Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: Celso Eduardo Tuna / Banca: Wendell de Queiróz Lamas / Banca: Ivonete Ávila / Resumo : A cogeração tem uma grande aceitação no setor sucroalcooleiro, pois o combustível empregado (bagaço ou palha de cana) é um subproduto de fabricação. Tais sistemas geram potência mecânica ou elétrica e vapor, que são utilizados no próprio processo industrial. Porém, este tipo de geração de energia no setor encontrase muito aquém de seu potencial. Uma das alternativas tecnológicas que poderá vir a melhorar a oferta de excedentes do setor sucroalcooleiro é o uso de gaseificadores de biomassa associados a ciclos combinados. Este trabalho se baseia em dados reais de uma Usina Sucroalcooleira que utiliza o processo de cogeração com turbina a vapor de condensação com duas extrações. A partir de modificações no processo da usina, foram estudados os benefícios da integração da tecnologia de gaseificação em leito fluidizado associada a ciclo combinado. Para efeito de análise da incorporação desta configuração, construiuse, inicialmente, um modelo energético dos equipamentos que compõem o sistema de cogeração, tendo como variável de decisão a quantidade de biomassa processada pela usina. Posteriormente, realizouse o estudo exergético do sistema. A partir de uma abordagem econômica dos equipamentos, foi possível realizar o estudo exergoeconômico que se baseia no Método da Análise Funcional Termoeconômica desenvolvido por Frangopoulos (1983). Foi possível avaliar a viabilidade desta tecnologia para o setor sucroalcooleiro brasileiro permitindo gerar inovações na cadeia produtiva do etanol e corroborando para o desenvolvimento do setor e para o aumento da oferta de eletricidade no país / Abstract: The cogeneration has a wide acceptance in the sugarcane industry, because the fuel used (sugarcane bagasse or straw) is a byproduct of the manufacturing process. Such systems generate electrical or mechanical power and steam, which are used in the industrial process itself. However, this type of power generation is far below its potential. One of the technological alternatives which may improve the supply of surplus to the sugarcane sector is the use of biomass gasifiers associated with combined cycles. This work is based on real data from a sugar and alcohol plant that uses the process of cogeneration with condensing steam turbine with two extractions. From the plant process modifications, the benefits of integration of fluidized bed gasification technology associated with combined cycle were studied. For purposes of analysis of the incorporation of this technology, initially built up an energy model of equipment that compose the cogeneration system, having the amount of biomass processed by the plant as a decision variable. Subsequently, we carried out the study of the exergetic system. From an economic approach of the equipment, it was possible to perform the exergeticeconomic study that is based on the Thermoeconomic Functional Analysis Method developed by Frangopoulos (1983). It was possible to assess the viability of this technology for the Brazilian sugarcane sector allowing to generate innovations in the ethanol production chain and supporting the development of the sector and to increase the supply of electricity in the country / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-06Bitstream added on 2014-06-13T18:59:48Z : No. of bitstreams: 1 fonsecafilho_vff_me_guara.pdf: 1111634 bytes, checksum: c3877aa5548961a1604a4e71e55520e1 (MD5) / A necessidade do desenvolvimento de tecnologias baseadas em fontes de energia renováveis é crescente em todo o mundo, de modo a diversificar a matriz energética dos países, bem como atender às rigorosas legislações ambientais e acordos internacionais para redução na emissão de poluentes. Estudos que permitam a implantação desta tecnologia no Brasil, levando-se em conta as características específicas dos biocombustíveis disponíveis, devem ser realizados com vistas à diversificação da matriz energética do país. Diversas tecnologias em fase de desenvolvimento sobre o uso de biomassa na geração de energia têm sido apresentadas na literatura técnica, das quais as plantas industriais de ciclo combinado com gaseificação integrada (IGCC) surgem como uma importante inovação tecnológica. Nesta tecnologia se obtém um combustível gasoso, rico em gás hidrogênio, a partir de biomassa sólida, elevando com isso a eficiência global do processo em relação à sua queima direta numa caldeira convencional. O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo