Author(s): Carneiro, Tiago Duarte Leal
Date: 2015
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/15385
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia do ambiente; Biomassa; Combustão em leito fluidizado; Dióxido de carbono
Este trabalho respeita ao estudo comparado das reações de oxidação do CO e CH4 em condições homogéneas e catalíticas em leito fluidizado, considerando diferentes condições estequiométricas, temperaturas e materiais constituintes do leito: areia siliciosa, leito preparado por trituração de rocha ígnea ferromagnesiana e cinzas da biomassa derivadas da combustão da biomassa em leito fluidizado), Os principais parâmetros que condicionam a distribuição de produtos de reação são a estequiometria, a temperatura e a natureza dos reagentes. Nas diferentes estequiometrias, a reação homogénea do CO+O2 mostra um forte efeito da temperatura: a velocidade de reação sofre um grande incremento, acima dos 800ºC com conversão quase total do reagente limitante, observando-se um pequeno aumento da temperatura. Para a reação homogénea de CH4+O2, observou-se um grande aumento da temperatura do reator e conversão acima dos 650ºC, num processo que se revelou ser experimentalmente mais difícil de analisar. O efeito da areia siliciosa na conversão de CO traduziu-se no aumento da velocidade de reação a cerca de 700ºC, significando um efeito catalítico positivo do leito nas diferentes condições de estequiometria. Este mesmo padrão foi também observado para os leitos de material ferromagnesiano e de cinzas, no que respeita à conversão de CO. Na reação homogénea de oxidação de CH4 verificou-se emissão de CO em condições subestequiométricas, acima de 680ºC e que a presença de leito tende a inibir esta formação de CO. Em condições sobreestequiométricas a presença de leito inibe a formação de CO. Na presença de CH4 ocorre um efeito de aumento de temperatura significativo (tendo atingido 1100ºC na presença do leito de cinzas, mas em condições sobreestequiométricas), já que em condições subestequiométricas a elevação de temperatura não foi tão pronunciada. Em condições homogéneas subestequiométricas a oxidação de CH4 é reduzida a temperaturas inferiores a 880ºC, sendo que na presença de leito ferromagnesiano na condição subestequiométrica observa-se a ocorrência de um máximo de CO a 950ºC. Nas mesmas condições de ensaio, o comportamento dos diferentes leitos não evidencia diferenças significativas entre si no âmbito dos diferentes parâmetros estudados.
The present work concerns the comparative study of the oxidation reactions of CO and CH4 in homogeneous and catalytic conditions in the fluidized bed considering different stoichiometric conditions, temperatures and constituents of the bed material: silica sand prepared site by grinding ferromagnesian igneous rock and ash from biomass derived from combustion of biomass in fluidised bed). The main parameters that influence the distribution of reaction products are stoichiometry, temperature and nature of the reactants. In different stoichiometry, the homogeneous reaction of CO + O2 shows a strong effect of temperature: the reaction rate suffers a big increase, up from 800 ° C with almost total conversion of the limiting reagent, observing a small increase in temperature. To the homogeneous reaction CH4 + O2, there was a large increase in the reactor temperature and conversion above 650 ° C, a process that proved to be experimentally more difficult to analyse. The effect of silica sand in CO conversion resulted in an increased reaction rate at about 700 ° C, meaning a positive catalytic effect bed under different conditions of stoichiometry. This same pattern was observed for the ferromagnesian bed material and ash, as regards the CO conversion. In homogeneous oxidation reaction of CH4 was found CO formation at sub stoichiometric conditions, above 680ºC, and that the presence of this bed tends to inhibit CO formation. In the presence of highest oxygen conditions, bed material inhibit the formation of CO ,. In the presence of CH4 occurs a significant temperature increase effect (reaching 1100 ° C in the presence of bed ash, but at super-stoichiometry conditions), since that at sub stoichiometric conditions a temperature rise was not as pronounced. In homogeneous sub stoichiometric conditions, the CH4 oxidation is reduced at temperatures below 880ºC, and in the presence of sub stoichiometric conditions in the ferromagnesian bed observes the occurrence of a maximum of CO at 950C. In the same test conditions, the behaviour of different beds does not show significant differences between them under the different parameters studied.
