Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Tecnologica, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-04-19T12:57:25Z No. of bitstreams: 1 2017_AlbertReisdosAnjos.pdf: 6609594 bytes, checksum: 7fb465842c9a4276c02d18c4cc81dc2f (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2017-04-19T15:17:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_AlbertReisdosAnjos.pdf: 6609594 bytes, checksum: 7fb465842c9a4276c02d18c4cc81dc2f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T15:17:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_AlbertReisdosAnjos.pdf: 6609594 bytes, checksum: 7fb465842c9a4276c02d18c4cc81dc2f (MD5) / A energia proveniente de combustíveis fósseis ainda é a responsável pela manutenção da grande maioria dos processos produtivos, porém, o aumento da demanda mundial por energia e a constante preocupação com o meio-ambiente têm trazido a tona uma discussão: como produzir energia de forma eficiente e sustentável? Dentre as diversas fontes de energias renováveis estudadas (solar, eólica, etc), a biomassa tem recebido bastante destaque pois, além de representar uma fonte para diversas cadeias produtivas, pode ter o seu uso aplicado também na geração de energia. Dentre as tecnologias capazes de transformar a biomassa em energia, a gaseificação surge como uma alternativa interessante pois é capaz de produzir uma mistura de gases combustíveis (H2, CO, CH4, etc) que pode ser utilizada na geração de energia elétrica de forma direta ou na produção de biocombustíveis. Desta forma, objetivo deste estudo foi avaliar a influência dos agentes de fluidização ar, vapor e nitrogênio na composição do gás combustível produzido através de processos de gaseificação e pirólise de Eucalyptus grandis em um sistema de reação em leito fluidizado. Inicialmente, caracterizou-se a biomassa por meio de análises imediata, elementar e poder calorífico, e determinou-se as vazões que promovem a fluidização do leito de quartzo ocre. Considerando os agentes: i) ar, o regime de fluidização foi alcançado a vazões entre 35 e 41 NL/min à temperatura ambiente e 6 NL/min à temperatura de gaseificação (800ºC); ii) nitrogênio, entre 49 e 52 NL/min à temperatura ambiente e 12 NL/min à temperatura de gaseificação, e para iii) vapor d’água, 12 mL/min é suficiente para fluidizar o leito à temperatura de gaseificação. Os agentes de fluidização que apresentaram maior produção em massa de hidrogênio no gás produto foram vapor d’água (na condição experimental de razão vapor/biomassa igual a 2,81) e nitrogênio (na condição experimental de 16 NL/min), ambos com produção média de 0,02 gramas de H2 por grama de biomassa. Com relação ao poder calorífico dos gases produzidos, a gaseificação com ar apresentou um poder calorífico inferior médio de 5,92 MJ/kg a 9,81 MJ/kg, para condições experimentais entre 0,23 e 0,40 de razão de equivalência (RE). O processo de pirólise com nitrogênio produziu gases com PCI entre 11,76 MJ/kg e 19,50 MJ/kg para condições experimentais utilizando vazões de nitrogênio de 12 NL/min a 20 NL/min. Por fim, o vapor d’água apresentou os melhores resultados de PCI para os gases produzidos, sendo eles na faixa de 26,70 MJ/kg a 28,59 MJ/kg, nas condições experimentais de razão vapor/biomassa (SBR) de 1,67 a 3,38. Tanto o processo de pirólise quanto o de gaseificação mostraram viabilidade técnica para produção de gás combustível, e o destaque se dá ao processo de gaseificação com vapor d’água que se apresentou viável do ponto de vista de produção de hidrogênio e de poder calorífico do gás gerado. / Energy from fossil fuels is still responsible for the maintenance of the vast majority of production processes, but increasing world demand for energy and constant concern for the environment have brought up a discussion: how to produce energy efficiently and in a sustaninable way? Among the various sources of renewable energy studied (solar, wind, etc.), biomass has received a lot of attention because, in addition to being a source for several production chains, it use can also be applied to energy generation. Among the technologies capable of transforming biomass into energy, gasification appears as an interesting alternative because it is capable of producing a mixture of combustible gases (H2, CO, CH4, etc.) that can be used in the generation of electric energy directly or in the production of biofuels. In this way, the objective of this