termodinâmico e de equilíbrio químico, a partir de bagaço de cana, relativamente a uma configuração de ciclo combinado com gaseificação integrada (IGCC), associado com análise de custos exergéticos e emissão de CO2, por meio do método da penalidade exergética. Por meio da análise de penalidades exergéticas é realizada a comparação entre a tecnologia IGCC e o ciclo a vapor tradicionalmente empregado no setor sucro-alcooleiro, verificando-se que a nova tecnologia apresenta vantagens técnicas e ambientais em relação à tecnologia tradicional / The development of technology based in energy renewable sources is increasing worldwide in order to diversify the energy mix and satisfy the rigorous environmental legislation and international agreements to reduce pollutant emission. Considering the specific characteristics of biofuels available in Brazil, studies regarding such technologies should be carried out aiming the diversification of the energy mix. Several state-of-the-art technologies for power generation from biomass have been presented in the technical literature, and the industrial plants with integrated gasification combined cycle (IGCC) emerge as a major technological innovation. By obtaining a fuel gas rich in hydrogen from solid biomass, the IGCC presents a higher overall efficiency of the process than the direct burning of the solid fuel in a conventional boiler. The objective of this study is to develop a thermodynamic and chemical equilibrium model of an IGCC configuration for sugarcane bagasse, associated with an exergetic cost analysis and a CO2 emission analysis through, the method of exergy penalties. Through such analysis it is performed an exergetic penalty comparison between the IGCC technology and the steam cycle traditionally employed in the sugarcane sector. It is verified that the proposed technology presents technical and environmental advantages compared to traditional technology

No presente trabalho são empregadas ferramentas de fluidodinâmica computacional (CFD) como base à criação de uma rede de reatores equivalente para o estudo de um reator de leito fluidizado borbulhante em escala piloto pertencente à CIENTEC-RS, empregado para a gaseificação de carvão das minas de Candiota-RS. Inicialmente, foram conduzidas simulações fluidodinâmicas em meio reacional gasoso (utilizando metano e ar) para análise do comportamento do escoamento no gaseificador. A partir de medições do equipamento real e dados de projeto do mesmo foi implementada no software CFX 13.0 a geometria do reator e foram realizados testes de convergência de malhas computacionais, de forma a escolher a mais apropriada para a realização das simulações em CFD. A avaliação de parâmetros como perfis de velocidade e concentrações ao longo do reator serviram para a escolha das malhas para a continuidade do estudo. Diferentes variações na geometria foram propostas, de modo a simplificá-la, reduzindo o custo computacional das simulações, porém mantendo a qualidade dos resultados. Foram, ainda, avaliados os padrões de escoamento típicos do reator, operando em fase gasosa e na presença de um leito fluidizado. De posse dos padrões de escoamentos obtidos foi proposta uma rede de reatores equivalentes – ERN (equivalent reactor network) a fim de modelar o reator da CIENTEC, empregando um modelo cinético detalhado para determinação das taxas de reação na fase gasosa. Para fins de avaliação da metodologia, conduziram-se simulações envolvendo a combustão de metano, analogamente ao estudo em CFD, e envolvendo o processo de gaseificação de carvão, com as características do obtido nas minas de Candiota. O objetivo do estudo foi avaliar os pontos cruciais no desenvolvimento de um modelo ERN e prever as características dos produtos obtidos para diferentes condições operacionais. Espera-se que este modelo seja aprimorado e usado para o melhoramento e otimização do processo, com o propósito de obter um gás de potencial energético e com características adequadas à utilização como insumo para processos carboquímicos. / In this dissertation, computational fluid dynamics (CFD) simulations were applied to develop equivalent reactor networks (ERN) for the study of a bubbling fluidized bed reactor from CIENTEC-RS, used for coal gasification. Initially, the computational geometry of the gasifier was created using the software CFX 13.0, based on field measurements and design data. Mesh convergence tests were carried out in order to choose the most appropriate for obtaining accurate solutions, using gas-phase