Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:22:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2013 / A gaseificação de resíduos agroindustriais tem sido apontada como uma alternativa viável de geração de energia, atuando ao mesmo tempo como solução para a disposição final destes rejeitos. Neste trabalho foi estudada a cinética da reação de gaseificação com CO2 de duas biomassas desta categoria, a saber, bagaço de maçã (BM) e borra de café (BC). Como primeira etapa, as duas amostras foram submetidas a uma pirólise lenta em um reator de quartzo tubular de leito fixo, em atmosfera de N2, com taxa média de aquecimento de 11,7 °C·min-1 e tempo de residência de 60 minutos em 600 °C. O BM foi submetido também a uma pirólise rápida, onde a taxa média de aquecimento aplicada foi de 227,9 °C·min 1, e o tempo de residência foi de 15 minutos em 900 °C. A etapa de gaseificação dos resíduos carbonosos (chars) foi realizada em um reator diferencial, em condições onde se determinou, experimentalmente, que o regime era controlado pela reação química, ou seja, fluxo de CO2 de 200 mL·min-1, tamanho de partícula menor do que 106 m e massa de 12 mg. As reações foram conduzidas isotermicamente em um analisador termogravimétrico nas temperaturas de 760, 810 e 855 °C, em pressão atmosférica. Os resultados apresentaram uma reatividade maior para o bagaço de maçã em relação à borra de café, o que foi atribuído ao efeito catalítico do potássio, presente em grande quantidade no BM. Entre os chars de bagaço de maçã, a reatividade maior foi alcançada para o produto da pirólise rápida, como consequência das alterações estruturais propiciadas pelas condições operacionais aplicadas. Quatro modelos cinéticos foram ajustados aos dados experimentais da gaseificação, entre ele três teóricos: Modelo Homogêneo (MH), Modelo do Núcleo Não Reagido (MNNR) e Modelo de Poros Randômicos (MPR); e um semiempírico: Modelo de Poros Randômicos Modificado (MPRM). A ordem obtida de melhor predição foi MPRM > MPR > MNNR > MH. Os parâmetros cinéticos calculados ficaram dentro da faixa encontrada na literatura, com as energias de ativação variando entre 147,1 e 190,4 kJ·mol-1, e os fatores pré-exponenciais entre 7,8·104 e 2,2·107 min 1.<br> / Abstract : The gasification of agro-industrial residues has been identified as a viable alternative for energy generation, acting, at the same time, as a solution for the final disposal of these wastes. In the present work, the gasification kinetics of two biomasses, namely apple pomace (AP) and spent coffee grounds (SCG), with CO2 was investigated. As a first step, the slow pyrolysis of AP and SCG took place in a fixed-bed tubular quartz reactor under N2, with average heating rate of 11.7 °C·min-1 and a residence time of 60 min at 600 °C. A fast pyrolysis of AP was also performed, where the average heating rate applied was 227.9 °C·min 1, and the residence time was 15 min at 900 °C. The CO2 gasification of the carbonaceous residues (chars) was conducted in a differential reactor under conditions where it was determined experimentally that the system was in the kinetically controlled regime, ie., flow of 200 ml·min-1, particle diameter smaller than 106 m and amount of sample around 12 mg. The reactions were carried out isothermally in a thermo-gravimetric analyzer at temperatures of 760, 810 and 855 °C, at atmospheric pressure. The results showed a greater reactivity to apple pomace in relation to spent coffee grounds, which was attributed to the catalytic effect of potassium, present in large amounts in AP. Among the chars of apple pomace, the greater reactivity was achieved for the product of fast pyrolysis, as a consequence of structural changes due to operating conditions applied. Four kinetic models were fitted to experimental data of gasification, among them three theoretical: Volume-Reaction Model (VRM), Shrinking Core Model (SCM) and Random Pore Model (RPM); and one semi-empirical: Modified Random Pore Model (MRPM). The best fit order obtained was MRPM > RPM > SCM > VRM. The kinetic parameters calculated were within the range found in the literature, with activation energies varying between 147.1 and 190.4 kJ·mol-1, and the pre-exponential factors between 7.8·104 and 2.2·107 min-1.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/106789 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Pacioni, Tatiana Ramos |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, José, Humberto Jorge |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 134 p.| il., tabs., grafs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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