Gasificação de carbonizados em leito fluidizado - Pereira, Susana Cristina Marques (2013)
Este trabalho é resultado de um conjunto de pesquisas relacionadas com a gasificação de carbonizados em leito fluidizado borbulhante. Em particular, foi estudada a cinética da reação heterogénea de redução do CO2 com carbonizados (Boudouard reaction), tendo em vista a determinação das características cinéticas da reação. O trabalho efetuado incluiu uma análise bibliográfica das reações heterogéneas de gasificação de carvões, o ensaio de um reator laboratorial de leito fluidizado e a aplicação de um modelo teórico aos resultados experimentais obtidos. As condições de ensaio incluíram misturas gasosas contendo CO2 a 5 e 21 (% v/v), granulometrias de carbonizado entre 355-2800 μm e temperaturas na gama 580 a 930ºC. O modelo cinético global permitiu o avaliar as limitações cinéticas e difusionais, associadas à camada limite das partículas e à hidrodinâmica do leito fluidizado, e determinar a constante cinética (em massa) de primeira ordem da reação química heterogénea (k1). Verificou-se que é a velocidade média de reação química heterogénea que controla o processo e que as resistências são maiores para temperaturas mais baixas e granulometrias maiores. De um modo geral pode concluir-se que a reação de gasificação de carbonizado com CO2 é tanto mais rápida quanto mais elevada for a temperatura e menor a granulometria. A análise SEM mostrou que a reação de gasificação ocorre essencialmente na superfície externa. No entanto, o fator de eficiência sugere a difusão do reagente gasoso na matriz porosa e daí a contribuição da área superficial interna para a reação química. Numa análise de sensibilidade, o fator de eficiência mostrou-se sensível ao raio de poros, mas não parece explicar as discrepâncias entre o modelo e as observações. O aumento da concentração de CO2 de gasificação de 5 para 21% parece evidenciar uma redução na velocidade de reação, e apoiar a ideia de que a presença de CO inibe a reação de gasificação de carbonizado com CO2.