Publicação
Dimensionamento de um reator de leito fluidizado borbulhante para produção de bio-óleo a partir da biomassa
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica | |
| datacite.subject.sdg | 09:Indústria, Inovação e Infraestruturas | |
| dc.contributor.advisor | Ribeiro, Albina Maria de Sá | |
| dc.contributor.advisor | Pimenta, Maria Paula Neto | |
| dc.contributor.author | FONSECA, DANIEL CARLOS | |
| dc.date.accessioned | 2026-09-16T15:32:26Z | |
| dc.date.available | 2026-09-16T15:32:26Z | |
| dc.date.issued | 2026-07-16 | |
| dc.description.abstract | Esta dissertação apresenta o dimensionamento de um reator de leito fluidizado borbulhante para a produção de bio-óleo a partir da pirólise rápida de biomassa de eucalipto. A motivação principal do trabalho insere-se no contexto da transição energética e da crescente necessidade de desenvolver tecnologias de conversão de biomassa capazes de produzir vetores energéticos renováveis com potencial para substituir, parcial ou totalmente, os combustíveis fósseis em aplicações de produção de calor e geração de energia. Num primeiro momento, procedeu-se à caracterização da biomassa, com particular enfoque no eucalipto, pela sua elevada disponibilidade em Portugal, produtividade florestal e ampla documentação na literatura. A biomassa é caraterizada em termos da sua composição elementar, da análise próxima, e das suas principais propriedades termoquímicas relevantes para processos de pirólise. Em seguida, foi efetuada uma revisão do estado da arte sobre a pirólise rápida de biomassa, os tipos de reatores mais utilizados e os fatores operacionais que influenciam os rendimentos em bio-óleo, carbonizado e gás. A parte central do trabalho é dedicada ao estudo da fluidização e ao dimensionamento de um reator de leito fluidizado borbulhante. Para tal foram aplicadas correlações empíricas com o objetivo de definir as condições de operação, nomeadamente a velocidade superficial do gás e de dimensionar os principais componentes do reator, incluindo a altura da zona do leito e o distribuidor de gás. Com base em balanços de massa e de energia, e depois de definidas todas as correntes do processo foi determinada a potência térmica requerida e definiu-se o aproveitamento energético dos produtos da pirólise. Os resultados obtidos indicaram que, para as condições de operação de 500 °C e uma alimentação de 2 kg/h de biomassa seca é necessário um caudal de azoto de 1,13 L/s pré aquecido a 500 °C. O diâmetro do reator foi fixado em 76 mm e tendo-se obtido uma altura da zona do leito entre 157 mm e 925 mm fixou-se para altura do reator 500 mm. O distribuidor foi dimensionado com 13 orifícios. De acordo com o balanço de energia obteve-se uma potência térmica de 2 kW, para manter as condições de operação, sendo também necessário 0,3 kW para pré aquecer o azoto. O estudo demonstra que o dimensionamento proposto é tecnicamente viável e que o reator de leito fluidizado borbulhante constitui uma solução com potencial para a valorização energética da biomassa de eucalipto, contribuindo para a diversificação das fontes de energia renovável e para a redução das emissões associadas ao uso de combustíveis fósseis. | por |
| dc.description.abstract | This dissertation presents the design of a bubbling fluidized bed reactor to produce bio-oil through the fast pyrolysis of eucalyptus biomass. The main motivation for this work lies within the context of the energy transition and the growing need to develop biomass conversion technologies capable of producing renewable energy carriers with the potential to partially or fully replace fossil fuels in heat and power generation applications. Initially, the biomass was characterized, with particular emphasis on eucalyptus due to its high availability in Portugal, high forest productivity, and extensive coverage in the scientific literature. The biomass was characterized in terms of its elemental composition, proximate analysis, and the main thermochemical properties relevant to pyrolysis processes. Subsequently, a review of the state of the art of fast biomass pyrolysis was conducted, covering the most used reactor technologies and the operational parameters that influence the yields of bio-oil, biochar, and gas. The core of this work is devoted to the study of fluidization and the design of a bubbling fluidized bed reactor. Empirical correlations were applied to define the operating conditions, particularly the superficial gas velocity, and to size the main reactor components, including the bed section height and the gas distributor. Based on mass and energy balances, and after all process streams had been defined, the required thermal power was determined, and the energy recovery potential of the pyrolysis products was assessed. The results obtained indicate that, for operating conditions of 500 °C and a feed rate of 2 kg/h of dry biomass, a nitrogen flow rate of 1.13 L/s preheated to 500 °C is required. The reactor diameter was fixed at 76 mm and, considering a calculated bed height ranging from 157 mm to 925 mm, a reactor height of 500 mm was selected. The gas distributor was designed with 13 orifices. According to the energy balance, a thermal power input of 2 kW is required to maintain the operating conditions, while an additional 0.3 kW is necessary to preheat the nitrogen stream. The study demonstrates that the proposed design is technically feasible and that the bubbling fluidized bed reactor represents a promising solution for the energy valorization of eucalyptus biomass. Its implementation may contribute to the diversification of renewable energy sources and to the reduction of greenhouse gas emissions associated with the use of fossil fuels. | eng |
| dc.identifier.tid | 204361451 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.22/32735 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.rights.uri | N/A | |
| dc.subject | Fast Pyrolysis | |
| dc.subject | Bubbling Fluidized Bed Reactor | |
| dc.subject | Bio-oil | |
| dc.subject | Eucalyptus | |
| dc.subject | Mass and Energy Balances | |
| dc.subject | Pirólise rápida | |
| dc.subject | Reator de leito fluidizado borbulhante | |
| dc.subject | Bio-óleo | |
| dc.subject | Eucalipto | |
| dc.subject | Balanços de massa e de energia | |
| dc.title | Dimensionamento de um reator de leito fluidizado borbulhante para produção de bio-óleo a partir da biomassa | por |
| dc.title.alternative | Design of a bubbling fluidized bed reactor for bio-oil production from biomass | eng |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.name | Mestrado em Engenharia Mecânica |