study was to evaluate the influence of air, steam and nitrogen as fluidization agents on the composition of the fuel gas produced by gasification and pyrolysis processes of Eucalyptus grandis by using a fluidized bed reaction system. For this purpose, the biomass was characterized by means of proximate, elemental, and calorific analyses, and the gases flow rates were determined to promote the fluidization of the ocher quartz employed as bed material. Considering the gasification agents: i) air, the fluidization was achieved between 35 and 41 NL/min at room temperature and 6 NL/min at the gasification temperature (600 – 800 °C); ii) for nitrogen between 49 and 52 NL/min at room temperture and 12 NL/min at the gasification temperature, and for iii) steam, 12 mL/min is enough to fluidize the bed at the gasification temperature. The fluidization agents those presented the highest hydrogen production in the product gas were steam (for steam to biomass ratio equals to 2,81) and nitrogen (by using 16 NL/min) with an production of 0,02 g/min. Regarding the low heating value (LHV) of the gases formed the gasification with air presented an average heating value between 5,9227 MJ/kg and 9,8157 MJ/kg for equivalence ratio (ER) lying in the interval from 0,23 and 0,40. The pyrolysis process using nitrogen as fluidization agent produced a gas with heating value between 11,7627 MJ/kg and 19,5029 MJ/kg for experimental conditions using nitrogen flows between 12 NL/min and 20 NL/min. Finally, the steam presented the best LHV results for the gases produced, being in the range of 26,7044 MJ/kg to 28,586 MJ/kg, at experimental conditions of SBR between 1,67 to 3,38. Both the pyrolysis process and the gasification process showed technical viability for the production of fuel gas, and it should be highlighted the the gasificatin process using steam as fluidization gas that was very feasible from the point of view of hydrogen production and the calorific value of the gas produced.

Orientador: Marcio Luiz de Souza-Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T12:20:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BernalBernal_AndresFelipe_M.pdf: 2197321 bytes, checksum: 83a11d583679d2326d584615585e97d2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Novos desenvolvimentos da estratégia no conceito Fuel- Slurry Integrated Gasifier / Gas Turbine (FSIG / GT) para geração de potência termoelétrica aplicada ao caso de Bagaço de Cana de Açúcar (Sugar Cane Bagasse - SCB) são apresentados. O processo FSIG / GT permite a alimentação de combustível para uma unidade de potência baseada na gaseificação utilizando bombas de lama disponíveis no mercado, evitando, assim, os típicos sistemas de silos sequenciais, também conhecidos como sistemas de alimentação em cascata. Adicionalmente, dispensa a necessidade de oxigênio puro, algumas vezes misturado com hidrocarbonetos, para promover a ignição das partículas na suspensão injetada. A suspensão de combustível é preparada com uma alta concentração de sólido na lama e bombeada para um secador, do qual as partículas sólidas são injetadas ao gaseificador. Como ambos os equipamentos operam sob pressões semelhantes, válvulas rotativas simples e parafusos de Arquimedes podem efetuar da alimentação nesta segunda etapa. O gás é submetido a uma operação de limpeza de partículas bem como a uma redução da concentração de compostos alcalinos dentro dos limites aceitáveis para injeções em turbinas a gás convencionais. A atual fase do desenvolvimento para tal processo inclui o fluxo mássico de gás injetado e o diâmetro como variáveis de otimização do secador e gaseificador de leito fluidizado. Estas melhorias permitem uma eficiência global de geração de potência que traspassa o alcançado por outras estratégias, tais como os ciclos Rankine baseados em turbinas convencionais de alta pressão de vapor, processos BIG / GT, ou ciclos combinados usando caldeiras de câmara pressurizada / Abstract: Further developments of the strategy of the Fuel-Slurry Integrated Gasifier/Gas Turbine (FSIG/GT) concept for thermoelectric power generation applied to the case of Sugar Cane Bagasse (SCB) are presented. The FSIG/GT process allows fuel feeding to a power unit based on gasification using commercially available slurry pumps, thus avoiding the usual sequential lock-hoppers, also known as cascade feeding systems. It also dispenses with the need of