60ª Reunião Anual da SBPC
B. Engenharias - 1. Engenharia - 14. Engenharia MODELAGEM DE GASEIFICADOR PARA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO À  PARTIR DO BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR Douglas Alves Cassiano1 Alfredo José Alvim de Castro1 1. IPEN - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares INTRODUÇÃO: A gaseificação é um processo de conversão térmica de materiais que contenham carbono com quantidades controladas de oxidante em uma mistura gasosa contendo principalmente monóxido de carbono e hidrogênio. No presente trabalho, avalia-se a obtenção de hidrogênio à partir da gaseificação do bagaço de cana-de-açúcar com diferentes condições de alimentação de oxidante utilizando-se o software Aspen PlusR. O modelo foi construído e validado à partir de dados reais de utilização de bagaço de cana-de-açúcar em um gaseificador. Análises de sensibilidade do sistema quanto a quantidade de hidrogênio obtido e temperatura dos gases produzidos na faixa de gaseificação do sistema, ou seja acima de 900 K até o início da faixa de combustão do sistema. METODOLOGIA: Para a construção do modelo no software, o bagaço foi definido como sólido não-convencional, sendo a separação de seus constituintes efetuada segundo sua análise elementar. Adotou-se a modelagem do sistema por equilíbrio, ou seja a composição dos produtos foi efetuada pela minimização da energia livre de Gibbs do sistema utilizando-se o pacote de propriedades termodinâmicas Redlich-Kwong-Soave. Os balanços materiais e energéticos foram efetuados em análise de sensibilidade, variando-se a vazão mássica de ar para obtenção da fração molar de H2 nos produtos gasosos secos, sua vazão mássica e temperatura do sistema. O bagaço alimentado no sistema possuia HHV (High Heating Value) de 18200 kJ/kg e as seguintes características: Proximate Analysis (w%) Carbono fixo 14,0 Matéria volátil 78,6 Umidade 5,9 Cinzas 7,4 Ultimate Analysis (w%) Carbono 45,15 Hidrogênio 5,40 Oxigênio 41,80 Nitrogênio 0,20 Enxofre 0,02 Cloro 0,03 Cinzas 7,40 Bagaço e ar foram alimentados no sistema à 298 K e 700 mmHg, sendo a taxa de alimentação do bagaço de 39 kg/h e do ar variada para a análise de sensibilidade do sistema. Vapor de água também foi alimentado no sistema à taxa de 16 kg/h, à 655 K e 700 mmHg. RESULTADOS: A análise de sensibilidade apresentou os seguintes resultados: FAr (kg/h) FH2 (kg/h) xH2(base seca) T (K) 70 0,36 0,05 1017 100 0,69 0,07 1145 130 1,02 0,09 1244 160 1,25 0,09 1344 190 1,06 0,07 1484 220 0,59 0,04 1647 250 0,23 0,01 1788 280 0,00 0,00 1871 A fração molar de hidrogênio (xH2) é referente a mistura gasosa em base seca. CONCLUSÕES: Da análise de sensibilidade, percebe-se que para o sistema operando em torno de 1350 K, inicia-se a combustão e não mais a gaseificação do bagaço, pois o H2 começa a ser consumido. A melhor condição de obtenção de hidrogênio nas condições simuladas ocorre com o sistema alimentado com 160 kg/h de ar, recuperando-se em torno de 0,03 kg de H2/kg de bagaço. A simulação com o software Aspen PlusR apresentou-se como uma ferramenta interessante no auxílio da análise de condições operacionais do sistema, e de implementação razoavelmente rápida. Palavras-chave:  Gaseificador, Bagaço de cana-de-açúcar, Produção de hidrogênio E-mail para contato: docass@gmail.com