reactions. Different variations in geometry were proposed in order to reduce the computational cost of the simulations, while maintaining the quality of the results. The simulations also evaluated the typical flow patterns of the reactor operating in the gaseous phase and in the presence of a fluidized bed. The flow patterns were used as a basis for proposing equivalent reactor networks for the CIENTEC reactor, using a detailed kinetic model to determine the reaction rates in the gas phase. For methodology evaluation purposes, simulations involving the combustion of methane were conducted, similar to the study in CFD, as well as the coal gasification process. The aim of the study was to evaluate the crucial points in the development of an ERN model and to predict the characteristics of the gaseous product streams obtained for different operating conditions. It is expected that this model can be used for the improvement and optimization of the gasification process, in order to obtain a gas with energetic potential and suitable for using it as a feedstock for carbochemical processes.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-01-22T18:30:30Z No. of bitstreams: 1 2014_DiogoKeijiNakai.pdf: 2501020 bytes, checksum: f247c5f157bdffb5c63a7455fbc3e42e (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento(ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2015-02-13T13:39:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_DiogoKeijiNakai.pdf: 2501020 bytes, checksum: f247c5f157bdffb5c63a7455fbc3e42e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-13T13:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_DiogoKeijiNakai.pdf: 2501020 bytes, checksum: f247c5f157bdffb5c63a7455fbc3e42e (MD5) / Este trabalho objetivou avaliar o potencial de geração de energia elétrica do gás produzido pela gaseificação de eucalipto. Três espécies foram utilizadas: E. urophylla, E. grandis e E urograndis. O reator utilizado foi do tipo leito fixo contracorrente (updraft), utilizando ar como agente de gaseificação. As caracterizações em termos de poder calorífico superior, composição imediata e elementar foram realizadas a fim de comparar os dados obtidos com os da literatura e verificar se os modelos de predição do poder calorífico superior da biomassa eram condizentes com a realidade, uma vez que de todas as propriedades essa é a mais importante para efeitos de processo. Também foi avaliada a densidade dos materiais a serem gaseificados. A qualidade do gás foi avaliada através de cromatografia gasosa (CG/DCT), quantificando-se as concentrações de H2, CO e CO2. As análises dos resultados das caracterizações das três espécies mostraram que a espécie E. urograndis possui um poder calorífico superior menor, um teor de cinzas maior e um teor de hidrogênio maior que as demais espécies. As demais propriedades foram classificadas como estatisticamente não diferentes entre as espécies estudas. Assim espera-se não haver diferença significativa na produção de alcatrões durante a gaseificação das três biomassas devido ao teor semelhante de voláteis, além de uma qualidade de gás também muito semelhante devido à semelhança no teor de carbono fixo e na razão C/H das espécies. Um menor rendimento de gás da espécie E. urograndis em relação as demais. Embora tenham sido observadas algumas diferenças estatisticamente significativas entre algumas das propriedades das espécies estudadas, nenhuma diferença chegou a influenciar a níveis perceptíveis a qualidade o gás produzido. Isso se deve, não somente à semelhança das espécies, mas também à robustez do reator de leito fixo e ao método de análise dos gases, que consegue apenas retirar amostras pontuais. O gás produzido mostrou qualidade semelhante à encontrada na literatura para o gás proveniente da gaseificação em leito fixo para biomassa e seu poder calorífico superior é estimado entre 4 – 6 MJ/Nm³. Assim, sua viabilidade técnica na geração de energia elétrica foi demonstrada. