2 -quimica_tecnologica_-_produtos_da_combustaeo

1
EQA 5114EQA 5114
QuQuíímica Tecnolmica Tecnolóógica Geral Bgica Geral B
Combustão e CombustCombustão e Combustííveisveis
COMBUSTAO E COMBUSTCOMBUSTAO E COMBUSTÍÍVEISVEIS

2
EQA 5114EQA 5114
CLASSIFICACLASSIFICAÇÇÃO DAS REAÃO DAS REAÇÇÕES DEÕES DE
COMBUSTÃOCOMBUSTÃO
• Reações lentas: corrosão = oxidação de metais.
• Reações rápidas: combustão.
– Processo controlável.
• Reações muito rápidas: explosão.
– Processo incontrolável.

3
EQA 5114EQA 5114
AVALIAAVALIAÇÇÃO DA COMBUSTÃOÃO DA COMBUSTÃO
• Avaliação do rendimento da combustão
– Se a composição do combustível e dos produtos de sua
combustão são medidos, o rendimento da combustão
pode ser calculado;
– A quantidade teórica de ar para a combustão completa e
a composição estequiométrica dos produtos combustíveis
são calculados e comparados com a composição real
obtida pela análise dos gases de combustão.

4
EQA 5114EQA 5114
AVALIAAVALIAÇÇÃO DA COMBUSTÃOÃO DA COMBUSTÃO
– Isto pode mostrar:
• Que quantidade de calor está sendo desperdiçada no
aquecimento de quantidades excessivas de gases de
combustão.
– Quando está sendo usado mais ar do que o necessário.
• Se parte do combustível está escapando da região de
combustão sem estar completamente queimado.
– Presença de CO, fuligem, combustível não queimado e
possivelmente hidrogênio nos produtos de combustão.

5
EQA 5114EQA 5114
7. PRODUTOS DA COMBUSTÃO7. PRODUTOS DA COMBUSTÃO
• Gases de combustão:
– CO2, H2O, SOx, CO, NO e NO2 (NOx)
• A queima lança no ar e deixa nas instalações onde se
deu a queima, três tipos principais de substâncias e de
compostos:
– HC (CxHy), inclusive os aromáticos e os policíclicos aromáticos
(PAHs), os óxidos (CO, CO2)
– elementos inorgânicos (S, N, K, F) e seus compostos oxidados
(SO2, NO, NO2) ou combinados com metais (nitratos, sulfatos).
– pequenas proporções de metais pesados, ou de íons, sais e óxidos
destes metais (Al, As, Cu, Hg, Pb, Cd, Cr, Sb).
• Estas substâncias e compostos provêm da queima de
diversos materiais.

6
EQA 5114EQA 5114
7. PRODUTOS DA COMBUSTÃO7. PRODUTOS DA COMBUSTÃO
• Combustão de sólidos e líquidos:
– Além de gases, liberação de material particulado e
fuligem.
• Compostos poluentes atmosféricos.
– CO;
– Óxidos de nitrogênio e enxofre;
– Compostos orgânicos voláteis (combustão incompleta):
VOCs e SVOCs, PAHs, PCDDs (dioxinas) e PCDFs
(furanos).

7
EQA 5114EQA 5114
PRODUTOS DA COMBUSTÃOPRODUTOS DA COMBUSTÃO
• A análise dos gases de combustão ou de gases
perdidos dos processos de combustão:
– Em base seca de volume (sem referência à água no gás);
– Grande variedade de equipamentos para análise de gases.
O valor da análise do gás de combustão reside na
informação que tal análise é capaz de proporcionar e na
interpretação colocada em tal informação.

8
EQA 5114EQA 5114
– Combustível - quantidade específica de ar para a
combustão teórica completa, com alguma quantidade
adicional para atingir, na prática, a combustão completa;
• Esta quantidade é função do tipo de combustível, do
rendimento do queimador e das condições de combustão.
– Abaixo desta quantidade prática é desperdiçado
combustível;
• Pode ser reconhecido pelo aparecimento de quantidades
excessivas de CO no gás de combustão, um pouco antes
do aparecimento da fumaça preta (fuligem).

