Made available in DSpace on 2014-06-12T23:14:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9050_1.pdf: 7230231 bytes, checksum: 2b2767e2569b63b10efaf0a550c27010 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Propomos um mecanismo de transferência de elétrons pela ressonância da ligação de valência (RVB) de duas moléculas de O2 para formar a molécula de O4. Foram realizados cálculos de espaço ativo completo com teoria da perturbação e correção para o erro de superposição de base, que indicaram uma molécula diamagnética estável com simetria D2h e uma fraca ligação entre os monômeros, em boa concordância com os resultados experimentais. O modelo clássico para a descrição da formação e decomposição do ozônio estratosférico envolve três espécies O, O2 e O3, em um conjunto de quatro equações interconectadas formando o chamado mecanismo de Chapman proposto em 1930. O problema é que esse mecanismo simples superestima a concentração do O3. Nesse trabalho incluímos a reação O2 (3Sg) à O4 (1A1) no mecanismo de Chapman. Calculamos a constante de velocidade para a reação utilizando a teoria do estado de transição, obtendo os valores das funções de partição a partir dos dados termoquímicos das espécies envolvidas. Os parâmetros cinéticos foram empregados no software de simulação cinética CKS. O resultado final mostra uma melhoria no modelo de Chapman. Também analisamos os polímeros O6 e O8 mas que não são estáveis e não foram incluídos na cinética

La evaluación en laboratorio de los catalizadores de FCC necesita el empleo de unidades de laboratorio propias a este proceso debido a la desactivación muy rápida del catalizador. En el presente trabajo se plantea la construcción, optimización y aplicación al ensayo de catalizadores de FCC de un nuevo sistema de reacción de laboratorio denominado MicroDowner, que funciona con un reactor de lecho transportado descendente y cortos tiempos de residencia. Su aplicación principal va dirigida al ensayo de catalizadores de FCC, pero también puede ser utilizado en otros procesos que requieran tiempos de reacción cortos como por ejemplo procesos de oxidación selectiva. Después de estudiar la influencia de las condiciones de operación sobre los rendimientos experimentales proporcionados por la unidad y establecer un protocolo experimental estándar, se comparó con otras unidades de ensayo de catalizador como la unidad de laboratorio MAT y la planta piloto DCR. Los experimentos realizados han mostrado que el reactor construido permite obtener resultados muy similares a los obtenidos en la planta piloto, y lógicamente destacando las diferencias ya conocidas entre planta piloto y reactor MAT, en especial en el rendimiento a olefinas y a coque. La unidad MicroDowner se ha utilizado para evaluar el procesamiento de nafta en una unidad de FCC con el objetivo de incrementar la producción de olefinas cortas. Al contrario de la nafta LSR, que sólo craquea a temperaturas muy altas, la nafta de FCC reacciona apreciablemente incluso a temperaturas moderadas. El rendimiento a olefinas cortas aumenta con el incremento de la temperatura de reacción mientras que la selectividad disminuye, siendo la adición de zeolita ZSM5 siempre beneficiosa para la obtención de olefinas cortas. En todos los esquemas considerados se consigue una amplia reducción del contenido en olefinas de la gasolina alimentada. / Sauvanaud ., LL. (2004). Desarrollo de un micro-reactor de lecho transportado y su aplicación al estudio craqueo catalítico [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8641 / Palancia

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-04T14:28:35Z No. of bitstreams: 2 TESE Eduardo Doria Silva.pdf: 16584362 bytes, checksum: 4030396be0dd1f219b8e0af28957b195 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T14:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Eduardo Doria Silva.pdf: 16584362 bytes, checksum: 4030396be0dd1f219b8e0af28957b195 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / No presente trabalho de tese foi desenvolvido o processo de eletro-oxidação da glicerina em meio alcalino aquoso, objetivando alcançar elevadas conversões do glicerol com boas seletividades em alfa-hidroxiácidos (ácido glicérico, ácido tartrônico, ácido glicólico, ácido oxálico). Foi observado o efeito de eletro-oxidação do glicerol com eletrodo de titânio platinado e de grafite operando em condições pré-estabelecidas através de um potenciostato onde se considera os picos do correspondente voltamograma cíclico. Assim, estudou-se a influência de variáveis operacionais: temperatura do meio reacional entre 303K e 333K, razão molar de hidróxido de sódio e glicerol de 1:1mol/mol a 1:60mol/mol, densidade de corrente de 0,25Acm-2 a 1,75Acm-2. Foi estabelecida melhoria na conversão a partir da percentagem 23±1, rendimento e seletividade de alfa-hidroxiácidos a partir da percentagem 7,5±1,6. O sistema de eletro-oxidação é composto de uma célula catódica com eletrodo de grafite. Outra célula separada da anterior por cerâmica compõe o ânodo com eletrodo de titânio platinado. Por fim, efetuou-se a proposição com referência as assertivas da literatura sobre oxidação catalítica e eletro-oxidação para realizar o planejamento experimental que determinou as melhores condições para se criar a hipótese de modelo fenomenológico representativo da cinética da reação. Os dados dos ensaios experimentais realizados, obtidos por CLAE com detector de índice de refração mostram conversão a partir da percentagem 18±2 de produtos do glicerol.