pure oxygen, sometimes combined with hydrocarbons, to promote ignition of particles in the injected slurry. The fuel slurry is prepared to high dry-solid content and pumped into a dryer, from which the solid particles are fed into the gasifier. Since both equipment operate under similar pressures, simple rotary valves and Archimedes¿ screws might carry the secondary feeding. The gas is cleaned to bring the particle content and size as well alkaline concentration within the acceptable limits for injections into standard gas turbines. The present phase of development for such process includes the fluidized bed dryer and gasifier mass flow inlet gas and diameter as variables for optimizations. That allowed improvements on the overall power generation efficiency that surpasses the achieved by other strategies such as conventional Rankine based high-pressure steam turbines, BIG/GT process, or combined cycles using pressurized-chamber boilers / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Kamal A. R. Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T21:37:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_SinfronioBrito_M.pdf: 2764340 bytes, checksum: 54db451462a3427a60fd08680a2bdd45 (MD5) Previous issue date: 1983 / Resumo: O estudo proposto neste trabalho está baseado num estudo de parâmetros influentes no processo de gaseificação ascendente ou Contra-Corrente. O gaseificador utilizado foi um prototipo modular. O módulo inferior com diâmetro externo de 50cm e diâmetro interno 42cm devido ao refratário e às paredes duplas para o pré-aquecimento do ar de entrada ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The research subject proposed in this study is based on an examination of the parameters significant for the process of ascendent and counter-current gasification. The gasifier which was utilized was a module prototype. The lower module has an exterior diameter of 50cm and an internal diameter of 42cm, owing to the refractory and to the double walls designed for the heating of the incoming air ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Oscar Antonio Braunbeck / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos e Agricola / Made available in DSpace on 2018-07-14T23:24:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mata_SandovalFariada_M.pdf: 1732752 bytes, checksum: 541504a0f6049775b752a606e97b9ee8 (MD5) Previous issue date: 1981 / Mestrado / Mestre em Engenharia Agrícola

Neste trabalho fez-se um estudo cinético da gaseificação do carvão mineral brasileiro com dióxido de carbono em urna termobalança, sob condições isotérmicas. Utilizou-se carvão beneficiado (CE. 4700 ) da Mina do Leão (RS). Operou-se a pressão total de urna atmosfera, temperatura de 900 a 1110°C, diferentes pressões parciais de CO2, diâmetros médios de partículas de 0,505, 0,359 e 0,274 mm. Primeiramente, determinaram-se as condições sob as quais os experimentos deveriam ser realizados. Observou- se que a forma do cadinho, a massa da amostra, o percurso e a velocidade dos gases podem influir significativamente na velocidade da reação. Determinaram-se os requisitos necessários para que estas influencias possam ser negligenciadas. Os resultados experimentais ajustaram-se bem tanto ao modelo da reação contínua corno ao modelo do núcleo não reagido com controle exercido pela reação química . Calculou-se que a energia de ativação da reação está em torno de 48.000 cal/mol e a ordem da reação em torno de 0,50. Não se observou influência significativa do diâmetro médio da partícula na velocidade da reação. / This work reports a kinetic study on the gasification of Brazilian mineral coal with carbon dioxide in a ther mobalance under isothermal conditions. A treated coal from Mina do Leão (RS) was used at atmospherie pressure, temperature range from 900 to 1110°C and particle size having diameters of 0,505, 0,359 and 0,274 mm. Initially, the experimental conditions werestudierl. It was observed that the sample holder shape, gas flow rate and sample mass have influence in the r eaction rate. So the approriated requirements in order to minimize these influences were determined. The experimental results fitted well the unreacted core model and the continous reaction model. Activation e ner gy were determined to be arround 48.000 cal/gmol and the reaction order about 0,50. It was not observed important influence of oarticle size in the reation rat.