9
EQA 5114EQA 5114
– Acima desta quantidade prática, calor é perdido junto
com quantidades excessivas de gás de combustão;
• Reconhecido pela grande quantidade de oxigênio no gás
de combustão.
– A aplicação do bom senso ao interpretar a análise do gás
de combustão pode levar, por exemplo, à descoberta de:
• deficiências no processo de combustão;
• vazamento no forno ou no sistema condutor; e
• inconsistências na análise e especificação do combustível.

10
EQA 5114EQA 5114
• Exemplo:
Analisador de gases portátil
Departamento de Engenharia Química e Engenharia de
Alimentos – EQA
UFSC

11
EQA 5114EQA 5114
Figura 1: Analisador de gases portátil.

12
EQA 5114EQA 5114
• Controle e monitoramento de emissões:
– Células eletroquímicas, análise de O2, CO, NO, NO2, SO2 e CxHy;
– Cálculo do ar excedente;
– CO2 calculado com base no tipo de combustível previamente definido
(10 tipos selecionáveis), e no excesso de ar;
– Medição da temperatura do gás e do ar ambiente;
– Valores de concentração (ppm ou %);
– Cálculo da eficiência de combustão como função da temperatura do
ar de combustão e do gás de combustão;
– Concentrações com referência a uma porcentagem definida de O2;
– Velocidade do gás (m/s), com ajuste prévio da densidade do gás;
– Medição do índice de fuligem – comparação com escala Bacharach.

13
EQA 5114EQA 5114
• Relembrando a importância do conhecimento
prévio da composição do combustível para
previsão e controle das emissões originadas da
sua queima:
– CO e CxHy: seu aparecimento entre os produtos da
combustão é indicativo de baixa eficiência do processo;
– NO e NO2: teor de N no combustível;
– SO2: teor de S no combustível.

14
EQA 5114EQA 5114
• Escala Bacharach:
– Fuligem.
• Interpretação da escala de
comparação de fuligem:
– 0 = Máximo (excesso de ar)
– 1 = Excelente (deve ser mantido)
– 2 = Bom (pouca emissão de
particulado)
– 3 = Regular (pouca fuligem, mas
pode melhorar)
– 4 = Ruim (condição de máxima
operação, já entra no campo visual)
– 5 = Insatisfatório (procurar melhorar)
– 6 = Insatisfatório
– 7 = Insatisfatório (admite-se até 3
minutos para câmeras frias)
– 8 = Insatisfatório (desligue o
queimador)
– 9 = Insatisfatório (desligue o
queimador e recomece novamente)
Figura 2: Escala Bacharach

15
EQA 5114EQA 5114
• Teor de CO2 no gás de exaustão seco:
– Fornece uma medida útil do rendimento da combustão de
um determinado combustível;
– Proporção máxima de CO2 nos produtos de combustão
será encontrada quando a relação A/C for
estequiométrica;
– Na prática: concentrações de CO2 devem ser mais baixas
que a estequiométrica pela necessidade de se usar ar em
excesso;
– A quantidade de excesso de ar decresce com o aumento
da capacidade e com o rendimento maior no
equipamento de combustão.

16
EQA 5114EQA 5114
• Para minimizar perdas de calor:
– Teor de CO2 deve ser alto.
– Mas nem sempre um teor de CO2 alto significa bom
rendimento;
– Ideal: análise do percentual de outro gás, embora a
medição de apenas um já ser um indicativo da qualidade
da queima, principalmente aliado a outras características
como a cor da fumaça da chaminé e da chama.

17
EQA 5114EQA 5114
• Comparação dos resultados das análises com padrões:
1 - 210,5 – 11Gás natural
6 – 712 – 13Lenha
3 – 3,513 – 14Óleo
combustível
Teor de O2 [%]Teor de CO2 [%]Combustível
Tabela 1: Teores de CO2 e O2 padrão.

18
EQA 5114EQA 5114
• Baixos valores de CO2 podem ser provocados
por:
– Excesso exagerado de ar no processo de combustão;
– Insuficiência de ar (combustão incompleta);
– Tiragem excessiva;
– Entrada falsa de ar na fornalha;
– Nebulização imperfeita do combustível (óleos).

19
EQA 5114EQA 5114
• Coloração da chama e da fumaça:
– Variações dependendo do tipo de combustível queimado;
– Ideal: para óleos combustíveis
• Fumaça cinza-claro e chama laranja-amarelado.
– Excesso exagerado de ar:
• Fumaça branca, volumosa e chama amarelo brilhante.
– Falta de ar:
• Fumaça escura, preta e chama amarelo-avermelhado.