A pesquisa propôs avaliar o desempenho e o comportamento de reatores seqüenciais em batelada com biomassa suspensa e imobilizada, em escala de bancada, na remoção de compostos de nitrogênio. Tais sistemas foram testados como tratamento complementar de reatores sulfetogênico e metanogênico utilizados no tratamento de água residuária industrial com alta concentração de sulfato e amônia. Visou o desenvolvimento de uma estratégia de operação que viabilizasse o uso dos próprios constituintes da água residuária para a maximização da eficiência do tratamento. O estudo foi dividido em 3 etapas principais. Na etapa 1 (181 dias de operação), o reator com biomassa suspensa foi mantido com 4 fases alternadas aeróbio/anóxico e ciclo de 24 horas, e verificou-se a presença da desnitrificação endógena (eficiência de remoção de nitrogênio de 65 \'+ OU -\' 27%). Para a etapa 2 (127 dias de operação), o reator de biomassa suspensa foi submetido ao tempo de ciclo de 12 horas, com uma fase aeróbia (6 horas) e com posterior fase anóxica (6 horas). Nessa etapa adicionou-se efluentes dos reatores metanogênico e sulfetogênico, ricos em ácidos voláteis (ácido acético), com intuito de acelerar o processo desnitrificante. Os resultados obtidos foram baixos em termos de remoção de nitrogênio (42 \'+ OU -\' 21%). Para a etapa 3 (134 dias de operação), foram ensaiados vários meios suportes, através de técnica de microsensores de oxigênio dissolvido, a fim de verificar a formação de biofilme específico (nitrificante/desnitrificante) e optou-se pelo uso do carvão mineral no reator com biomassa imobilizada. Nesta última etapa, foi mantida a estratégia operacional adotada na etapa 2 (ciclo 12 horas), bem como a adição de parcela do afluente na fase anóxica. A remoção de nitrogênio, com períodos aeróbio e anóxico e ciclo de 12 horas, mostrou-se viável no reator com biomassa imobilizada (eficiência de remoção de nitrogênio de 72 \'+ OU -\' 13%). Ao final dos ensaios experimentais, realizaram-se modelagens cinéticas que permitiram a compreensão dos processos convencionais e não convencionais ocorridos nas várias etapas para remoção de nitrogênio, tais como desnitrificação em fase aeróbia e o processo ANAMMOX. / The purpose of this research was to evaluate the performance and the behavior of sequential batch reactors with suspended and immobilized biomass, in benches scale, for the nitrogen composite removal. Such systems had been tested as sulphetogenic and methanogenic reactors complementary treatment, used in an industrial waste water treatment with high sulphate and ammonia concentrations. The research aimed for the development of an operation strategy that could make possible the use of the proper waste water constituent for the improvement of the treatment efficiency. The study was divided into 3 main stages. In stage 1 (181 days of operation), the reactor with suspended biomass was kept with 4 alternating phases aerobic/anoxic and a 24-hour cycle was used, and the endogenous denitrification was verified (nitrogen removal efficiency of 65 \'+ OU -\' 27%). For stage 2 (127 days of operation), the suspended biomass reactor was submitted to a cycle of 12 hours, with an aerobic phase (6 hours) and posterior anoxic phase (6 hours). In this stage effluent of the methanogenic and sulphetogenic reactors, rich in volatile acid (acetic acid), was added to accelerate the denitrify process. The achieved results had been low in terms of nitrogen removal(42 \'+ OU -\' 21%). For stage 3 (134 days of operation), some supports media was tested through dissolved oxygen microsensors technique, in order to check the specific biofilm formation (nitrificant/denitrificant) and the mineral coal was opted to be used in the immobilized biomass reactor. In this last stage it was adopted an operational strategy similar in stage 2 (12 hours cycle), as well as the addition of part of the affluent in the anoxic phase. The nitrogen removal, with aerobic and anoxic periods and 12 hours cycle, revealed feasible in the reactor with immobilized biomass (nitrogen removal efficiency of 72 \'+ OU -\' 13%). In the end of the experimental tests, kinetic modelings were done and had allowed the understanding of conventional and not conventional processes occurred in the stages for nitrogen removal, such as desnitrification in aerobic phase and ANAMMOX process.