Modelagem matemática da transferência de calor e de massa em leito móvel de pirólise de xisto

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Moratori, Carla Cristina, 1985-
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/12093
Resumo: Orientador: Antonio Carlos Luz Lisbôa
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A energia contida no xisto é, em termos mundiais, maior que a contida no carvão e muito maior que a contida nas reservas de petróleo convencional. Grande parte do carbono orgânico existente na Terra está presente sob a forma de combustíveis fósseis e a maior parte destes encontra-se no xisto. O Brasil detém na Formação Irati, no Sul do país, uma reserva considerada a segunda maior mundialmente. A Petrobras desenvolveu uma tecnologia patenteada, conhecida como Petrosix®, explorada comercialmente na Unidade de Industrialização de Xisto - SIX - na cidade de São Mateus do Sul no Paraná. Este trabalho realizou a modelagem matemática para diversas condições, por meio de programas que utilizam a linguagem Fortran, da troca de massa e calor entre partículas de xisto e o meio reacional. As equações diferenciais foram discretizadas pelo Método das Linhas e integradas pelo método numérico de Runge-Kutta-Fehlberg. Essas partículas são inseridas na retorta industrial a temperatura ambiente e são aquecidas com um gás em contracorrente. Inicialmente, a umidade de 4% (massa) difunde-se para a superfície de onde são carreadas pela corrente gasosa. A transferência de calor no processo, do gás para o xisto, provê a energia para o aquecimento até a condição de pirólise. O modelo descreve os gradientes térmicos e mássicos na partícula. Para complementar o estudo foram realizadas análises de sensibilidade paramétrica: dimensão da partícula, coeficiente de transferência de calor, calor específico, condutividade térmica, massa específica, difusidade efetiva, entalpia de reação, energia de ativação, fator pré-exponencial e concentração de querogênioAbstract: Oil shale is a sedimentary rock, made up of organic material scattered throughout a mineral matrix. The organic matter, named kerogen, is released under heating at temperatures above 350 °C, producing oil upon condensation and gas in reactors known as retorts. The oil may be refined to produce similar derivatives to petroleum ones, therefore constituting an alternative energy source. Oil shale is by far the most abundant source of energy worldwide, more than coal, oil sand and petroleum. A large amount of organic carbon on Earth is locked in fossil fuels and most of it into oil shale reserves. In Southern Brazil is the Irati Formation, the second worldwide largest resource of oil shale. Petrobras has a patented technology, named Petrosix®, that is marketed by the Unidade de Industrialização de Xisto (SIX) in São Mateus do Sul, Paraná. This study analyses the mass and heat transfer between oil shale particles and reactional medium by mathematical modeling with Fortran programs. The differential equations were discretized by the Method of Lines and integrated with the numeric method of Runge-Kutta-Fehlberg. At room temperature, the particles are inserted to process and heated countercurrently by gas. Initially, the moisture of 4% (mass) goes to the particle surface and is carried out by the gas stream. The heat transfer, from gas to shale, provides the energy until pyrolysis temperature. The modeling describes the temperature and moisture gradients within the particles. It also carries out a parametric sensitivity analysis to investigate the effect of some parameters that affect the mass and heat transfer: particle dimension, heat transfer coefficient, specific heat, thermal conductivity, specific mass, effective diffusivity, and heat of reaction, activation energy, pre-exponencial factor and kerogen concentrationDoutoradoEngenharia QuímicaDoutora em Engenharia Química[s.n.]Lisbôa, Antônio Carlos Luz, 1954-Castilho, Guilherme José deDangelo, José Vicente HallakPessôa Filho, Pedro de AlcântaraMartignoni, Waldir PedroUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASMoratori, Carla Cristina, 1985-20232023-07-04T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (200 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/12093MORATORI, Carla Cristina. Modelagem matemática da transferência de calor e de massa em leito móvel de pirólise de xisto. 2023. 1 recurso online (200 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/12093. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1346348porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-08-31T22:32:43Zoai::1346348Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2023-08-31T22:32:43Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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