20
EQA 5114EQA 5114
• Monóxido de carbono
– Altamente tóxico, sem cor, odor e gosto, e não irritante;
– Só pode ser detectado através de instrumentos de
análise.
– Alguns efeitos fisiológicos que ocorrem a pessoas
expostas a diferentes concentrações deste gás no ar:
• 35ppm é a concentração máxima permitida para exposição
contínua (8h) – CONAMA n°003, 28/06/1990.
• 200ppm: leve dor de cabeça após (2-3)h;
• 400ppm: dor de cabeça frontal dentro de (1-2)h;
• 800ppm: náuseas e convulsões dentro de 45min.
Inconsciência em cerca de 2h.

21
EQA 5114EQA 5114
• Material Particulado
– Cinzas (óxidos inorgânicos, CaO, Al2O3, K2O, etc.);
– Fuligem (combustível não queimado – 10-1000nm);
– Técnicas para redução
dessas emissões:
• Aerociclones (baixo custo
e alta perda de carga):

22
EQA 5114EQA 5114
• Bateria de aerociclones.

23
EQA 5114EQA 5114
• Precipitadores Eletrostáticos
(alta eficiência, >99%)
• Lavador de gases
(trat. da água de lavagem)

24
EQA 5114EQA 5114
• Óxidos de enxofre
– Uma parcela do SO2 produzido na câmara de combustão
pode ser oxidada a SO3, dependo das condições de T e
excesso de ar;
– A oxidação do SO2 também ocorre na atmosfera, e é
ativada pelos raios ultravioleta do sol;
– Nas partes mais frias do processo, ou após o efluente
gasoso ter sido emitido para a atmosfera, a umidade dos
gases, ou do ar atmosférico reage com o SO3 produzindo
ácido sulfúrico:
• H2O +SO3 → H2SO4

25
EQA 5114EQA 5114
– Os gases ácidos do enxofre são um dos principais
causadores da chuva ácida, juntamente com o óxidos de
nitrogênio;
– O ácido sulfúrico pode condensar nas partes mais frias
de equipamentos industriais, como caldeiras e fornalhas;
– O controle das emissões pode ser realizado através da
remoção desses gases do efluente gasoso;
• Utilização de combustíveis com baixo teor de enxofre;
• Lavagem de gases em corrente de líquido alcalino;
• A água desse processo precisa ser analisada antes do seu
lançamento em rios ou lagos e, se necessário, deve ser
tratada para atingir os padrões exigidos pela legislação
ambiental.

26
EQA 5114EQA 5114
• Óxidos de nitrogênio
– Os óxidos de nitrogênio (NOx) formados durante o
processo de combustão são constituídos de
aproximadamente 95% de óxido nítrico (NO) e o restante
de dióxido de nitrogênio (NO2).
– Principais alternativas para minimização destas
emissões:
• Utilização de combustíveis com baixo teor de nitrogênio;
• Modificações no processo de combustão.
– Baixo excesso de ar;
– Recirculação dos gases de exaustão;
– Tratamentos pós-combustão.

27
EQA 5114EQA 5114
• Óxidos de nitrogênio:
– NO térmico (N2 e O2 do ar, T(°C) > 1500°C):
• N2 + O NO + N
• N + O2 NO + O
• N + OH NO + H
– NO ativo (N2 e O2 do ar, via radical CH, T ~ 800°C):
• CH + N2 HCN + N ... NO
– NO combustível (Carvão 1%, Biomassa > 7%):
• CxHyOzNw + O2 NO + ...
– NO via N2O:
• N2O + O2 NO + NO

28
EQA 5114EQA 5114
• Redução dos teores de NOx:
• Recirculação dos gases de exaustão: 10 a 20% dos
gases de exaustão (200-300)°C são recirculados para a
fornalha ou queimador.
– Desse modo, há diminuição na temperatura da chama e da
disponibilidade de oxigênio, diminuindo a formação de NO térmico
(NO formado em altas temperaturas pela reação entre o nitrogênio
gasoso (N2) e o oxigênio atômico (O), ambos provenientes
principalmente do ar de combustão).
– Esta ação pode reduzir a formação de NOx em até 70% em
queimadores a gás natural.