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The piggery for many years was characterized as a waste-generating activity of high polluter, but in recent decades many studies are responsible for changing this concept. The use of biodigester is well disseminated to lessen the impacts generated by this activity, gaining encouragement deployment in recent years, by encouraging the use of renewable energy. The biodigester is responsible for the production of biogas used as alternative energy on farms that have the digesters system. We observed few studies that investigate the geometry of the digesters and its effects on anaerobic digestion process. This work aimed to study the partitioning of the Canadian model digester anaerobic digestion of swine waste applied to evaluating the degradation (removal) of the physic-chemical parameters (temperature, pH, COD, BOD5, total nitrogen, total phosphorus, total solids, total fixed solids and total volatile solids), and determining a kinetic model describing the biogas produced in each of the compartments of the digesters. For the study were built three reactors in bench scale: the first with a partitioning which caused variation of the horizontal flow, the second with partitioning which flux change generated in the vertical and third, without fragmentation, to be used as a reactor testimony. The analyzes of the physicchemical parameters were made according to Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, since the determination of the kinetic model was done considering the existence of a plug flow (tubular reactor) to each of the reactors constructed and to qualification of biogas was use a gas chromatograph. On the analysis of physic-chemical was second reactor (flow variation vertically) that showed that showed a significant difference in the efficiency of COD removal and pH values, and this reactor also showed better removal of solids and BOD5. Already temperature, showed similar behavior in the three reactors, characterizing the anaerobic digestion occurred primarily in the mesophilic range. Considering the BOD5 as a substrate was obtained as rate constant 0.021 d-1, 0.025 d-1 and 0.024 d-1, respectively for the first, second and third reactor. However, considering the COD as a substrate was obtained 0.032 d-1, and 0.034 d-1, 0.027 d-1 for each of the reactors. Kinetic models had a higher correlation with the experimental data when considering the COD as substrate, and was the second reactor with the highest correlation (R2 = 0.599). In the evaluation of biogas the three reactors not showed difference between them. / A atividade suinícola por muitos anos foi caracterizada como uma atividade geradora de resíduos de alto índice poluidor, porém nas últimas décadas muitos são os estudos responsáveis por mudar esse conceito. O uso de biodigestor está bem disseminado para diminuir os impactos gerados por essa atividade, ganhando estímulo de implantação nos últimos anos, pelo incentivo ao uso de energia renovável. O biodigestor é responsável pela produção do biogás, usado como energia alternativa em propriedades rurais que possuem o sistema de biodigestores. Observam-se poucos trabalhos que pesquisam a geometria dos biodigestores e seus efeitos no processo de digestão anaeróbia. Esse trabalho objetivou o estudo da compartimentação do biodigestor modelo canadense no processo de digestão anaeróbia aplicada a resíduos da suinocultura, avaliando a degradação (remoção) dos parâmetros físico-químicos (temperatura, pH, DQO, DBO5, Nitrogênio total, Fósforo total, sólidos totais, sólidos fixos totais e sólidos voláteis totais), determinando um modelo cinético e qualificando o biogás produzido em cada um dos compartimentos dos biodigestores. Para o estudo foram construídos três reatores em escala de bancada: o primeiro com uma compartimentação que provocava variação de fluxo na horizontal, o segundo com uma compartimentação, a qual gerava variação de fluxo na vertical e o terceiro, sem compartimentação, para ser utilizado como um reator testemunho. As análises dos parâmetros físicoquímicos foram realizadas de acordo com o Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, já a determinação do modelo cinético foi realizada considerando a existência de um fluxo pistão (reator tubular) para cada um dos reatores construídos e para a qualificação do biogás utilizou-se um cromatógrafo a gás. Quanto à avaliação dos parâmetros físico químicos, foi o segundo reator (variação de fluxo na vertical) que apresentou diferença significativa na eficiência de remoção de DQO e nos valores de pH, sendo que esse reator também apresentou melhor remoção de DBO5 e sólidos. A temperatura apresentou comportamento semelhante nos três reatores, caracterizando que a digestão anaeróbia ocorreu prioritariamente na faixa mesofílica. Considerando a DBO5 como substrato obteve-se como constante de velocidade 0,021 d-1; 0,025 d-1 e 0,024 d-1, respectivamente para o primeiro, segundo e terceiro reator. Todavia, considerando a DQO como substrato obteve-se 0,032 d-1; 0,034 d-1 e 0,027 d-1 para cada um dos reatores. Os modelos cinéticos apresentaram uma maior correlação com os dados experimentais quando considerada a DQO como substrato, sendo que foi o segundo reator que apresentou maior correlação (R2 = 0,599). Na avaliação do biogás os três reatores não apresentaram diferença entre si.