented and the yield of bio-oil shows results very close to Pattiya et al. (2017) (an error of 0,9 %). The bio-oil simulated presented a HHV of 20.1 MJ/kg and humidity of 17.7 wt.%, values compatibles with experimental results in literature. After the thermal integration, it was observed a reduction in the hot utilities consumption for Case II (36.7%) and for Case IV (49.1%). This fact has a positive impact in the cogeneration system where the surplus electricity production increased (16.6 kWh/ton of cane for Case II and 21.1 kWh/ton of cane for Case IV). Thus, it is possible to affirm that fast pyrolysis of sugarcane straw has positive impacts in the ethanol's process.Palacios-Bereche, ReynaldoDias, Marina Oliveira de SouzaEnsinas, Adriano VianaSalina, Fernando Henriques2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf119 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111310http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111310&midiaext=76536http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111310&midiaext=76537Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=111310porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-22T22:18:33Zoai:BDTD:111310Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-03-22T22:18:33Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
dc.title.none.fl_str_mv Simulação e análise energética da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcar
title Simulação e análise energética da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcar
spellingShingle Simulação e análise energética da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcar
Salina, Fernando Henriques
ETANOL
PALHA DE CANA-DE-AÇÚCAR
INTEGRAÇÃO TÉRMICA
PIRÓLISE
LUMPED REACTION
RAPID PYROLYSIS
SUGARCANE STRAW
THERMAL INTEGRATION
ASPEN PLUS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA - UFABC
title_short Simulação e análise energética da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcar
title_full Simulação e análise energética da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcar
title_fullStr Simulação e análise energética da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcar
title_full_unstemmed Simulação e análise energética da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcar
title_sort Simulação e análise energética da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcar
author Salina, Fernando Henriques
author_facet Salina, Fernando Henriques
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Palacios-Bereche, Reynaldo
Dias, Marina Oliveira de Souza
Ensinas, Adriano Viana
dc.contributor.author.fl_str_mv Salina, Fernando Henriques
dc.subject.por.fl_str_mv ETANOL
PALHA DE CANA-DE-AÇÚCAR
INTEGRAÇÃO TÉRMICA
PIRÓLISE
LUMPED REACTION
RAPID PYROLYSIS
SUGARCANE STRAW
THERMAL INTEGRATION
ASPEN PLUS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA - UFABC
topic ETANOL
PALHA DE CANA-DE-AÇÚCAR
INTEGRAÇÃO TÉRMICA
PIRÓLISE
LUMPED REACTION
RAPID PYROLYSIS
SUGARCANE STRAW
THERMAL INTEGRATION
ASPEN PLUS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA - UFABC
description Orientador: Prof. Dr. Reynaldo Palacios Bereche
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111310
url http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111310
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111310&midiaext=76536
http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111310&midiaext=76537
Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=111310
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
119 f. : il.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFABC
instname:Universidade Federal do ABC (UFABC)
instacron:UFABC
instname_str Universidade Federal do ABC (UFABC)
instacron_str UFABC
institution UFABC
reponame_str Repositório Institucional da UFABC
collection Repositório Institucional da UFABC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1801502102520856576

Registros relacionados