29
EQA 5114EQA 5114
• Compostos Orgânicos Voláteis:
• Encontram-se fortemente ligados às partículas sólidas originadas dos
processos de combustão;
Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xileno (BTEX)
Estrutura quimica dos BTEX

30
EQA 5114EQA 5114
• Encontram-se fortemente ligados às partículas sólidas originadas dos
processos de combustão;
• São centenas de compostos contendo 2 a 8 anéis carbônicos
derivados do Benzeno;
Hidrocarbonetos poliaromáticos (HPA ou PAH)
Estrutura quimica do Benzo(a)pireno

31
EQA 5114EQA 5114
• Extremamente tóxicos, mutagênicos e carcinogênicos mesmo em
concentrações-traço (Chagger et al., 1998);
• São detectadas em todas as matrizes ambientais (solo, sedimentos,
água, animais e plantas);
• Formam-se através da combustão incompleta de compostos
orgânicos, entre temperaturas de 200 à 600°C;
• Toxicidade depende do número e das posições dos átomos de cloro
Dioxinas e Furanos (PCDD/F)

32
EQA 5114EQA 5114
2. FONTES DE ENERGIA2. FONTES DE ENERGIA
• Convencionais:
– Mais conhecidas e utilizadas atualmente;
– Surgiram quando não havia a preocupação com o meio
ambiente, e nem tecnologia para coletar energia de fontes
alternativas.
– Características:
• baixo custo;
• grande impacto ambiental;
• tecnologia difundida;
• amplamente utilizadas.
– Hidroelétrica;
– Petróleo;
– Carvão (mineral e vegetal);
– Fissão nuclear. (Urânio: 10^7 vezes a energia do C)

33
EQA 5114EQA 5114
• Alternativas:
– Soluções para diminuir o impacto ambiental;
– Para contornar o uso de matéria prima que normalmente é não
renovável no caso da energia convencional, como o carvão e
petróleo por exemplo.
– Características:
• Algumas delas que já alcançaram grandes avanços e estão bastante
difundidas;
• Vem tomando lugar antes ocupado pela energia elétrica convencional
com custo menor;
• Gratuita, precisando apenas de um investimento inicial.
– Solar, eólica, biomassa, geotérmica, fusão nuclear;
– Hidrogênio, ondas, térmica das marés, marémotriz, óleos
vegetais, álcool, gás natural.

34
EQA 5114EQA 5114

35
EQA 5114EQA 5114
Tabela 1: Estrutura da oferta de energia no Brasil.
2,7
13,5
13,2
14,4
43,9
1,5
6,7
8,9
39,1
56,1
2004
2,7
13,9
13,1
15,0
44,7
1,2
6,4
9,3
38,4
55,3
2005ENERGÉTICO
Outras renováveis
Produtos da cana-de-açúcar
Lenha e carvão vegetal
Energia hidráulica e eletricidade
Energias renováveis
Urânio e derivados
Carvão mineral e derivados
Gás natural
Petróleo e derivados
Energia não renovável
Fonte: Balanço Energético Nacional 2006: Ano base 2005. Resultados Preliminares/ Ministério
de Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética – Rio de Janeiro, Maio de 2005.

36
EQA 5114EQA 5114
Figura 1: Estrutura da oferta de energia interna no Brasil.
Fonte: Balanço Energético Nacional 2006: Ano base 2005 – Resultados Preliminares / Ministério de
Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética – Rio de Janeiro, Maio de 2005.

37
EQA 5114EQA 5114
Figura 2: Estrutura da oferta interna de energia.

38
EQA 5114EQA 5114
Figura 3: Emissões de CO2 por tep, 2003.
+50%

39
EQA 5114EQA 5114
Figura 4: Estrutura da oferta interna de energia elétrica no Brasil.

40
EQA 5114EQA 5114
Figura : Distribuição das reservas de petróleo mundiais.

41
EQA 5114EQA 5114
O que extraO que extraíímos do Petrmos do Petróóleo?leo?

42
EQA 5114EQA 5114
• Composição dos combustíveis
• Análise dos combustíveis
• Combustíveis gasosos: misturas de gases que podem ser
identificados individualmente;
• Combustíveis líquidos destilados: gasolina e querosene
também são misturas de HC simples que podem ser
separados e identificados;
• Carvões, óleos combustíveis residuais e combustíveis
vegetais: têm estruturas complexas, difíceis de se reduzir a
componentes individuais.
– Para nossos propósitos: a análise elementar do
combustível (C, H, O, S, etc) é suficiente.
3. COMBUST3. COMBUSTÍÍVEISVEIS