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-01-28T17:15:01Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE - VERSÃO FINAL.pdf: 3264050 bytes, checksum: cea53080cf691ea6d1444de8cba4cffc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-28T17:15:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE - VERSÃO FINAL.pdf: 3264050 bytes, checksum: cea53080cf691ea6d1444de8cba4cffc (MD5) Previous issue date: 2015-05-06 / O agravamento dos problemas ambientais em virtude do aumento da atividade industrial tem despertado na sociedade a demanda de novas tecnologias para lidar com os resíduos gerados. Neste âmbito inclui-se a indústria têxtil, cujos rejeitos de corantes como o remazol black B são potencialmente poluidores aos ecossistemas, conduzindo ao comprometimento da qualidade da água e do solo. Diversos processos têm sido estudados com objetivo de reduzir tal contaminação aplicando tratamento de águas residuárias. O objetivo do presente trabalho é avaliar o processo de remoção do corante têxtil remazol black B por adsorção em batelada, utilizando o carvão ativado como adsorvente. Para se realizar este estudo, fez-se inicialmente um estudo sobre a influência de alguns parâmetros sobre o tratamento, dentre os quais a massa de adsorvente, concentração da solução de corante, granulometria do carvão ativado, pH do meio e temperatura. Em seguida fez-se aplicação de alguns modelos de equilíbrio para saber qual modelo melhor se adequa ao presente estudo. Um estudo cinético foi realizado, e um modelo cinético foi desenvolvido a partir dos resultados obtidos. Aplicou-se em seguida um estudo termodinâmico para saber o comportamento do processo. Verificouse que todos os parâmetros influenciaram no tratamento, tendo-se obtido na melhor condição do tratamento para menor massa de carvão ativado, de 10 g, menor tamanho de partícula, de 1,7 mm (12 mesh), menor concentração de solução de corante, 5 mg/L, menor pH 2 e maior temperatura, 60ºC. Verificou-se que o melhor modelo de equilíbrio foi o de Langmuir, com qmax = 0,5886 mg/g, RL = 0,49, keq = 0,2056 L/mg, para um processo adsortivo físico, aplicando como melhor modelo cinético o modelo de pseudosegunda ordem, com K2 = 0,0369 (g/mg.min), Qe = 0,3538 (mg/g), verificando que difusão intrapartícula não influencia na camada limite. Já no estudo termodinâmico, constatou-se que o processo foi endotérmico, H = 756,913 kJ; (reação endotérmica), o que explicou o fato de que ao aumentar a temperatura do processo adsortivo, houve um favorecimento do tratamento. / The worsening environmental problems because of increased industrial activity has aroused in society the demand for new technologies to deal with the waste generated. In this context include the textile industry, whose dye waste as black B remazol are potentially polluting ecosystems, leading to impairment of water quality and soil. Several processes have been studied in order to reduce such contamination applying wastewater treatment. The aim of this study is to evaluate the removal of textile dye remazol black B adsorption in batch, using the activated carbon as adsorbent. To carry out this study, there was initially a study on the influence of some parameters of the treatment, among which the mass of adsorbent, the concentration of the dye solution, the activated carbon particle size, pH of the medium and temperature. Then made up applying some equilibrium models to determine which model best suits the present study. A kinetic study was carried out, and a kinetic model was developed from the results obtained. Applied then a thermodynamic study about the process behavior. It was found that all parameters influencing the treatment, yielding the best condition for treatment of activated charcoal smaller mass of 10 g, a smaller particle size, 1.7 mm (12 mesh), lower solution concentration dye, 5 mg / L 2 lower pH and higher temperatures, 60 ° C. It was found that the best balance model was Langmuir with qmax = 0.5886 mg / g, Rt = 0.49, keq = 0.2056 U / mg, a physical adsorptive process for applying kinetic model as the best the model of pseudo-second order with K2 = 0.0369 (g / mg.min), Qe = 0.3538 (mg / g), verifying that intraparticle diffusion does not influence the boundary layer. You thermodynamic study, it was found that the process was endothermic, DH = 756.913 kJ; (Endothermic reaction), which explains the fact that by increasing the temperature of the adsorptive process, there was a bias of treatment.

