Aspectos fluidodinâmicos de misturas binárias de resíduo de tabaco e areia em leito fluidizado

Currently seeking new forms to meet the world\'s energy needs and biomass is an alternative to supply as a source of renewable energy and cleaner. The fluidized bed reactors are widely used for the production of fuel gas, syngas and products such as methanol, bio-oil, etc. Due to its good gas-solid contact, high rates of heat and mass transfer, the beds fludizeds options has become effective for the realization of fast pyrolysis because they favor the physical and chemical processes that occur during pyrolysis. In the fast pyrolysis of biomass in bubbling fluidized bed, the sand is used to ensure homogeneity of mixing and high heat transfer coefficients. These characteristics are fundamental to the kinetics of thermal decomposition of biomass. The fluidization of mixtures of sand and biomass is characterized by particles of different shapes, sizes, densities and compositions (amount of each solid). Therefore this work was to study the fluid-dynamic behavior of the fluid and particles within the bed, and the main objective to determine the minimum fluidization velocities of binary mixtures of biomass and inert. We investigated the fluid dynamics of mixtures of particles fluidized in order to determine an initial composition which mitigates the segregation effect. The segregation is characterized by the difference of the terminal velocity of the particles that make up the mixture, a fact that may occur due to the difference of densities and particle sizes. Therefore, experiments with mixtures of biomass and inert were conducted by varying the composition of biomass and the main fluid dynamic information were measured. The materials used were the work of the stalk of tobacco dust and sand Brazilian standard normal (IPT). Regarding the parameters studied in the fluid dynamics of mixtures, the experiments allowed a better understanding of the mechanisms of segregation. Overall, in all mixtures used in the experiments we observed a concentration of inert along the bottom, whereas the biomass, less dense, concentrated mainly at the top of the annular region. As for the percentage by weight of biomass, which in the experiments were 5, 10 and 15%, it was observed that for mixtures with 15% of biomass is the formation of preferential channels, packing the bed and the presence of bubbles. The minimum fluidization velocities of these binary mixtures were obtained experimentally and the values were compared with some correlations reported in the literature.Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisMestre em Engenharia QuímicaAtualmente buscam-se novas formas para suprir as necessidades energéticas do planeta e a biomassa é uma das alternativas para abastecimento como fonte de energia renovável e mais limpa. Os reatores de leito fluidizado são amplamente utilizados para a produção de gás combustível, gás de síntese e produtos como metanol, bio-óleo, etc. Por apresentar bom contato gás-sólido, altas taxas de transferência de calor e massa, os leitos fluidizados tem se tornado opções eficientes para a realização da pirólise rápida, pois favorecem os processos físico-químicos que ocorrem durante a pirólise. Na pirólise rápida de biomassas em leito fluidizado borbulhante, o inerte (areia) é utilizado para garantir maior homogeneidade da mistura e elevados coeficientes de transferência de calor. Essas características são fundamentais para a cinética de decomposição térmica da biomassa. A fluidização de misturas de areia e biomassa é caracterizada por partículas de diferentes formas, tamanhos, densidades e composições (quantidade de cada sólido). Portanto, este trabalho teve como objetivo estudar o comportamento fluidodinâmico do fluido e das partículas no interior do leito, e como objetivo principal determinar as velocidades de mínima fluidização das misturas binárias de biomassa e inerte. Foi investigada a fluidodinâmica de misturas de partículas em leito fluidizado, a fim de determinar uma composição inicial em que atenue o efeito de segregação. A segregação é caracterizada pela diferença da velocidade terminal das partículas que compõem a mistura, fato esse que pode ocorrer devido à diferença de densidades e tamanhos das partículas. Portanto, experimentos com misturas de biomassa e inertes foram realizados, variando a composição de biomassa e as principais informações fluidodinâmicas foram medidas. Os materiais utilizados no trabalho desenvolvido foram pó do talo de tabaco e a areia normal padronizada brasileira (IPT). Em relação aos parâmetros estudados na fluidodinâmica de misturas, os experimentos possibilitaram uma melhor compreensão dos mecanismos de segregação. De forma geral, em todas as misturas utilizadas nos experimentos observou-se uma concentração de inerte no fundo do leito, enquanto que a biomassa, menos densa, se concentrou preferencialmente na região superior da região anular. Quanto à porcentagem de biomassa em peso, que nos experimentos foram de 5, 10 e 15%, observou-se que para misturas com 15% de biomassa ocorre a formação de canais preferenciais, empacotamento do leito e a presença de slugging. As velocidades mínimas de fluidização dessas misturas binárias foram obtidas experimentalmente e os valores foram confrontados com algumas correlações reportadas na literatura