43
EQA 5114EQA 5114
3.1. COMBUST3.1. COMBUSTÍÍVEIS INDUSTRIAISVEIS INDUSTRIAIS
• Disponibilidade.
• Baixo custo (preço acessível no local de
consumo).
• Aplicabilidade (tecnologia associada ao seu uso
deve estar disponível).

44
EQA 5114EQA 5114
Hidrogênio e GLP
Biogás (biocombustíveis)
Gás natural
Combustíveis gasosos
Óleos vegetais (biocombustíveis)
Biodiesel (esterificação de óleo vegetal)
Álcool (biocombustível)
Petróleo e derivados
Carvão mineral
Carvão vegetal
Lodo e resíduos industriais (biomassa)
Madeira (biomassa)
Cavaco
Serragem
Lenha
MaterialEstado físico
Combustíveis líquidos
Combustíveis sólidos
Tabela 2: Combustíveis industriais.

45
EQA 5114EQA 5114
Combustíveis Sólidos (Carvões)

46
EQA 5114EQA 5114
Combustíveis Sólidos (Carvões) – (ton. de carvão)
9.752.702304.6595.699.9423.748.1011994
22.900 x 106179 x 1061.942 x 10620.859 x 106Reserva
9.624.557273.3416.044.8443.306.3721993
9.270.115255.6975.531.4043.483.0141992
10.417.027269.3506.684.2433.463.4341991
11.512.534219.8807.484.0983.808.5561990
BrasilPRSCRSAno Base

47
EQA 5114EQA 5114
Combustíveis Sólidos (Carvões) – (ton. de carvão)
Praticamente 90% das reservas de carvão mineral, assim como das reservas
de petróleo, encontram-se localizadas no hemisfério norte, bem como
desertos, indicando que havia oceanos, onde atualmente quatro países detêm
as maiores reservas:
100.0%Total
0.4%Outros
1.3%África
5.0%Europa
7.8%Canadá
9.5%Ásia China
19.5%Estados Unidos
56.5%Rússia

48
EQA 5114EQA 5114
Combustíveis Sólidos (Carvões)
I – período carbonífero e permeano: 350 - 225 milhões de anos
II – período cretáceo e terciário: 135 – 2 milhões de anos

49
EQA 5114EQA 5114
CombustCombustííveis Sveis Sóólidos (biomassa)lidos (biomassa)
Biomassa é energia solar!!

50
EQA 5114EQA 5114
Produtividade de biomassasProdutividade de biomassas
-6,7etanol
10 a 4214palha
5011bagaçoCana
58 a 702,8resíduos
60 a 707,5raízesMandioca
5011,5Pinus
5012,5Bambu
5011,5Eucalipto
% (b.u.)t/ha.ano
umidadematéria seca
biomassa

51
EQA 5114EQA 5114
ComposiComposiçção de algumas biomassasão de algumas biomassas
5,40,20,59,93,280,8Carvão Vegetal
1,400,010,4745,45,846,5Sabugo de milho
10,250,122,9833,15,248,2Casca de coco
1,50,010,3842,35,344,8Bagaço de cana
18,30,020,4035,84,340,9Casca de arroz
0,720,010,03043,95,849,0Eucalipto
0,30,030,0644,35,949,2Pinus
cinzasSNOHCTipo de Biomassa
Composição Elementar (%)

52
EQA 5114EQA 5114
ComparaComparaçção biomassa x petrão biomassa x petróóleo/gleo/gááss
% em massa
Elemento petróleo biomassa
C 83 a 87 44 a 50
H 11 a 14 5 a 6
S 0,05 a 8 <0,01
N 0,1 a 1,7 0,5 a 2
O ~0,5 42 a 48
Metais(Fe,
Ni, V, etc.) e
cinzas
~0,3 0,5 a 2
(típico)
Poder
Calorífico
9.000 a 12.000 kcal/kg 4.000 a
4.500 kcal/kg