A pesquisa propôs avaliar o desempenho e o comportamento de reatores seqüenciais em batelada com biomassa suspensa e imobilizada, em escala de bancada, na remoção de compostos de nitrogênio. Tais sistemas foram testados como tratamento complementar de reatores sulfetogênico e metanogênico utilizados no tratamento de água residuária industrial com alta concentração de sulfato e amônia. Visou o desenvolvimento de uma estratégia de operação que viabilizasse o uso dos próprios constituintes da água residuária para a maximização da eficiência do tratamento. O estudo foi dividido em 3 etapas principais. Na etapa 1 (181 dias de operação), o reator com biomassa suspensa foi mantido com 4 fases alternadas aeróbio/anóxico e ciclo de 24 horas, e verificou-se a presença da desnitrificação endógena (eficiência de remoção de nitrogênio de 65 \'+ OU -\' 27%). Para a etapa 2 (127 dias de operação), o reator de biomassa suspensa foi submetido ao tempo de ciclo de 12 horas, com uma fase aeróbia (6 horas) e com posterior fase anóxica (6 horas). Nessa etapa adicionou-se efluentes dos reatores metanogênico e sulfetogênico, ricos em ácidos voláteis (ácido acético), com intuito de acelerar o processo desnitrificante. Os resultados obtidos foram baixos em termos de remoção de nitrogênio (42 \'+ OU -\' 21%). Para a etapa 3 (134 dias de operação), foram ensaiados vários meios suportes, através de técnica de microsensores de oxigênio dissolvido, a fim de verificar a formação de biofilme específico (nitrificante/desnitrificante) e optou-se pelo uso do carvão mineral no reator com biomassa imobilizada. Nesta última etapa, foi mantida a estratégia operacional adotada na etapa 2 (ciclo 12 horas), bem como a adição de parcela do afluente na fase anóxica. A remoção de nitrogênio, com períodos aeróbio e anóxico e ciclo de 12 horas, mostrou-se viável no reator com biomassa imobilizada (eficiência de remoção de nitrogênio de 72 \'+ OU -\' 13%). Ao final dos ensaios experimentais, realizaram-se modelagens cinéticas que permitiram a compreensão dos processos convencionais e não convencionais ocorridos nas várias etapas para remoção de nitrogênio, tais como desnitrificação em fase aeróbia e o processo ANAMMOX. / The purpose of this research was to evaluate the performance and the behavior of sequential batch reactors with suspended and immobilized biomass, in benches scale, for the nitrogen composite removal. Such systems had been tested as sulphetogenic and methanogenic reactors complementary treatment, used in an industrial waste water treatment with high sulphate and ammonia concentrations. The research aimed for the development of an operation strategy that could make possible the use of the proper waste water constituent for the improvement of the treatment efficiency. The study was divided into 3 main stages. In stage 1 (181 days of operation), the reactor with suspended biomass was kept with 4 alternating phases aerobic/anoxic and a 24-hour cycle was used, and the endogenous denitrification was verified (nitrogen removal efficiency of 65 \'+ OU -\' 27%). For stage 2 (127 days of operation), the suspended biomass reactor was submitted to a cycle of 12 hours, with an aerobic phase (6 hours) and posterior anoxic phase (6 hours). In this stage effluent of the methanogenic and sulphetogenic reactors, rich in volatile acid (acetic acid), was added to accelerate the denitrify process. The achieved results had been low in terms of nitrogen removal(42 \'+ OU -\' 21%). For stage 3 (134 days of operation), some supports media was tested through dissolved oxygen microsensors technique, in order to check the specific biofilm formation (nitrificant/denitrificant) and the mineral coal was opted to be used in the immobilized biomass reactor. In this last stage it was adopted an operational strategy similar in stage 2 (12 hours cycle), as well as the addition of part of the affluent in the anoxic phase. The nitrogen removal, with aerobic and anoxic periods and 12 hours cycle, revealed feasible in the reactor with immobilized biomass (nitrogen removal efficiency of 72 \'+ OU -\' 13%). In the end of the experimental tests, kinetic modelings were done and had allowed the understanding of conventional and not conventional processes occurred in the stages for nitrogen removal, such as desnitrification in aerobic phase and ANAMMOX process.

