Modelagem e simulação de um gaseificador de biomassa
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRJ |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/11422/19620 |
Resumo: | Existe uma necessidade crescente e atual em buscar por formas mais limpas e sustentáveis tanto na geração de energia quanto na produção de químicos. A gaseificação de biomassa é uma ótima alternativa para essa finalidade, pois além de possibilitar um uso de matérias-primas diversas, incluindo resíduos de algumas indústrias, possui a versatilidade na utilização final, como produção de energia elétrica, calor, combustíveis e produtos químicos variados. A gaseificação é um processo de conversão térmica onde ocorre uma oxidação parcial dos compostos, gerando o que se chama gás de síntese, constituído principalmente de CH4,CO,CO2 e H2. A composição desse gás de síntese influencia na eficiência da aplicação final; a tecnologia e parâmetros de operação do gaseificador, por sua vez, influenciam na composição desse gás produzido. Existem diversas tecnologias de gaseificadores, cada qual com suas vantagens e desvantagens. A simulação de processos de gaseificação é uma ferramenta valiosa, que permite conhecer mais sobre a dinâmica do sistema e adequar os parâmetros de operação para otimizar o resultado final desejado. Existem 4 tipos principais de modelos de gaseificação: de equilíbrio, cinético, CFD e ANNs. Neste trabalho foram realizadas simulações computacionais utilizando um modelo cinético e um gaseificador de leito fixo concorrente, que é indicado para aplicações de pequenas escalas. As biomassas utilizadas foram madeira de seringueira e madeira de eucalipto. Os resultados do perfil de temperatura foram condizentes com os resultados apresentados na literatura, porém com diferenças na composição do gás produzido. A fração molar de CO obtida foi abaixo de 5% e de H2 abaixo de 0.1%, enquanto que na literatura encontramos resultados reportados de fração molar de CO acima de 20% e de H2 acima de 10%, dependendo da tecnologia do gaseificador e dos parâmetros do processo. Foram feitas diversas mudanças nos parâmetros do reator para avaliar qual seria a fonte dessa discrepância e os efeitos causados por essas mudanças, chegando à conclusão que muito provavelmente os parâmetros cinéticos das reações heterogêneas estão subestimados. |
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A gaseificação de biomassa é uma ótima alternativa para essa finalidade, pois além de possibilitar um uso de matérias-primas diversas, incluindo resíduos de algumas indústrias, possui a versatilidade na utilização final, como produção de energia elétrica, calor, combustíveis e produtos químicos variados. A gaseificação é um processo de conversão térmica onde ocorre uma oxidação parcial dos compostos, gerando o que se chama gás de síntese, constituído principalmente de CH4,CO,CO2 e H2. A composição desse gás de síntese influencia na eficiência da aplicação final; a tecnologia e parâmetros de operação do gaseificador, por sua vez, influenciam na composição desse gás produzido. Existem diversas tecnologias de gaseificadores, cada qual com suas vantagens e desvantagens. A simulação de processos de gaseificação é uma ferramenta valiosa, que permite conhecer mais sobre a dinâmica do sistema e adequar os parâmetros de operação para otimizar o resultado final desejado. Existem 4 tipos principais de modelos de gaseificação: de equilíbrio, cinético, CFD e ANNs. Neste trabalho foram realizadas simulações computacionais utilizando um modelo cinético e um gaseificador de leito fixo concorrente, que é indicado para aplicações de pequenas escalas. As biomassas utilizadas foram madeira de seringueira e madeira de eucalipto. Os resultados do perfil de temperatura foram condizentes com os resultados apresentados na literatura, porém com diferenças na composição do gás produzido. A fração molar de CO obtida foi abaixo de 5% e de H2 abaixo de 0.1%, enquanto que na literatura encontramos resultados reportados de fração molar de CO acima de 20% e de H2 acima de 10%, dependendo da tecnologia do gaseificador e dos parâmetros do processo. Foram feitas diversas mudanças nos parâmetros do reator para avaliar qual seria a fonte dessa discrepância e os efeitos causados por essas mudanças, chegando à conclusão que muito provavelmente os parâmetros cinéticos das reações heterogêneas estão subestimados.porUniversidade Federal do Rio de JaneiroUFRJBrasilEscola de QuímicaCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICAGeração de energiaBiomassaGaseificaçãoModelagem e simulação de um gaseificador de biomassainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisabertoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81853http://pantheon.ufrj.br:80/bitstream/11422/19620/2/license.txtdd32849f2bfb22da963c3aac6e26e255MD52ORIGINALRRSilveira.pdfRRSilveira.pdfapplication/pdf638951http://pantheon.ufrj.br:80/bitstream/11422/19620/1/RRSilveira.pdf5c93be8aa3b0832842061bec7393b10cMD5111422/196202023-11-30 00:05:26.787oai:pantheon.ufrj.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestopendoar:2023-11-30T03:05:26Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false |
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