53
EQA 5114EQA 5114
ComparaComparaçção Carvão Vegetal x Mineralão Carvão Vegetal x Mineral

54
EQA 5114EQA 5114
Energia da Biomassa: Ciclo de vidaEnergia da Biomassa: Ciclo de vida
• Produção agrícola
• Processamento primário
• Processamento secundário
• Utilização:
• Energia térmica
• Energia elétrica
• Transporte automotivo
• Algumas características:
• Baixa densidade de energia
• Produção dispersa

55
EQA 5114EQA 5114
Principais fontes de BiomassaPrincipais fontes de Biomassa
• Lenha
• Cana-de-açúcar
• Grãos
• Frutos oleosos
• Resíduos vegetais
• Resíduos orgânicos

56
EQA 5114EQA 5114
Principais combustPrincipais combustííveis e derivadosveis e derivados
• Lenha in natura
• Resíduos vegetais
• Bagaço de cana e resíduos da
cana
• Etanol
• Biogás
• Gás de gaseificação
• Bio-óleo
• Gás de pirólise
• Óleo vegetal
• Biodiesel

57
EQA 5114EQA 5114
Processamento primProcessamento primááriorio
• In natura
• Peletização
• Fermentação
• Biodigestão anaeróbia
• Gaseificação
• Pirólise
• Hidrólise

58
EQA 5114EQA 5114
Processamento primProcessamento primááriorio

59
EQA 5114EQA 5114
CombustCombustííveis Lveis Lííquidosquidos
- Petróleos e seus derivados;
- Derivados do alcatrão da hulha e linhito (Benzeno);
- Destilados dos xistos betuminosos (Óleos);
- Hidrocarbonetos sintéticos (a partir da gaseificação) ;
- Álcool etílico;
- Biodiesel

60
EQA 5114EQA 5114
- Petróleos e seus derivados (destilação);
50-190°C: gasolina e alguns solventes (C6 – C12);
- ρ 0,70-0,85 g/ml ; PCS ~ 11.000 kcal/kg ; Pto fulgor 20°C
170-250°C: querosene (QAV e tratores) (C14 – C19);
- ρ 0,76-0,82 g/ml ; PCS ~ 10.230 kcal/kg ; Pto fulgor 80°C
- Considerado leve, e com baixo conteúdo de Enxofre (<0,3%)
230-280°C: “gasóleo” e/ou óleo diesel (craqueamento)
- ρ 0,0,82-0,88 g/ml ; PCS ~ 10.000 kcal/kg ; Pto fulgor 60°C;
- mistura de várias frações de nafta pesada, querosene, diesel
leve, diesel pesado, gasóleo pesado, etc.

61
EQA 5114EQA 5114
- Petróleos e seus derivados (destilação);
Óleo diesel (C9 – C23);
Classificação em A, B, C e D quanto ao conteúdo de Enxofre
(máximos de 1.0%, 0.5%, 0.3% e 0.2% de S, respectivamente)
- 75% saturados (n-, iso-, e
cicloparafinas)
- 25% aromáticos (naftalenos e
alquilbenzenos)

62
EQA 5114EQA 5114
- Gasolina (motores do ciclo Otto);
É o mais consumido de todos os combustíveis rodoviários;
Em 1928 foi empregado a classificação pela Octanagem, que é a
resistência a detonação quando o hidrocarboneto é submetido a
compressão (variando de 75 à 200 lb/in2 ~ 5-13 bar). Padrão:
Poder Antidetonante:
C7H16 = 0
C8H18 = 100

63
EQA 5114EQA 5114
- Gasolina (motores do ciclo Otto);
1989: Brasil foi o primeiro país a eliminar o uso de HCs de Pb;
Os Chumbo Tetrametila e Tetraetila foram substituídos por EtOH;
- Pb(C2H5)4 e Pb(CH3)4: regulam apenas a octanagem (+/- 0,1%)
-C2H5OH: regula a octanagem e possui função detergente (13-20%)
Substituintes dos HCs de Pb: Tolueno, Isooctano, Pentacarbonila de
ferro (Fe(CO)5), Ferroceno (Fe(C5H5)2), entre outros