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A gaseificação é um processo de conversão termoquímica que compreende a oxidação parcial de um combustível para convertê-lo em uma mistura gasosa (“syngas”). Geralmente a modelagem desses processos utiliza uma descrição cinética detalhada ou os aproximam ao equilíbrio químico. Ambas as abordagens têm vantagens e desvantagens, bem como limitações. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma nova modelagem fenomenológica de processos de gaseificação através de um modelo “híbrido” aqui chamado de modelo híbrido adaptativo por zonas (HAZ). Este modelo assumiu que o gaseificador é representado por zonas de dois tipos: uma dominada pela cinética química, representada por um modelo cinético, e outra onde a cinética química é rápida e as espécies químicas estão em equilíbrio químico, representada por um modelo de equilíbrio. Um critério de transição entre as zonas foi proposto através de um número de Damköhler (Da) que relaciona tempos de residência e de reação química. Desta forma, o modelo adapta-se conforme os processos dominantes em cada zona. Em um primeiro momento, um modelo de equilíbrio multifásico (EM) foi desenvolvido e aplicado para um estudo da cogaseificação de carvão mineral e biomassas disponíveis no Brasil. A seguir, o modelo HAZ foi construído através da técnica de rede equivalente de reatores químicos (ERN) a partir do modelo EM e de um modelo cinético, também desenvolvido neste trabalho. Uma metodologia de aplicação do modelo HAZ foi proposta, aplicada e validada para duas configurações de gaseificadores: dois casos de gaseificadores de biomassa em leito fluidizado borbulhante e um caso de gaseificador de carvão mineral em leito de arraste. Para os dois primeiros casos foi estimada que a transição ocorra para Da ≥ 10+5 e para o último caso; chegou-se a Da ≥ 10+3. A aplicação do modelo HAZ se mostrou satisfatória sendo que foi possível a redução do tempo computacional em pelo menos 40% com relação a uma abordagem puramente cinética. Cabe ressaltar ainda que o modelo HAZ possibilitou um maior entendimento físico e químico ao identificar os processos dominantes locais. / Gasification is a thermochemical conversion process consisting of partial oxidation of a fuel to convert it to a gas mixture (“syngas”). Generally, the gasification process modeling uses a kinetic detailed description, or approach it to a chemical equilibrium state. Both approaches have advantages and disadvantages, as well as limitations. The objective of this work was to develop a new phenomenological modeling of gasification processes through a “hybrid” model here called hybrid adaptive zone model (HAZ). This proposed modeling assumed the gasifier is represented by two types of zones: one dominated by chemical kinetics, represented by a kinetic model, and another where chemical kinetics is fast so chemical species are assumed in chemical equilibrium states, represented by an equilibrium model. A transition criterion between zones was defined by a Damköhler number (Da) which relates residence time and chemical reaction time. Therefore, the HAZ model can adapted according to the dominant processes in each zone. Firstly, a multi-phase equilibrium model (ME) was developed and applied to study the coal-biomass co-gasification of Brazilian sources. Hereafter, the HAZ model was built using the technique of equivalent reactor network (ERN) with the ME model and a kinetic model developed in this work. A methodology of use of the HAZ model was proposed, applied and validated for two configurations of gasifiers: two cases of biomass bubbling fluidized-bed gasifiers and one case of coal entrained-flow gasifier. In the first two cases the transition was estimated to occur on Da ≥ 10+5 and in the last case; we estimated on Da ≥ 10+3. The application of the HAZ model proved to be satisfactory since it could reduce the computation time by at least 40% compared to a pure kinetic approach. It should already be emphasized that the HAZ model allowed a better physical and chemical understanding of gasification by identifying the dominant local processes.