Neste trabalho fez-se um estudo cinético da gaseificação do carvão mineral brasileiro com dióxido de carbono em urna termobalança, sob condições isotérmicas. Utilizou-se carvão beneficiado (CE. 4700 ) da Mina do Leão (RS). Operou-se a pressão total de urna atmosfera, temperatura de 900 a 1110°C, diferentes pressões parciais de CO2, diâmetros médios de partículas de 0,505, 0,359 e 0,274 mm. Primeiramente, determinaram-se as condições sob as quais os experimentos deveriam ser realizados. Observou- se que a forma do cadinho, a massa da amostra, o percurso e a velocidade dos gases podem influir significativamente na velocidade da reação. Determinaram-se os requisitos necessários para que estas influencias possam ser negligenciadas. Os resultados experimentais ajustaram-se bem tanto ao modelo da reação contínua corno ao modelo do núcleo não reagido com controle exercido pela reação química . Calculou-se que a energia de ativação da reação está em torno de 48.000 cal/mol e a ordem da reação em torno de 0,50. Não se observou influência significativa do diâmetro médio da partícula na velocidade da reação. / This work reports a kinetic study on the gasification of Brazilian mineral coal with carbon dioxide in a ther mobalance under isothermal conditions. A treated coal from Mina do Leão (RS) was used at atmospherie pressure, temperature range from 900 to 1110°C and particle size having diameters of 0,505, 0,359 and 0,274 mm. Initially, the experimental conditions werestudierl. It was observed that the sample holder shape, gas flow rate and sample mass have influence in the r eaction rate. So the approriated requirements in order to minimize these influences were determined. The experimental results fitted well the unreacted core model and the continous reaction model. Activation e ner gy were determined to be arround 48.000 cal/gmol and the reaction order about 0,50. It was not observed important influence of oarticle size in the reation rat.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:00:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 101457.pdf: 3869899 bytes, checksum: f5c47b88fa7ff38091f534bec386de97 (MD5) Previous issue date: 1995 / Diversas investigações a respeito da cinética da gaseificação têm sido realizadas para elaboração de projetos e construção de gaseificadores. Carvões e seus coques são materiais heterogêneos, complexos, e a descrição completa de todos os mecanismos físicos e químicos que controlam as reações de gaseificação ainda não são bem conhecidos, principalmente com relação aos carvões catarinenses. Esse trabalho teve por objetivo estudar a influência de dois tipos de carvão/coque sobre a cinética das reações de gaseificação. Os coques foram pirolisados a 1100ºC, em atmosfera inerte, a partir de dois carvões catarinenses. A reatividade destes coques foi determinada em CO2 (fluxo de 0,5 NI/mim) em um reator de aço 316 L a temperaturas de 900ºC a 975ºC, e uma pressão total de 1 atmosfera. Para se estudar a influência da pressão parcial do CO2 e o efeito do impedimento do produto CO sobre a velocidade de reação, um tipos de coque foi gaseificado com misturas de CO2/N2 e CO2/CO/N2. Para a discussão dos dados cinéticos foi utilizada uma equação de velocidade com ordem de reação n=1, relativa ao carbono como medida para a reatividade, a qual melhor descreveu o comportamento desses coques durante a gaseificação. Os dados experimentais dos sistemas CO2/N2-Coque e CO2/CO/N2-Coque, ajustaram-se bem a uma equação do tipo Langmuir-Hinshelwood. Na análise dos resultados foram considerados a influência do grau de conversão, superfície interna, matéria mineral dos carvões e modificações estruturais sofridas pelo tratamento ácido e pirólise.

