Orientador: Milton Mori

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica.

Resumo: O trabalho consiste na utilização de um modelo matemático baseado em equações gerais de balanço e cinéticas, simplificadas para o caso unidimensional e um regime permanente de um reator para a pirólise de finos de xisto. O processo ocorre com o transporte pneumático das partículas de xisto,...

Resumo: O trabalho consiste na utilização de um modelo matemático baseado em equações gerais de balanço e cinéticas, simplificadas para o caso unidimensional e um regime permanente de um reator para a pirólise de finos de xisto. O processo ocorre com o transporte pneumático das partículas de xisto, no sentido ascendente, e com o aquecimento simultâneo através dos gases quentes, provenientes de um queimador e que escoam no espaço anular entre a parede do reator e o material isolante. O modelo matemático proposto envolve as dez equações diferenciais que representam os balanços de massa, energia e quantidade de movimento nos meios fluidos, e a cinética da reação. Com mais duas equações referentes aos balanços de energia nas paredes do reator e do isolamento determinam-se as temperaturas de parede. Na simulação do reator em um microcomputador, as equações são resolvidas com o auxílio de métodos numéricos, principalmente o da colocação ortogonal em elementos finitos e o algoritmo de Broyden. A programação é apresentada em linguagem FORTRAN [27]. Os resultados obtidos na simulação são comparados com os dados experimentais coletados na planta piloto localizada nas instalações de Petrobrás-SIX, em São Mateus do Sul, Paraná. A análise da sensitividade dos principais parâmetros do modelo permite tirar conclusões a respeito da precisão necessária para a leitura de dados da planta e para a estimativa de algumas propriedades utilizadas no modelo matemático. Além disso, por este procedimento também podem ser identificadas as principais variáveis que afetam a simulação

Abstract: This work presents a mathematical model based on kinetics and general balance equations, for the one dimendional and steady state reactor to the pyrolysis of o shale fine-grained. The process occur with the vertical pneumatic conveying of the particles. The system is heated by a hot gas,...

Abstract: This work presents a mathematical model based on kinetics and general balance equations, for the one dimendional and steady state reactor to the pyrolysis of o shale fine-grained. The process occur with the vertical pneumatic conveying of the particles. The system is heated by a hot gas, originated in the burner, that flows through the annular space between the reactor wall and insulating material. The proposed balances in moving phases, and reaction kinetics. In addition, two equations obtained by wall energy balances are necessary to determine the value of wall temperatures. The orthogonal collocation on finite elements method is applied to solve the stiff system of ordinary differential equations. The numerical results show a very good agreement with the experimental data obtained on the Petrobrás-Six pilot plant at São Mateus do Sul, Paraná. The parametric sensitivity analysis allows important conclusions abut the precision of measurement instruments and the validity of the estimation of some properties used in the mathematical model. Furthermore, by taking this procedure, the main variables which affect the simulation are also identified.