Gaseificação de madeira em gaseificador co-corrente para produção de gas de medio poder calorifico e gas de sintese

Orientador : João A.F. Rocha PereiraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de CampinasResumo: O gaseificador de leito fixo co-corrente e considera do um dos mais adequados para gaseificar madeira uma vez que produz um gás com baixo teor de alcatrões. No entanto, entre os diversos processos propostos para produção de gás de síntese e gás de médio poder calorífico são poucas as referências a utilização desse tipo de gaseificador. No presente trabalho é feito um estudo detalhado das variáveis operacionais do gaseificador co-corrente tendo em vista fundamentalmente a produção de gás de síntese de metanol e gás de médio poder calorífico a partir da madeira. Utilizou-se nos ensaios de gaseificação os seguintes agentes de gaseificação: ar enriquecido com oxigênio, oxigênio puro e misturas de oxigênio e vapor. Foram estudados os efeitos da umidade da madeira assim como da vazão e composição do agente de gaseificação sobre a taxa e eficiência de gaseificação e composição, poder calorífico inferior e temperatura adiabática de chama do gás. Um gás com poder calorífico inferior (PCI) entre 2300 e 2600 Kcal/Nm³ (base seca) foi obtido utilizando-se oxigênio puro. Utilizando-se ar enriquecido até 35-45% em volume de 02 obteve-se um gás com PCI entre 1700 e 1900 Kcal/Nm³. Gaseificando-se com oxigênio e vapor obteve-se um gás de síntese com relação H2/C0 igual a 2,0. Um modelo termodinâmico do processo de gaseificação foi desenvolvido e os resultados dos cálculos de equilíbrio mostraram-se compatíveis com os resultados experimentais. Finalmente, as condições Ótimas de operação de gaseificador para produção de gás de síntese e gás de médio poder calorífico são analisadas e discutidasAbstract: Due to its characteristics of producing a low tar content gas, the fixed-bed co-current gasifier is considered as the most adequated for wood gasification. The use of this gasifier has been recommended and proposed for the production of syngas and medium heat value (MHV) gas, however few references to the use of the co-current gasifier are found in the literature. The present work was undertaken to carry out a detailed study of the operational variables of the co-current gasifier, with the objective of producing methanol syntesis gas or MHV gas from wood. Air enriched with oxygen, pure oxygen and oxygen/steam mixtures were used as gasification agents. Wood moisture, flow rate and composition of the gasification agents were varied and its effects on the gasification rate, energy convertion efficiency, gas composition and lower heating value and adiabatic flame temperature of the gas were studied in detail. The results show that gas with a lower heating value between 9600 and 10800 KJ/m3 (dry basis) is obtained when pure oxygen is used. Air enriched with oxygen (35 to 40% by volume) permits to obtain a gas with a lower heating value in the range of 7100 to 7900 KJ/m3. A syngas with a H2/C0 ratio of 2.0 is obtained when the gasification agent in composed of oxygen and steam mixtures. The optimum operational conditions of the gasifier for syngas and MHV gas production are analysed and discussed. Finally, a thermodynamic model of the gasification process is developed, and the results based on the chemical equilibrium at the reduction zone are found to be compatible with the experimental resultsDoutoradoDoutor em Engenharia Mecânic