Modelagem e simulação de um gaseificador de biomassa

• Autor(a) principal: Silveira, Rafael Rodrigues
• 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
• topic: Geração de energia; Biomassa; Gaseificação; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA

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.