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Estudo da cogasificação de glicerol e gordura num reator de leito fixo

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Abstract(s)

Em Portugal foram produzidas em 2019 mais de 39 mil toneladas de glicerol bruto, subproduto da indústria de produção de biodiesel. O glicerol bruto produzido neste processo tem baixa pureza e o processo de purificação do mesmo não é economicamente viÔvel. A indústria dos curtumes produz também quantidades considerÔveis de resíduos, sendo um deles a raspa tripa onde cerca de 40% é gordura animal que tem baixo valor, correspondendo a mais de 2000 toneladas em 2019. Este trabalho surge, portanto, com o intuito de encontrar uma solução para estes subprodutos/resíduos através de um processo de conversão termoquímica. Neste trabalho foi estudada a cogasificação de glicerol bruto tratado e gordura animal usando vapor de Ôgua como agente gasificante. A amostra de glicerol foi previamente caracterizada, sendo a caracterização da amostra de gordura parte deste trabalho. O processo de gasificação foi estudado utilizando uma mistura com 59% de glicerol, 3% de gordura e o restante Ôgua e foram realizados ensaios às temperaturas de 700 ºC e 750 ºC. Os ensaios foram realizados em reator de leito fixo usando como leito de partículas alumina ativada e um catalisador: a dolomite. O gÔs de produção foi quantificado e analisado, por cromatografia gasosa, obtendo-se com dolomite entre 48% e 47% de H2, cerca de 13% de CO, 11 % de CH4 e teor de CO2 entre 30% e 27%. Com alumina obteve-se entre 34% e 37% de H2, CO entre 48% e 45%, 12% de CH4 e 6% de CO2. O desempenho do processo de cogasificação foi avaliado usando os seguintes indicadores: rendimento de produção de gÔs, poder calorífico superior, eficiência de produção de gÔs frio, eficiência de conversão de carbono, eficiência de conversão de hidrogénio, razão de hidrogénio/monóxido de carbono, rendimento de produção fase gasosa e condensados. Os resultados obtidos mostraram que a composição do gÔs de produção é bastante influenciada pelo material do leito utilizado. Usando dolomite como catalisador, o gÔs produzido é rico em H2 e CO2, enquanto que usando a alumina como leito de partículas se obteve um gÔs de produção com elevado teor de CO e menos teor de H2, quando comparado com a situação anterior. Trabalhando com a dolomite obtiveram-se caudais superiores de gÔs em ambas as temperaturas testadas. Os resultados mostram também, que de forma geral, os parâmetros de gasificação aumentam com a temperatura. Nos ensaios realizados com a alumina obteve-se um gÔs de produção com maior conteúdo energético (PCS) devido à composição de gÔs obtida. Com a dolomite obteve-se caudal molar de gÔs, 0,044 mol/min a 700 ºC e 0,052 mol/min a 750 ºC, os resultados obtidos para a alumina não foram conclusivos mas sempre inferiores. O rendimento de produção de gÔs foi de 0,80 m3 /kg a 700 ºC e 0,91 m3 /kg a 750 ºC com dolomite. Com alumina, não se obteve valores concordantes. A eficiência de produção de gÔs frio foi de 60,47% a 700 ºC e 70.59% a 750 ºC para a dolomite. Com alumina, os valores obtidos não foram conclusivos. A eficiência de conversão de carbono obtida com a dolomite foi de 51,55% a 700 ºC e 57,96% a 750 ºC. Com a alumina também não foi possível obter dados concordantes para este indicador. A eficiência de conversão de hidrogénio com a dolomite foi de 35,55% a 700 ºC e de 40,89% a 750 ºC. Com a alumina os valores não permitiram obter devido à elevada flutuação. A razão de H2/CO obtida com a dolomite foi de 3,96 a 700 ºC e 3,50 a 750 ºC e com a alumina obteve-se valores consideravelmente inferiores, 0,72 a 700 ºC e 0,83 a 750 ºC Quanto ao rendimento de produção de fases, obteve-se 42,16% de gÔs e 62,86% de condensado a 700 ºC e 46,98% de gÔs e 53,23% de condensado a 750ºC.
In Portugal more than 39 thousand tons of crude glycerol were produced in 2019, a by-product of the biodiesel production industry. The crude glycerol produced in this process has low purity and its purification process is not economically viable. The tanning industry also produces considerable amounts of waste, one of which is the hide fleshing where about 40% is fat animal that has low value, corresponding to more than 2000 tons in 2019. This work arises, therefore, to find a solution to these by-products/wastesthrough a thermochemical conversion process. In this work, the cogasification of treated crude glycerol and animal fat was studied using steam as the gasifying agent. The glycerol sample was previously characterized, the characterization of the fat sample was part of this work job. The gasification process was studied using a mixture with 59% of glycerol, 3% of fat and the remaining water and tests were carried out at 700 ĀŗC and 750 ĀŗC. The tests were carried out in a fixed bed reactor using as particle bed activated alumina and a catalyst: dolomite. The producer gas was quantified and analyzed by gas chromatography, obtaining, with dolomite between 48% and 47% of H2, about 13% of CO, 11% of CH4 and CO2 content between 30% and 27%. With alumina the obtained gas had between 34% and 37% of H2, CO between 48% and 45%, 12% of CH4 and 6% of CO2. The performance of the cogasification process was assessed using the following indicators: dry gas yield, higher heating value, cold gas efficiency, carbon conversion efficiency, hydrogen conversion efficiency, hydrogen/carbon monoxide ratio, gas and condensate phase production yield. The results showed that the composition of the producer gas is quite influenced by the bed material used. Using dolomite as catalyst, the producer gas is rich in H2 and CO2, while using alumina as particle bed, a gas with a high CO content and less H2 was obtained when compared to the previous situation. Working with dolomite higher gas flow rates were obtained at both temperatures tested. The results also show that, in general, the gasification parameters increase with temperature. In the tests carried out with alumina, a producer gas higher higher heating value (HHV) was obtained, due to the gas composition characteristics. With dolomite, molar gas flows of 0.044 mol/min at 700 ĀŗC and 0.052 mol/min at 750 ĀŗC were obtained and the results obtained for alumina were not conclusive but always inferior. The dry gas yield was 0.799 m3 /kg at 700 ĀŗC and 0.917 m3 /kg at 750 ĀŗC with the dolomite bed. With alumina bed material, no conclusive results were obtained. The cold gas efficiency was 60.47% at 700 ĀŗC and 70.59% at 750 ĀŗC for dolomite. With alumina, the obtained values were not conclusive. The carbon conversion efficiency obtained with dolomite was 51.55% at 700 ĀŗC and 57.96% at 750 ĀŗC. With alumina it was also not possible to obtain conclusive data for this indicator. The efficiency of hydrogen conversion with dolomite was 35.55% at 700 ĀŗC and 40.89% at 750 ĀŗC. For the results obtained with alumina no conclusions could be drawn due to high fluctuation of the results. The H2/CO ratio obtained with dolomite was from 3.96 at 700 ĀŗC and 3.50 at 750 ĀŗC .With alumina considerably lower values were obtained, 0.72 at 700 ĀŗC and 0.83 at 750 ĀŗC. For the tests performed at 700ĀŗC a gas phase yield of 42.16% and a liquid phase yield of 62.86% were obtained. At 750ĀŗC the gas phase yield was 46.98% and liquid phase yield was 53.23%.

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Glicerol Gordura Gasificação Dolomite Alumina Glycerol Fat Gasification

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