Constituição de modelo cinético baseado em agrupamentos químicos para o craqueamento térmico de biomassa triglicérica

Abstract

O craqueamento térmico é um processo onde ocorre a quebra das cadeias de hidrocarbonetos na ausência de oxigênio, com geração de uma quantidade expressiva de produtos de cadeia menor, alguns deles com características muito semelhantes ao diesel e à gasolina, por exemplo, quando a reação é conduzida em temperaturas na faixa de 500 °C e utilizando como matéria-prima os triacilglicerois. Neste trabalho foram realizados experimentos em um sistema reacional que opera em regime contínuo, com o intuito de propor modelos cinéticos para a reação de craqueamento térmico de óleo de soja, com base nos agrupamentos químicos presentes nos produtos. A constituição de modelos, levando-se em conta os balanços de massa do processo, assim como os mecanismos de reação envolvidos, possibilitaram uma melhor compreensão do processo e podem vir a contribuir para o aumento da eficiência e possível ampliação industrial. As propostas de mecanismos cinéticos feitas com agrupamentos de 6 lumps permitiram melhorar as regressões realizadas, bem como representar de maneira satisfatória as reações que ocorrem no craqueamento térmico, principalmente no que diz respeito ao consumo de biomassa. Os resultados obtidos com a mudança na geometria do reator, bem como a caracterização dos produtos e modelos cinéticos propostos evidenciam o potencial deste tipo de processo na obtenção de combustíveis renováveis provenientes de biomassa.

Abstract : Thermal cracking is the process of breaking the molecules of large hydrocarbons in the absence of oxygen, with the generation of an expressed amount of smaller chain products. Some compounds have very similar characteristics to biodiesel and biogas when the reaction is conducted at temperatures around 500 °C and using triacylglycerol as feedstock. This work was carried out in a continuous reaction system aiming on propose kinetic models for the thermal cracking of commercial soybean oil, based on the chemical groups present in the products. The constitution of models takes into account the mass balance of the process and the reaction mechanisms involved, allowing a better understanding of the process. Furthermore, it can contribute to increase reaction efficiency and a possible industrial expansion. A 6- lump kinetic mechanism proposed in this work allowed to improve the regressions performed, as well as representing satisfactorily the reactions that occur in the thermal cracking, mainly regarding to biomass consumption. The results obtained with the change in the reactor geometry, along with the characterization of the proposed kinetic products and models, showed the potential of this type of process in the production of renewable fuels from biomass.