PARENTE, R. B. Desenvolvimento de reator poroso de gaseificação de biomassa líquida por oxidação parcial
aplicado ao glicerol. 2012. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-09-13T18:37:54Z
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Previous issue date: 2012 / The residual liquid biomass from agricultural and agroindustrial processes, in general
way, represents a renewable resource in significant amount, without an economically and
environmentally sustainable destination. For instance, the solution concerning glycerin stocks,
remaining from the vegetable oil transesterification for obtaining biodiesel, has been postponed
due to the lack of engineering alternatives appropriate to the proper utilization of this biomass.
Therefore, the development of a liquid biomass gasification reactor based on partial oxidation
has been initiated, where a non conventional combustion technology has been employed,
Filtration Combustion, as a design basis for the reactor conception, in which the reference
biomass used was glycerol. This work, eminently experimental, was carried out to build a
gasification reactor prototype, in laboratory scale, in which its burner is completely filled by
ceramic spheres of alumina (Al2O3), thus forming a inert porous matrix, which is partially
immersed in glycerol at its bottom end and which involves a heat exchanger installed at the top
of the reactor. The process is investigated to identify some key design features such as: reactor
operation limit in terms of fuel-air mixtures; occurrence of instability phenomena; combustion
wave propagation velocity; and influence of the main operation parameters, equivalence ratio,
fuel consumption rate, and air and water flow rates into the reaction. Although all
experimentation has been restricted to test the gasifier for the production of synthesis gas by
partial oxidation method, theoretical investigation was broader, comprising the autothermal
reforming. The experiments, supported by monitoring instruments and chromatographic analysis,
were supported by a theoretical study based on a simplified analytical model, considering the
global reaction of partial oxidation associated with water-gas shift reaction. Experimental results
have demonstrated the feasibility of the process, providing operational stability over a wide
range of equivalence ratio, and conversion efficiency (>20%) of glycerol to syngas, while
maintaining energy extraction from reaction. / A biomassa líquida residual de processos agrícolas e agroindustriais, em geral, representa
um recurso renovável em quantidade expressiva, sem uma destinação econômica e
ambientalmente sustentável. Como exemplo, a solução quanto aos estoques de glicerina,
resultante da transesterificação de óleos vegetais para obtenção do biodiesel, tem sido postergada
pela carência de alternativas de engenharia apropriadas ao aproveitamento adequado dessa
biomassa. Por essa razão, foi iniciado o desenvolvimento de um reator de gaseificação destinado
à biomassa líquida pela via da oxidação parcial, onde é empregada uma tecnologia de combustão
não convencional, a Combustão de Filtração, como base de projeto para a concepção do reator,
em que a biomassa de referência utilizada foi o glicerol (C3H8O3). Este trabalho, eminentemente
experimental, foi realizado com a construção de um protótipo de reator de gaseificação, em
escala de laboratório, em que seu queimador é preenchido completamente por esferas cerâmicas
de alumina (Al2O3), formando assim uma matriz porosa inerte, que fica parcialmente imersa no
glicerol na sua extremidade inferior e que envolve um trocador de calor instalado na parte
superior do reator. O processo é investigado no sentido de identificar algumas características
fundamentais de projeto, tais como: limite de operação do reator em termos de misturas arcombustível;
presença de fenômenos de instabilidade; velocidade de propagação da onda de
combustão; e influência dos principais parâmetros de operação, razão de equivalência, taxa de
consumo de combustível e vazões de ar e água na reação. Embora toda a experimentação tenha
se restringido a ensaiar o gaseificador para produção de gás de síntese pelo método da oxidação
parcial, a investigação teórica foi mais abrangente, englobando a reforma autotérmica. Os
experimentos, respaldados por instrumentos de monitoramento e análise cromatográfica, foram
apoiados por um estudo teórico a partir de um modelo analítico simplificado, com base na reação
global de oxidação parcial associada à reação de deslocamento água–gás. Resultados
experimentais demonstraram a viabilidade do processo, constatando estabilidade operacional em
ampla faixa de razão de equivalência, e eficiência de conversão (>20%) do glicerol em gás de
síntese, mantendo extração de energia da reação.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/3811 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Parente, Rafael Benevides |
| Contributors | Barcellos, William Magalhães |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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