Área do conhecimento: Engenharias
Modelagem de gaseificador para produção de hidrogênio à partir do bagaço de cana-de-açúcar
D. A. Cassiano, A. J. A. de Castro
Centro de Células a Combustível e Hidrogênio
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN/CNEN
São Paulo – SP - Brasil
Introdução
Um dos gargalos do desenvolvimento de tecnologia de células a combustível é a redução do custo dos
processos de produção de hidrogênio. Como alternativa propõe-se a obtenção de H2 à partir da
gaseificação de resíduos abundantes e de baixo custo, como o bagaço de cana-de-açúcar. No presente
trabalho é efetuada a modelagem de um gaseificador alimentado com bagaço, vapor d’água e ar,
utilizando o software Aspen
R
Plus
para avaliação das condições operacionais deste processo.
Metodologia
Resultados
O modelo do processo de gaseificação é efetuada
Para as alimentações constantes de 39 kg/h de
bagaço (298 K e 700 mmHg) e 16 kg/h de
em etapas distintas:
a) primeiro efetua-se a decomposição do bagaço
conforme sua composição obtida em proximate
analysis e ultimate analysis.
vapor (655 K e 700 mmHg), efetuou-se uma
análise de sensibilidade do sistema variando-se
a alimentação de ar (298 K e 700 mmHg):
b) a composição dos produtos da reação é então
Fração molar de hidrogênio base seca em função do fluxo de ar
10
obtida pela minimização da energia livre de
8
6
xH2
Gibbs do sistema.
4
2
As propriedades do sistema são estimadas pelo
0
70
140
método de Redlich-Kwong-Soave, com exceção
210
280
fluxo de ar (kg/h)
Fluxo de hidrogênio em função do fluxo de ar
do bagaço (sólido “não-convencional”). Assim, os
são estimados pelas seguintes correlações:
1,2
Fluxo de H2 (kg/h)
valores de sua densidade e calor de combustão
1,4
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
70
280



Temperatura em função do fluxo de ar
1900
Calor de combustão:  h  1 WMM  h
d
C t
210
fluxo de ar (kg/h)
dm
C t
temperatura (K)
Densidade:
1

 wi
  
 i
140
 5400Wsp,t
1600
1300
1000
70
140
210
280
fluxo de ar (kg/h)
Conclusões
Da análise de sensibilidade percebe-se que em torno de 1350 K inicia-se o consumo do H2 gerado.
A melhor condição de obtenção de H2 (0,03 kg H2/kg bagaço) ocorre para a proporção em massa de
alimentação de 4:1 de ar em relação ao bagaço.