Desenvolvimento de uma unidade pirolítica com reator de cilindro rotativo: obtenção de bio-óleo

The demand for alternative sources of energy drives the technological development so that many fuels and energy conversion processes before judged as inadequate or even non-viable, are now competing fuels and so-called traditional processes. Thus, biomass plays an important role and is considered one of the sources of renewable energy most important of our planet. Biomass accounts for 29.2% of all renewable energy sources. The share of biomass energy from Brazil in the OIE is 13.6%, well above the world average of participation. Various types of pyrolysis processes have been studied in recent years, highlighting the process of fast pyrolysis of biomass to obtain bio-oil. The continuous fast pyrolysis, the most investigated and improved are the fluidized bed and ablative, but is being studied and developed other types in order to obtain Bio-oil a better quality, higher productivity, lower energy consumption, increased stability and process reliability and lower production cost. The stability of the product bio-oil is fundamental to designing consumer devices such as burners, engines and turbines. This study was motivated to produce Bio-oil, through the conversion of plant biomass or the use of its industrial and agricultural waste, presenting an alternative proposal for thermochemical pyrolysis process, taking advantage of particle dynamics in the rotating bed that favors the right gas-solid contact and heat transfer and mass. The pyrolyser designed to operate in a continuous process, a feeder containing two stages, a divisive system of biomass integrated with a tab of coal fines and a system of condensing steam pyrolytic. The prototype has been tested with sawdust, using a complete experimental design on two levels to investigate the sensitivity of factors: the process temperature, gas flow drag and spin speed compared to the mass yield of bio-oil. The best result was obtained in the condition of 570 oC, 25 Hz and 200 cm3/min, temperature being the parameter of greatest significance. The mass balance of the elementary stages presented in the order of 20% and 37% liquid pyrolytic carbon. We determined the properties of liquid and solid products of pyrolysis as density, viscosity, pH, PCI, and the composition characterized by chemical analysis, revealing the composition and properties of a Bio-oil.A demanda por fontes alternativas de energia impulsiona o desenvolvimento tecnológico de tal forma que muitos combustíveis e processos de conversão energética, antes julgada como inadequados ou mesmo inviáveis, são agora concorrentes de combustíveis e processos ditos tradicionais. Assim, a biomassa exerce um papel relevante, sendo considerada uma das fontes de energia renovável mais importante de nosso planeta. A biomassa contribui com 29,2 % de todas as fontes renováveis de energia. A participação de energia de biomassa do Brasil na OIE é de 13,6 %, sendo bem superior a média mundial de participação. Vários tipos de processos de pirólise vêm sendo estudados nos últimos anos, destacando-se o processo de pirólise rápida de biomassa para obtenção de Bio-óleo. Os processos contínuos de pirólise rápida, mais investigados e aprimorados são os de leito fluidizado e leito ablativo, entretanto vem sendo estudados e desenvolvidos outros tipos, visando obter um bio-óleo de melhor qualidade, com maior produtividade, menor consumo de energia, maior estabilidade e confiabilidade de processo e menor custo de produção. A estabilidade do produto Bio-óleo é fundamental para a concepção de dispositivos consumidores, tais como queimadores, motores de pistão e turbinas. O presente estudo foi motivado para a produção de Bio-óleo, através da conversão da biomassa vegetal ou do aproveitamento de seus resíduos industriais e agrícolas, sendo apresentada uma proposta alternativa de processo de pirólise termoquímica, aproveitando a vantagem dinâmica das partículas no leito rotativo o que favorece a razão de contato gás-sólido e a transferência de calor e massa. O pirolisador foi projetado para operar em processo contínuo, contendo um alimentador de dois estágios, um sistema desagregador da biomassa integrado com um separador de finos de carvão e um sistema de condensação de vapores pirolíticos. O Protótipo foi submetido a ensaios com serragem de madeira, utilizando um planejamento experimental completo em dois níveis para investigar a sensibilidade dos fatores: temperatura do processo, fluxo de gás de arraste e velocidade de centrifugação em relação ao rendimento mássico de Bio-óleo. O melhor resultado foi obtido na condição de 570 oC, 25 Hz e 200 cm3/min, sendo a temperatura o parâmetro de maior significância. O balanço Tese de Doutorado PPGCEP/UFRN Lúcio Ângelo de Oliveira Fontes vi de massa elementar das fases apresentou da ordem de 20 % liquidos pirolíticos e 37 % de carvão. Foram determinadas as propriedades dos produtos líquidos e sólidos da pirólise como densidade, viscosidade, pH, PCI, sendo a composição caracterizada através análise química, revelando as propriedades e composição de um Bio-óleo