Neste trabalho fez-se um estudo cinético da gaseificação do carvão mineral brasileiro com dióxido de carbono em urna termobalança, sob condições isotérmicas. Utilizou-se carvão beneficiado (CE. 4700 ) da Mina do Leão (RS). Operou-se a pressão total de urna atmosfera, temperatura de 900 a 1110°C, diferentes pressões parciais de CO2, diâmetros médios de partículas de 0,505, 0,359 e 0,274 mm. Primeiramente, determinaram-se as condições sob as quais os experimentos deveriam ser realizados. Observou- se que a forma do cadinho, a massa da amostra, o percurso e a velocidade dos gases podem influir significativamente na velocidade da reação. Determinaram-se os requisitos necessários para que estas influencias possam ser negligenciadas. Os resultados experimentais ajustaram-se bem tanto ao modelo da reação contínua corno ao modelo do núcleo não reagido com controle exercido pela reação química . Calculou-se que a energia de ativação da reação está em torno de 48.000 cal/mol e a ordem da reação em torno de 0,50. Não se observou influência significativa do diâmetro médio da partícula na velocidade da reação. / This work reports a kinetic study on the gasification of Brazilian mineral coal with carbon dioxide in a ther mobalance under isothermal conditions. A treated coal from Mina do Leão (RS) was used at atmospherie pressure, temperature range from 900 to 1110°C and particle size having diameters of 0,505, 0,359 and 0,274 mm. Initially, the experimental conditions werestudierl. It was observed that the sample holder shape, gas flow rate and sample mass have influence in the r eaction rate. So the approriated requirements in order to minimize these influences were determined. The experimental results fitted well the unreacted core model and the continous reaction model. Activation e ner gy were determined to be arround 48.000 cal/gmol and the reaction order about 0,50. It was not observed important influence of oarticle size in the reation rat.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:02:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11308_RODOLFO DE MERLO VENTUROTT.pdf: 1664529 bytes, checksum: 2de828c7265a10055ef43600b5c2a6ff (MD5) Previous issue date: 2017-08-14 / Existe atualmente um problema de saneamento básico que atinge bilhões de pessoas ao redor do mundo, especialmente em países subdesenvolvidos. A falta de tratamento das fezes ocasiona numa grande proliferação de doenças, como diarreia e cólera, causando desnutrição principalmente em crianças e podendo levar até a morte. O tratamento adequado destes dejetos é então fundamental para a melhoria da qualidade de vida das pessoas afetadas. Dente as soluções existentes, uma pouco explorada diz respeito à gaseificação. Estudos indicam o potencial da utilização da biomassa fecal para a produção de gases combustíveis, uma vez que ela apresenta alto poder calorífico se adequadamente preparada, com valores maiores do que biomassas convencionais, como madeira. Neste contexto, a pesquisa apresenta uma abordagem numérica em CFD para a simulação de um gaseificador cocorrente utilizando a biomassa fecal. A metodologia considera que as partículas de biomassa que entram no gaseificador são analisadas num referencial lagrangeano usando o Modelo de Fase Discreta, com o gás que preenche o domínio sendo analisado em referencial euleriano. As duas fases interagem em alternância durante o cálculo da solução do problema até que se atinja a convergência. Os resultados buscaram considerar a influência de diversos parâmetros no processo da gaseificação. As diferentes composições das amostras utilizadas indicaram um impacto de uma maior quantidade de carbono fixo no aumento da temperatura do reator, o que também impacta na qualidade dos gases produzidos. O aumento da umidade reduziu o poder calorífico dos gases, assim como no aumento do alcatrão, e também diminuiu a temperatura média do reator. A umidade relativa alterou um pouco a produção de gás hidrogênio devido à adição do vapor de água no gaseificador. O estudo, porém, apresentou eficiências relativamente altas, o que pode se dever à especificação da pirólise, e também houve problemas de estabilidade, que foram resolvidos com a relaxação da solução. Palavras chave: Biomassa fecal. Gaseificação. Gaseificador cocorrente. Dinâmica dos Fluidos Computacional. Modelo de Fase Discreta.

Estágio realizado na Jayme da Costa-Meânica e Electricidade, S.A. e orientado pelo Eng.º Carlos Manuel da Silva Cardoso / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008