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work aimed to evaluate the power production potential of syngas produced through the eucalyptus gasification. Three species were used: E. urophylla, E. grandis and E urograndis. The gasifier was an updraft reactor with air as gasifier agent. Characterization of high heat value, proximate analysis and ultimate analysis of all species were performed and results compared to literature data and predicting models of high heat value of biomass, since it’s the most important parameter to any thermochemical processes. Also all species materials that were gasified had its density determined. The quality of syngas was determined by gas chromatography (GC/TCD) in terms of concentration of H2, CO and CO2. Analysis of characterization data showed that E. urograndis has a lower high heat value, higher ash content and lower hydrogen content than the other species. The other properties have been considered statistically non different between all species studied. Therefore no significant difference is expected in the yield of tars due to the close volatile content. Also no significant difference is expected in the quality of the syngas due to the close relation C/H and fixed carbon content of studied species. A lower yield of syngas can occur during the gasification of E. urograndis due to its lower high heat value. Although some statistical differences have been observed between species properties, none had notable influence in the syngas quality not only because of the little difference between the species, but also because of the gasifier’s robustly and syngas analysis method that was able to analyze only punctually and timely spaced samples of the process. The syngas quality was similar to literature’s data for biomass gasification in fixed bed gasifier and its high heat value is estimated to be between 4 – 6 MJ/Nm³. And its technical viability for power production was proved.

Pretende-se estudar um caminho alternativo para a obtenção de biocombustíveis sintéticos, para uso veicular, utilizando-se para tal a rota tecnológica conhecida como Biomass-to-Liquids (BTL) que consiste na utilização da síntese Fischer-Tropsch para a construção de cadeias de hidrocarbonetos a partir de unidades monoméricas obtidas de uma mistura gasosa majoritariamente formada por monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H), conhecida como syngas quando proveniente de fontes energéticas fósseis como o carvão mineral ou o gás natural ou também biosyngas quando proveniente de matéria-prima carbonada renovável, como é o caso da biomassa. O presente trabalho visa abordar o começo dessa cadeia produtiva ao introduzir um conceito para biomassa e os meios para obtenção do biosyngas através do processo conhecido como gaseificação; é feita uma menção à obtenção bem sucedida de biosyngas nas dependências do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) de São Paulo. Segue-se com a utilização desse insumo na síntese Fischer-Tropsch largamente utilizada ao longo do século XX em países específicos para abastecimento da frota veicular local onde seu princípio fundamental é introduzido, assim como os principais mecanismos de formação de cadeias de hidrocarbonetos de diferentes pesos moleculares permitindo assim a obtenção de gasolina e óleo diesel. Essa dissertação apresenta conceitos para a palavra combustível, da mesma forma que introduz os combustíveis fósseis, seus importantes derivados e suas propriedades gerais para que seja possível, adiante, utilizá-los como comparativo com os biocombustíveis sintéticos; é apresentada a evolução histórica dessa tecnologia e são também abordadas a primeira e segunda gerações de biocombustíveis, para se trazer dados que indiquem as vantagens do óleo diesel Fischer-Tropsch quando comparado com seu equivalente oriundo da petroquímica convencional e por fim demonstrar sua superior qualidade sócio-ambiental como biocombustível sintético para o futuro da matriz energética mundial. / What is supposed to be on board of this study consists in an alternative way focused on vehicular use synthetic fuels obtaining, using as main process the technological route known as Biomass-to-Liquids (BTL), which one consists on Fischer-Tropsch synthesis use for hydrocarbons chain building starting from monomer units obtained from a gas mixture made up mostly by carbon monoxide (CO) and hydrogen (H), known as syngas from fossil energy sources such as coal or natural gas or also biosyngas from carbonaceous renewable raw materials, such as biomass. This paper aims to address the beginning of the production chain in order to introduce a concept for biomass and the biosyngas obtaining means through the process known as gasification, a reference is made to a successful biosyngas obtaining the dependencies at the Institute for Technological Research (IPT) from Sao Paulo. Then there is the use of that input in the Fischer-Tropsch synthesis widely used throughout the twentieth century, in specific countries, to supply the local vehicle fleet where its basic principle is introduced, as well as the main hydrocarbons chain formation mechanisms thus different molecular weights providing gasoline and diesel oil. This essay presents concepts for the word fuel, the same way that makes it for fossil fuels, their major products and their properties in order to use them as a comparison standard for synthetic biofuels, it was also presented the historical development of this technology and first and second generation of biofuels, in order to bring evidence to suggest the benefits of the Fischer-Tropsch diesel fuel once compared to its conventional equivalent come from the petrochemical and finally to demonstrate it as a socio-environmentally superior quality synthetic biofuel for the future of global energy matrix.

