Modelagem termodinâmica do processo de gaseificação : modelos de equilíbrio e semi-equilíbrio

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Cho, João Daniel
• Orientador(a): Garrido Gallego, Antonio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do ABC
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Energia
• Link de acesso: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=108562&midiaext=75382; http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=108562&midiaext=75382/index.php?codigo_sophia=108562&midiaext=75381

A gaseificação é o processo de conversão termoquímica de um combustível sólido em um gasoso, produzindo o chamado gás de síntese a partir da sua combustão incompleta. O caráter energético do gás de síntese provém das parcelas metano (CH4), monóxido de carbono (CO), hidrogênio (H2) presentes, permitindo assim a utilização de resíduos sólidos para produção de um gás combustível, possibilitando sua melhor valoração em energia (waste-to-energy) com a sua utilização em ciclos de potência mais eficientes a partir de ciclos combinados e ganhos ambientais com esta conversão. Também há sua valoração para síntese de outros produtos químicos (waste-to-products) com maior valor agregado. Este trabalho tem como objetivo o estudo do processo de gaseificação, culminando na criação de modelos termodinâmicos para a descrição e predição deste fenômeno. Para isso foi realizada uma revisão bibliográfica, na qual foi feito um levantamento dos principais mecanismos descritivos do processo, principais aspectos relevantes de influência, parâmetros de análise e configurações dos principais gaseificadores utilizados atualmente. Também foram avaliados os modelos utilizados na literatura para descrição do processo, que dentre os quais escolheu-se metodologias baseadas na condição de equilíbrio químico para este trabalho. Estas metodologias utilizaram o chamado modelo estequiométrico e não-estequiométrico que se baseiam na condição supracitada. Foram identificadas deficiências quanto a previsão do gás de síntese resultante dos modelos propostos quando comparadas a dados experimentais levantados na literatura. Estas derivam principalmente da não representação de alguns fatores cinéticos, principalmente no tocante ao fenômeno de decomposição térmica no processo de gaseificação. Para contornar estas limitações, a introdução de correlações externas se mostra uma ferramenta comumente utilizada na bibliografia. Assim, foi analisada a inclusão de correlações para a previsão das parcelas de CO2, H2 e CH4, e uma função para a previsão de carbono não convertido (coque). Esta última se mostrou fundamental para uma melhor acurácia da previsão do poder calorífico do gás de síntese pelos modelos propostos.