MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA PIRÓLISE RÁPIDA DE UMA PARTÍCULA DE BIOMASSA EM UM REATOR DE LEITO FLUIDIZADO
Modelagem, partícula, pirólise, resíduo de sisal, leito fluidizado
A modelagem do processo de pirólise é muito complexa, tendo em vista que os produtos de pirólise são resultados de dezenas de reações paralelas, competitivas e consecutivas. Consequência disso, é praticamente impossível determinar a cinética do processo. Diante dessa complexidade, alguns autores tem modelado a biomassa em termos dos seus macrocomponentes. Nesse trabalho, optamos por modelar a partícula. A inovação na modelagem surgiu da necessidade de adaptação à realidade. O resíduo de sisal tem grande quantidade de extrativos (mais de 50%) e na modelagem em função dos macrocomponentes, os extrativos não são levados em consideração. Durante a modelagem, foi observado a necessidade de dados inerentes a partícula, sendo eles: a cinética de degradação da partícula e o comportamento da densidade no tempo. Os métodos da literatura não permitiam determinar os parâmetros cinéticos de degradação nas temperaturas de interesse (450°C e 500°C). Para isso, foi proposto um procedimento de determinação dos parâmetros cinéticos. Nesse procedimento, a ordem de reação foi determinada pelo modelo de ajuste, e em seguida, o fator pré-exponencial e a energia de ativação foram determinadas pelos modelos livres. Dessa forma obtivemos a ordem de reação (3,14±0,15), os fatores pré-exponenciais (6,34 E39 s-1 e 1,30 E56 s-1) e energias de ativação (528,96 kJ/mol e794,04 kJ/mol), nas temperaturas de 450°C e 500°C, respectivamente. O comportamento da densidade no tempo também foi obtido, sendo representados pelas equações e , para as temperaturas de 450°C e 500°C, respectivamente. Por fim, foi implementado um balanço de forças para a partícula e um balanço de massa da partícula, na qual foram fornecidas as equações da velocidade relativa e do raio no tempo, respectivamente. Diante dessas informações calculou-se a massa residual da partícula e o tempo de residência, para as temperaturas de reação (450°C e 500°C) e vazões de nitrogênio (8m³/h, 11m³/h, 12,5m³/h, 14m³/h e 14,06m³/h). A validação dos dados ocorreu comparando os valores calculados e experimentais, que variou entre 1,63% e 31,32% para a massa residual da partícula. Sua média foi de 13,82%, valor considerado aceitável em modelagens matemáticas, principalmente para a modelagem matemática de um processo tão complexo.