Os resíduos sólidos urbanos (RSU) no Brasil são na grande maioria direcionados para aterros e lixões a céu aberto, onde ocupam grandes áreas, geram transtornos relacionados ao trafego aéreo, emitem gases responsáveis pelo efeito estufa sem o devido reaproveitamento energético. Como alternativa para a minimização do passivo ambiental causado pelos RSUs e potencial reaproveitamento energético propõe-se um estudo comparativo de processos de gaseificação desses resíduos em diferentes meios gaseificantes. A modelagem e simulação dos processos foram feitas aplicando-se o método de minimização da energia livre de Gibbs não estequiométrica. Considerou-se a quantidade de resíduo sólido urbano destinado da sub-região de Campo Limpo - São Paulo - e a sua composição representativa expressa pelo método ultimate-analysis. O processo de gaseificação foi implementado em simulador de processo e o estudo se concentrou nas etapas do processo de gaseificação, investigando-se a ação dos seguintes meios gaseificantes: ar, vapor e mistura ar e vapor. Os principais resultados analisados foram a composição do produto da gaseificação e o potencial energético do produto. / The major destiny of Municipal Solid Waste (MSW) in Brazil is landfill. These sites occupy large areas; most of them are open, being simply disposal areas. This situation causes several problems ranging from greenhouse gases to air traffic jeopardizing. The use of MSW in energy generation addresses these problems, once it is one of most promising solutions to MSW treatment. This work is the study of gasification from the energy potential. It was carried out through minimization of Gibbs energy in a process simulator. The MSW considered was the one from area of Campo Limpo in São Paulo city. Its composition was expressed by ultimate analysis. The use of different gasification agents included air, steam and their mixtures was analyzed. The results were HHV and composition of generated gases.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-09-28T18:19:36Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Jarmison de Araújo Silva_Programa de pós-Graduação em Engenharia Mecânica_Centro de Tecnologia e .pdf: 2062372 bytes, checksum: 0382d3abc9db2bf28ffdcfe8a828adce (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T18:19:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Jarmison de Araújo Silva_Programa de pós-Graduação em Engenharia Mecânica_Centro de Tecnologia e .pdf: 2062372 bytes, checksum: 0382d3abc9db2bf28ffdcfe8a828adce (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / CAPES, PFRH / No cenário atual brasileiro a energia de biomassa aparece como uma oportunidade de singular importância por colaborar com um montante de aproximadamente 25% da oferta total de energia do país. Além da biomassa tradicional, contabilizada no balanço energético nacional, existe um grande potencial nos resíduos agrícolas, industriais e urbanos para fins energéticos. No uso da biomassa para fins energéticos, em particular a produção de eletricidade, podem ser utilizadas tecnologias que envolvem combustão direta da biomassa (ciclos a vapor, por exemplo) ou tecnologias que requerem a necessidade de conversão da biomassa em combustíveis líquidos ou gasosos antes da sua combustão. Exemplos do último caso são as tecnologias que fazem uso de gaseificação, biodigestão e pirólise. A grande vantagem na conversão de biomassa em combustíveis líquidos e gasosos é o aumento da flexibilidade de uso destes combustíveis em motores de combustão interna e turbinas a gás. Os processos termoquímicos da pirólise e a gaseificação podem ser definidos como a degradação térmica de qualquer material orgânico sólido na ausência total ou parcial de um agente oxidante, ou em uma quantidade tal que a oxidação não seja completa, dando origem a compostos químicos que tem potencial energético para serem