64
EQA 5114EQA 5114
- Álcool etílico ou Etanol (fermentação e destilação);
Octanagem superior a 90, e possui elevado poder antidetonante;
PCS ~ 6.500 kcal/kg
Também pode ser produzido por hidratação do etileno.
Propriedades e características dos combustíveis
914,5
Razão estequiométrica
Ar/Combustível
420220Temperatura de ignição (ºC)
903376 ~ 502
Calor latente de vaporização
(kJ/kg)
109/9891/80
Número de octano
(RON/MON)*
26.70034.900Calor específico (kJ/kg)
ETANOLGASOLINA

65
EQA 5114EQA 5114
CANA

66
EQA 5114EQA 5114
• Leveduras: são microrganismos capazes de, durante seu
desenvolvimento no meio, produzir Etanol. Podem ser unicelulares,
esféricos, elípticos ou filamentosos.
• Saccharomyces cerevisiae: principal espécie de levedura utilizada
pelo homem, efetua a fermentação alcoólica da glicose, cujos
produtos terminais são o álcool etílico e o gás carbônico.
C6H12O6 + levedura alcoólica 2 C2H5OH + 2 CO2
glicose etanol

67
EQA 5114EQA 5114
- Etanol: Cana x Milho
Custo: Brasil x EUA 1,0 : 1,6
Produtividade: Brasil x EUA 2,6 : 1

68
EQA 5114EQA 5114
- Cana-de-açúcar: Produtividade de ~ 55 ton./ha. (Brasil)
- Bagaço e Palha: ~ 40% da massa da cana-de-açúcar

69
EQA 5114EQA 5114
BioEtanol x Alimentos

70
EQA 5114EQA 5114
BioDiesel

71
EQA 5114EQA 5114
ProduProduçção do biodieselão do biodiesel

72
EQA 5114EQA 5114
Produção do Biodiesel

73
EQA 5114EQA 5114
Produção do Biodiesel

74
EQA 5114EQA 5114
Características de alguns tipos de Biodiesel

75
EQA 5114EQA 5114
BiodieselBiodiesel
0,2-0,42,717,0Soja
0,5-0,90,9543,0 – 45,0Mamona
0,5-1,91,338,0 – 48,0Girassol
3,0-6,09,120,0Dendê
0,5-0,91,25 – 2,2540,0 – 48,0Canola/Colza
1,3-1,96,555,0 – 60,0Coco
0,1-0,30,15 – 0,4566,0Babaçu
0,6-0,82,140,0 – 43,0Amendoim
0,1-0,20,8 – 3,015,0Algodão
Óleo(ton/ha)Rendimento (ton/ha)Conteúdo de óleo (%)Espécie
Conteúdo de óleos, colheitas e rendimentos de algumas
culturas oleaginosas no Brasil
Fontes: Meirelles, 2003; Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, 2004

76
EQA 5114EQA 5114
TRANSPORTE AUTOMOTIVOTRANSPORTE AUTOMOTIVO
• Desafios do biodiesel:
– Processos de produção de biodiesel por esterificação consolidados e
otimizado
– Desenvolvimento de uma gliceroquímica ou aproveitamento total da
glicerina na produção de biodiesel
– Estabilidade química e sistemas de injeção de óleo in natura
resolvidos
– Desenvolvimento de motores e minimização da emissões resolvida
– Questões sócio-ambientais no campo

77
EQA 5114EQA 5114
CombustCombustííveis Gasososveis Gasosos
- Gás Natural: é processado nas UPGNs (unidades processadoras da
gás natural) para retirar frações condensáveis de GLP, nafta e água.
Excelente combustível, baixo teor de S, baixa A/C, com queima
apresentando baixas emissões de NOx e particulados;
PCS ~ 10.000 kcal/m³, e máximo de H2S de 20 mg/m³
Odorização é feita nas UPGNs com o Butil-Mercaptan (+/- 8-16 mg/m³)
Também pode ser produzido por digestão anaeróbia de resíduos (biogás)

78
EQA 5114EQA 5114
- Gás Liquefeito de Petróleo (GLP): é processado nas refinarias, sendo
basicamente propano (40%) e butano (60%) (C3-C4).
ocorre naturalmente no petróleo, em frações de +/- 2%;
PCS ~ 24.500 kcal/m³ (propano), e ~ 30.000 kcal/m³ (butano)
Odorização é feita nas refinarias também com o Butil-Mercaptan
É o melhor substituinte para a gasolina em motores de ciclo Otto (na
Holanda, é responsável pelo consumo de 12% dos carros de passeio)
É liquefeito a temperatura ambiente e relativamente baixas pressões de
trabalho (6-12 bar);

