Modelagem e simulação da pirólise do resíduo de sisal em regime transiente

Resumo

Esse estudo apresenta um modelo matemático em regime transiente capaz de prever a produção de carvão em um processo de pirólise rápida, a partir um reator de leito fluidizado. O modelo foi desenvolvido a partir da decomposição térmica de uma partícula de sisal e sua solução dependeu de dados não relatados na literatura. O coeficiente convectivo do meio reacional foi encontrado a partir de dados experimentais da unidade piloto, envolvendo calores cedidos e dissipados pelo sistema reacional. A temperatura superficial da partícula foi medida em um novo teste de bancada, no qual algumas partículas foram transformadas por pirólise a uma temperatura de reação fixa. A temperatura superficial de um conjunto de partículas foi medida a cada tempo de reação, assim como seus diâmetros e massas. A massa específica da partícula foi medida com o auxílio da picnometria a gás, utilizando as partículas obtidas no experimento de medida da temperatura superficial. A partir dos resultados dos diâmetros e massa específicas das partículas, foi possível determinar as suas capacidades caloríficas. O sistema de equações obtido foi resolvido em ambiente MATLAB, obtendo-se perfis de temperatura de superfície e massa da partícula ao longo da reação. Os dados necessários para se calcular a massa de carvão teórica de uma unidade piloto de pirólise foram o diâmetro das partículas, obtidos a partir da simulação do modelo, e as velocidades resultantes da partícula no reator, obtidas a partir de um balanço de forças em uma partícula. O tempo de residência da partícula calculado foi de 35 s, e a massa de carvão calculada teve uma discrepância de 6,38% em relação a dados coletados na unidade piloto de produção. Estes resultados validam as propriedades, ao longo da reação, da partícula do resíduo de sisal encontradas experimentalmente e por meio de cálculos.