utilizados como combustíveis se assim for requerido. O presente trabalho representa um estudo numérico do processo de gaseificação considerando uma modelagem que envolve equilíbrio químico e as equações de reações principais que atuam na transformação termoquímica via gaseificação. O modelo foi validado com resultados experimentais e aplicado a um estudo paramétrico envolvendo fontes de biomassa da região nordeste do Brasil, diferentes condições de temperatura de reação, dois diferentes agentes de gaseificação e variação da fração do agente de gaseificação em relação à biomassa. Os resultados mostram, entre outras conclusões, que o aumento da temperatura do reator aumenta a fração de H2 e CO em detrimento da formação de CH4. Este comportamento ocorre para os dois agentes de gaseificação utilizados (vapor e ar), embora com algumas diferenças nos valores das frações dos gases produzidos. Por sua vez, o aumento na fração do vapor como agente de gaseificação causa um aumento na produção de H2 e uma redução na produção de CO, enquanto que a produção de CH4 sofre pouco efeito pela variação da fração de vapor utilizado. O efeito do agente de gaseificação, para uma mesma fração em relação à biomassa, indica que a gaseificação com vapor de água produz uma maior fração de H2 e CH4 quando comparado à gaseificação com ar e o contrário acontece em relação à produção de CO. / In the Brazilian current scenario biomass energy appears as an opportunity of singular importance for collaborating with an amount of approximately 25% of total energy supply of the country. In addition to traditional biomass, accounted for in the national energy balance, there is great potential in agricultural, industrial and municipal waste for energy purposes. In the use of biomass for energy purposes, in particular for the production of electricity, may be used technologies involving direct biomass combustion (steam cycles, for example) or technologies that require the need for conversion of biomass into liquid or gaseous fuels before its combustion. Examples of this latter case are the technologies that make use of gasification and pyrolysis digestion. The great advantage of the conversion of biomass into liquid and gas is the increased flexibility of use of these fuels in internal combustion engines and gas turbine engines. The thermochemical processes of pyrolysis and gasification can be defined as the thermal degradation of any solid organic material in the total or partial absence of an oxidizing agent, or in such an amount that oxidation is not complete, giving rise to chemical compounds that have potential energy to be used as fuels if so required. This study is a numerical study of the gasification process considering a modeling involving chemical equilibrium and the main reaction equations that work in the thermochemical conversion via gasification. The model was validated with experimental results and applied to a parametric study of sources of biomass northeast region of Brazil, different reaction temperatures, two different gasification agents and varying the fraction of the gasification agent in relation to biomass. The results show, among other findings, that the increase in reactor temperature increases the fraction of CO and H2 instead of formation of CH4. This behavior occurs for both gasification agents used (steam and air), although with some differences in the values of fractions of produced gases. In turn, the increase in the fraction of steam as gasification agent causes an increase in H2 production and a reduction in CO production while producing CH4 undergoes little effect on the variation of the vapor fraction used. The effect of the gasification agent, to the same fraction in relation to the biomass gasification indicate that the water vapor produces a larger fraction of H2 and CH 4 when compared with air gasification and the reverse is the case for carbon monoxide production.