79
EQA 5114EQA 5114
GaseificaGaseificaçção de biomassaão de biomassa
45 a 55%N2
9 a 13%CO2
0,5 a 3%CH4
8 a 14%H2
12 a 20%COComposição do Gás
Poder Calorífico:
1000 a 2000 kcal/m3
Impurezas:
- material particulado
- alcatrão

80
EQA 5114EQA 5114

81
EQA 5114EQA 5114
9. FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE9. FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE
DE COMBUSTÃODE COMBUSTÃO
• Estado físico do combustível.
• Temperatura do combustível.
• Área específica do combustível.
– Quanto maior, mais rápida será a combustão.
– Motores a diesel: injeção do combustível sob a forma de fina névoa.
• Existência de não queimáveis no combustível.
– Umidade e cinzas.
• Volume do ar de combustão.
– Ar teórico e excesso de ar.
• Características da câmara de combustão.
– Dimensões e forma geométrica.

82
EQA 5114EQA 5114
13. PROPRIEDADES DOS COMBUST13. PROPRIEDADES DOS COMBUSTÍÍVEISVEIS
• É essencial o conhecimento prévio das propriedades
dos combustíveis:
– Manutenção de um padrão de qualidade, tanto para a eficiência de
combustão, como para manter as emissões de poluentes
atmosféricos dentro do que é determinado pela legislação ambiental.
• Combustíveis sólidos:
• Análise imediata:
– Umidade, cinzas, matéria volátil e carbono fixo.
• Análise elementar:
– C, H, N e S
• Poder calorífico.

83
EQA 5114EQA 5114
13. PROPRIEDADES DOS COMBUST13. PROPRIEDADES DOS COMBUSTÍÍVEISVEIS
• Combustíveis líquidos e gasosos:
• Composição:
– Cromatografia gasosa: separação dos vários componentes de uma
amostra por diferença de volatilidade e de peso molecular.
• Densidade:
– Medida com densímetro – forte indício sobre a qualidade do
combustível. Ex: gasolina padrão – 0,75g/mL e gasolina adulterada –
em geral, densidade menor devido à adição de compostos orgânicos
menos densos.
• Quantidade de água.
• Poder calorífico.
• Outros parâmetros: específicos para determinado combustível, descritos
por normas específicas.

84
EQA 5114EQA 5114
ENERGIA TENERGIA TÉÉRMICA INDUSTRIALRMICA INDUSTRIAL
• Tecnologia de combustão de
sólidos:
• Leito fixo
• Em suspensão
• Leito fluidizado
• Leito circulante
•Desenvolvimento tecnológico:
•Melhoria e otimização dos processo
•Minimização de emissões (material particulado
e NOx)

85
EQA 5114EQA 5114
Combustão de sCombustão de sóólidoslidos
Leito fixo
Combustão de sólidos em suspensão

86
EQA 5114EQA 5114
Combustão em leito fluidizadoCombustão em leito fluidizado
Leito Fluidizado Borbulhante Leito Fluidizado Circulante

87
EQA 5114EQA 5114
Tecnologias de GaseificaTecnologias de Gaseificaçção de Biomassaão de Biomassa
Diversas tecnologias em desenvolvimento:
•Leito movente contra-corrente
•Leito movente co-corrente
•Leito fluidizado borbulhante
•Leito fluidizado circulante
•Gaseificador ciclônico
•Tecnologias em pequena escala razoavelmente
consolidada
•Tecnologia em escala industrial e para grandes
potências ainda em desenvolvimento
Gaseificador de leito fluidizado

88
EQA 5114EQA 5114

89
EQA 5114EQA 5114

2 -quimica_tecnologica_-_produtos_da_combustaeo

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

En vedette

En vedette (9)

Similaire à 2 -quimica_tecnologica_-_produtos_da_combustaeo

Similaire à 2 -quimica_tecnologica_-_produtos_da_combustaeo (20)

Plus de MARCELO DOS OLIVEIRA

Plus de MARCELO DOS OLIVEIRA (20)

2 -quimica_tecnologica_-_produtos_da_combustaeo