ESTUDO FLUIDODINÂMICO EM REATOR DE LEITO BORBULHANTE UTILIZADO NA GASEIFICAÇÃO DE CARVÃO MINERAL

Resumo

O carvão mineral é o combustível fóssil com maior disponibilidade, estima-se que as reservas comprovadas são suficientes para atender o consumo mundial atual por mais duzentos anos (WCA,2019). O uso mais limpo para esse combustível é a gaseificação gaseificação pode ser definida como um conjunto de reações gás-sólido e gás-gás do combustível (carvão ou biomassa) na presença de oxigênio subestequiométrico e vapor dágua, com a finalidade de gerar gás combustível composto prioritariamente de monóxido de carbono e gás hidrogênio, o qual recebe o nome de syngas. Um parâmetro importante para a realização da operação de gaseificação é o estudo da curva fluidodinâmica, uma vez que é necessário se conhecer a faixa de trabalho do equipamento para manter o regime de fluxo borbulhante. Devido a dificuldade de estudos fluidodinâmicos em gaseificadores, há uma carência de resultados práticos na literatura.O objetivo do estudo é obter a curva fluidodinâmica do leito de partículas, usado como agente de fluidização, e com esse parâmetro estabelecer a faixa de operação de uma planta semi-piloto de gaseificação de carvão mineralO estudo foi desenvolvido no reator de gaseificação do Laboratório de Energia e Carboquímica (LEC), da Universidade Federal do Pampa - Campus Bagé, com capacidade de alimentação de 10 kg/h de carvão mineral, utilizando como material inerte areia de quartzo 40/50 que tem a finalidade de transferir energia térmica para o leito, além de manter o regime de fluxo borbulhante. Inicialmente foi realizado ensaio com o leito vazio para descontar a perda de carga do equipamento. Posteriormente foi analisado o comportamento fluidodinâmico da areia, a temperatura ambiente e na temperatura de 328°C. Os dados de temperatura e pressão foram coletados por 2 termopares e 2 transdutores de pressão, ao longo do reator e registrados on line por um software de supervisão de dados. A partir desse estudo, obteve-se as curvas fluidodinâmicas do leito borbulhante tanto em temperatura ambiente quanto com aquecimento e, através delas foi possível determinar os valores de vazões nominal de ar para mínima fluidização de 4,75 Nm³/h e de 0,75 Nm³/h, respectivamente. Esses valores mostram as vazões em que o leito deixa de se comportar como leito fixo e passa ao comportamento fluidizado. Os resultados do estudo fluidodinâmico da planta semi-piloto de gaseificação de carvão mostraram que a fluidização do leito de partículas aquecido iniciou em vazões de ar relativamente baixas (0,75Nm³/h). Desse modo, é possível operar o gaseificador em regime de leito fluidizado para vazões baixas, sendo o ideal para a operação de gaseificação, uma vez que um dos requisitos para a formação de syngas é o uso de vazões baixas de ar a fim de se obter oxigênio em quantidade subesquiométrica na reação. WCA, World Coal Association.(2019), Disponível em: < https://www.worldcoal.org/coal/wherecoal-found/> Acesso em 25 de agosto de 2019, 13:54.