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T16:51:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Calais_MarianaLemede_M.pdf: 1444067 bytes, checksum: dffb5a92d67e1e3f44dfbd1423240a8b (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Apesar da forte dependência do petróleo para fins energéticos e em indústrias de base e transformação, existe uma constante discussão em torno da instabilidade e riscos em mantê-lo como uma das principais matrizes energéticas de um país. Fatores como os recentes aumentos no preço do petróleo, as perspectivas de esgotamento das reservas, os riscos geopolíticos decorrentes da dependência de países politicamente instáveis e compromissos mais sólidos com a questão ambiental contribuem para essa discussão. Nesse cenário, o etanol vem consolidando a sua posição de destaque no mercado mundial. As atenções voltadas para o etanol não estão restritas somente a sua aplicação como combustível, mas incorpora também o etanol grau químico, fonte de matérias-primas utilizadas em diversos setores da indústria de transformação. Considerando a importância e a variada gama de utilização do etanol, o desenvolvimento de rotas alternativas de produção é essencial para suprir a sua crescente demanda. Uma rota promissora para obtenção do etanol é através da conversão catalítica do syngas, uma mistura de gases constituída por monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrogênio. Muitos estudos têm sido desenvolvidos nas últimas décadas visando melhorias no processo com o intuito de aumentar a eficiência da produção de etanol e, assim, tornar este processo competitivo e economicamente viável. O presente trabalho apresenta um levantamento bibliográfico com os principais tópicos disponíveis na literatura sobre o processo de conversão catalítica do syngas em etanol, com especial foco na síntese direta. Com o intuito de contribuir cientificamente com trabalhos em desenvolvimento na área, é proposto um processo para a obtenção de etanol hidratado e anidro a partir da conversão catalítica do syngas. O processo foi estudado através de simulação computacional e desenvolvido no software comercial Aspen Hysys® com o intuito de prever o comportamento do processo com base nas cinéticas das reações de hidrogenação de monóxido de carbono disponíveis na literatura. As simulações permitiram avaliar o impacto de variáveis operacionais e de projeto no desempenho do processo / Abstract: Despite of the strong dependence on oil for energy production and as feedstock for several important industrial processes, there is a constant discussion about the instability and risks in keeping it as a major source of energy in a country. Factors such as the increase of oil prices, forecasted depletion of reserves, geopolitical risks arising from oil dependence on politically unstable countries and stronger commitment to environmental issues contribute to this discussion. In this context, the ethanol has consolidated its position of prominence in the global market. Interests on the ethanol are on fuel field as well as in the manufacturing industry as a source of raw material. Based on the importance and the wide range of ethanol applications, it is necessary alternative routes of production in order to attend the growing demand. A promising route for obtaining ethanol is through the catalytic conversion of syngas, defined as a mixture of gases consisting of carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen. Several studies have been developed in recent years in order to increase the efficiency of ethanol production and, thus, make this process competitive and economically feasible. In this work, it is presented a review with the main topics available in the published literature about the process of catalytic conversion of syngas into ethanol, with special focus on the direct synthesis. It is proposed a process for obtaining hydrated and anhydrous ethanol from the catalytic conversion of syngas. It was presented a computer study approach realized in the Aspen Hysys® commercial software in order to predict the behavior of the process based on the kinetics of the hydrogenation reactions of carbon monoxide available in the literature. Simulations allowed to evaluate the impact of operating conditions and design variables on the process performance / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Caio Glauco Sanchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T01:30:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pellegrino_Roberto_M.pdf: 5673705 bytes, checksum: ab5152461f33f423ca032ca41d02c786 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O presente trabalho aborda a influência da adição de vapor d¿água no rendimento do gás combustível e na remoção de H2S do carvão mineral misturado com dolomita e gaseificado em reator de leito fluidizado. Para isso foi necessária a construção de um gaseificador de 0,2 m de diâmetro interno que foi operado sob pressão atmosférica utilizando ar e vapor como agentes fluidizantes. Na primeira etapa deste estudo, verificou-se o funcionamento de todos os componentes do gaseificador e estabeleceu-se as condições de operação. Em uma segunda etapa, fez-se