A gaseificação é um processo de conversão termoquímica que compreende a oxidação parcial de um combustível para convertê-lo em uma mistura gasosa (“syngas”). Geralmente a modelagem desses processos utiliza uma descrição cinética detalhada ou os aproximam ao equilíbrio químico. Ambas as abordagens têm vantagens e desvantagens, bem como limitações. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma nova modelagem fenomenológica de processos de gaseificação através de um modelo “híbrido” aqui chamado de modelo híbrido adaptativo por zonas (HAZ). Este modelo assumiu que o gaseificador é representado por zonas de dois tipos: uma dominada pela cinética química, representada por um modelo cinético, e outra onde a cinética química é rápida e as espécies químicas estão em equilíbrio químico, representada por um modelo de equilíbrio. Um critério de transição entre as zonas foi proposto através de um número de Damköhler (Da) que relaciona tempos de residência e de reação química. Desta forma, o modelo adapta-se conforme os processos dominantes em cada zona. Em um primeiro momento, um modelo de equilíbrio multifásico (EM) foi desenvolvido e aplicado para um estudo da cogaseificação de carvão mineral e biomassas disponíveis no Brasil. A seguir, o modelo HAZ foi construído através da técnica de rede equivalente de reatores químicos (ERN) a partir do modelo EM e de um modelo cinético, também desenvolvido neste trabalho. Uma metodologia de aplicação do modelo HAZ foi proposta, aplicada e validada para duas configurações de gaseificadores: dois casos de gaseificadores de biomassa em leito fluidizado borbulhante e um caso de gaseificador de carvão mineral em leito de arraste. Para os dois primeiros casos foi estimada que a transição ocorra para Da ≥ 10+5 e para o último caso; chegou-se a Da ≥ 10+3. A aplicação do modelo HAZ se mostrou satisfatória sendo que foi possível a redução do tempo computacional em pelo menos 40% com relação a uma abordagem puramente cinética. Cabe ressaltar ainda que o modelo HAZ possibilitou um maior entendimento físico e químico ao identificar os processos dominantes locais. / Gasification is a thermochemical conversion process consisting of partial oxidation of a fuel to convert it to a gas mixture (“syngas”). Generally, the gasification process modeling uses a kinetic detailed description, or approach it to a chemical equilibrium state. Both approaches have advantages and disadvantages, as well as limitations. The objective of this work was to develop a new phenomenological modeling of gasification processes through a “hybrid” model here called hybrid adaptive zone model (HAZ). This proposed modeling assumed the gasifier is represented by two types of zones: one dominated by chemical kinetics, represented by a kinetic model, and another where chemical kinetics is fast so chemical species are assumed in chemical equilibrium states, represented by an equilibrium model. A transition criterion between zones was defined by a Damköhler number (Da) which relates residence time and chemical reaction time. Therefore, the HAZ model can adapted according to the dominant processes in each zone. Firstly, a multi-phase equilibrium model (ME) was developed and applied to study the coal-biomass co-gasification of Brazilian sources. Hereafter, the HAZ model was built using the technique of equivalent reactor network (ERN) with the ME model and a kinetic model developed in this work. A methodology of use of the HAZ model was proposed, applied and validated for two configurations of gasifiers: two cases of biomass bubbling fluidized-bed gasifiers and one case of coal entrained-flow gasifier. In the first two cases the transition was estimated to occur on Da ≥ 10+5 and in the last case; we estimated on Da ≥ 10+3. The application of the HAZ model proved to be satisfactory since it could reduce the computation time by at least 40% compared to a pure kinetic approach. It should already be emphasized that the HAZ model allowed a better physical and chemical understanding of gasification by identifying the dominant local processes.