Oxidação e redução de poluentes em leito fluidizado - Monteiro, Tânia Vanessa Dias (2016)
O estudo das reações termoquímicas envolvendo CO2, O2, CO, carbonizados e sólidos de diferente natureza é um assunto com importância quer na área da conversão de combustíveis quer na área ambiental relativa à emissão de poluentes. No âmbito do trabalho realizado, foi efetuada uma análise bibliográfica sobre a gasificação de carbonizado em reator de leito fluidizado borbulhante tendo em vista o estudo cinético das reações heterogéneas envolvendo as condições referidas. Este trabalho surge ainda na continuidade de trabalhos anteriores experimentais sobre a cinética da reação de redução do CO2 com carvão vegetal (reação de Boudouard) variando a concentração do reagente e a tipologia do leito utilizado. Os ensaios experimentais foram realizados com misturas gasosas de concentrações de 5%, 10% e 20% de CO2 numa gama de temperaturas entre 680 e 930ºC na presença de cargas de aproximadamente 6 g de carbonizado, com granulometria entre 710 e 1000μm. O modelo de análise dos resultados experimentais obtidos compreende a avaliação do efeito do transporte difusivo e convetivo em leito fluidizado na camada limite das partículas, bem como, na determinação dos parâmetros cinéticos da reação química heterogénea de consumo de CO2 e formação de CO. A análise dos resultados obtidos mostra que a conversão de CO2 aumenta com a temperatura, sendo superior para as concentrações mais baixas. Os valores das resistências à transferência de massa demonstram que a resistência que mais contribui para as limitações da reação está associada à reação química heterogénea e ao transporte nos poros do carbonizado. A aplicação do modelo desenvolvido mostra que as velocidades de formação e desaparecimento de CO2 são tanto maiores quanto maior for a concentração do reagente e a temperatura do reator. As velocidades de desaparecimento do CO2 variam entre 1,35E-09 e 5,06E-07 molCO2·cmr -3·s-1 a 725ºC e a 977ºC respectivamente. Nestas condições, para uma cinética de primeira ordem, em leito de areia, a reação de Boudouard apresenta uma energia de ativação de 200 a 250 kJ.mol-1 e um fator pré-exponencial de 107 a 109 mf 3kgC -1s-1. O estudo preliminar da reação CO+O2 em leito fluidizado mostrou que a presença de cinzas de combustão de biomassa tende a reduzir a velocidade de reação, quando comparada com leito de areia. A substituição de leito de areia de quartzo por um leito com um conteúdo mais elevado de componentes ferromagnesianos mostrou que o desempenho em relação à velocidade das reações estudadas é sensivelmente idêntico. Concluindo, os leitos de cinzas têm um efeito catalítico nas reações com CO2, no entanto, no estudo da oxidação do CO este material teve um efeito inibidor da reação.