a introdução de vapor e avaliou-se sua influência na formação dos gases gerados. Posteriormente, adicionou-se ao combustível a dolomita como agente adsorvedor e verificou-se seu efeito juntamente com o vapor na remoção do H2S. Nas condições estudadas, observou-se que quando se adiciona vapor, o teor de H2S gerado tende a aumentar consideravelmente atingindo valores de até 2367 ppm. Utilizando-se dolomita totalmente calcinada na razão molar Ca/S = 2, e 10 e 20 % de vapor a porcentagem de remoção de H2S situou-se em torno de 40%. Porém, quando se aumenta a razão Ca/S para 4 e vapor a 20%, os valores de remoção de H2S obtidos foram de aproximadamente 80% / Abstract: The present work deals with the influence of water steam addition in the calorific value of combustible gas resulting from gasification of mineral coal and dolomite mixture, and in the H2S removal. The experiments were carried out in a fluidized bed reactor with 0,2 m of inner diameter, operated at normal atmosphere pressure, using air and water steam as fluidizing agents. In the first stage of this study, working conditions of all components was verified and operating parameters were established. Then water steam was introduced in reactor and its influence on formed gases was evaluated. In a sequence, dolomite was added to the coal as adsorbing agent and its effect on H2S removal was also followed. It has been observed for the experimental conditions of this work an increasing H2S when water steam is introduced in the reactor reaching values of 2367 ppm. By rising calcined dolomite, in the molar ratio of Ca/S = 2, plus 10 and 20% of steam, a 40% of H2S removal was observed. However for a Ca/S = 4 molar ratio and 20% of steam, H2S removal increased to 80% / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Caio Glauco Sanchez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T05:14:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Figueiredo_FlavioAugustoBueno_D.pdf: 4083626 bytes, checksum: 203f07dd538191c353f5988fc849f84e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os processos de gaseificação e pirólise sofrem grande influência do tipo de biomassa que está sendo utilizada propiciando variações na distribuição dos produtos (alcatrão, cinzas, água, gás). No processo de gaseificação é obtido, principalmente, um gás combustível que pode variar seu poder calorífico de acordo com as temperaturas e agentes gaseificantes utilizados. A biomassa utilizada neste trabalho é a casca de castanha de caju proveniente da região nordeste do Brasil. Nesta região existem 23 grandes fábricas e aproximadamente 120 minifábricas de beneficiamento de castanha de caju. Essas fábricas geram grande quantidade de cascas que podem ser utilizadas como combustível. Através da conversão térmica da biomassa nos processos de gaseificação e pirólise foi quantificada a produção de resíduo carbonoso, alcatrão, água e gás variando a taxa de aquecimento, a temperatura final e o agente gaseificante (vapor de água, ar sintético ou nitrogênio). Foi verificado que a utilização de vapor de água (1,21 g/min) propicia a geração de um gás de síntese com grande quantidade de hidrogênio (0,99 g) e dióxido de carbono (12,06 g) e para a produção de gás combustível a pirólise com nitrogênio sem a presença de vapor apresenta um gás combustível com poder calorífico mais alto (13056 kJ/m3). / Abstract: Gasification and pyrolysis processes depend on biomass type used providing variations in the distribution of products (tar, ash, water, gas). In the gasification process is achieved mainly a fuel gas which can vary its calorific value according to the temperatures and gasifying agents used. The biomass used in this work is the shell of cashew nuts from the northeast region of Brazil. In this region there are 23 large factories and approximately 120 mini treaters of cashew nuts. These plants generate large quantities of shells that can be used as fuel. Through the thermal conversion processes of biomass gasification and pyrolysis was quantified the production of carbonaceous wastes, tar, water and gas by varying the heating rate, temperature final and gasifying agent (steam, nitrogen or synthetic air). It was found that the use of water vapor (1,21g/min) promotes the generation of a synthesis gas with large quantities of hydrogen (0,99 g) and carbon dioxide (12,06 g) and to produce a pyrolysis fuel gas with nitrogen without the presence of steam shows a fuel gas with heating value higher (13056 kJ/m3). / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica