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Autor: Gerhard Ett “Gestão e Planejamento Energético” 9/23/13 Gaseificação GERHARD ETT, DR GERENTE DE GASEIFICAÇÃO DO IPT IGCC

Gaseificação (From Macbook Air de Gerhard)

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Gaseificação (From Macbook Air de Gerhard)

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  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13 Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Gaseicao GERHARD ETT, DR

    GERENTE DE GASEIFICAO DO IPT

    IGCC

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    ndice

    Energia Biomassa Tecnologias Gaseicao

    Histria Tipos de Gaseicador Plantas Industriais e demonstrao Fisher Tropsch

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Energia

    Biomassa foi, provavelmente, foi a primeira de energia dos seres humanos No entanto, menos de 22% da nossa demanda de energia primria atendidas por combusPveis de biomassa.

    A posio da biomassa como principal fonte de energia varia muito, dependendo do da posio geogrca e condies socio-econmicos

    Por exemplo, No Nepal consVtui 90% da fonte de energia primria Oriente Mdio apenas 0,1%.

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    CONSUMO FINAL DE ENERGIA BRASIL 2011 MUNDO

    Energia

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  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    ndice

    Energia Biomassa e Carvo Tecnologias Gaseicao

    Histria Tipos de Gaseicador Plantas Industriais e demonstrao Fisher Tropsch

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    CombusPveis slidos naturais

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Carvo

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Carvo

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    Carvo

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  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Biomassas

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Mo#vaes para converso de Biomassas

    A gaseicao quase to anVga quanto a combusto, mas menos desenvolvida.

    No entanto, tem havido uma recente onda de interesse na converso da biomassa em gs ou lquido, devido a trs fatores moVvadores: Energia renovvel, bene_cios ambientais e bene_cios scio-polVcos

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Fonte de Biomassa

    Produtos culVvados Milho, cana de aucar, beterraba, trigo etc

    Produz etanol

    Girasol, mamona Produz Biodiesel

    Materiais Ligno-celulsico Madeira, palha, restos vegetais

    Etanol, Biolquido e Gs

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    Relao H/C e O/C

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    Gaseicao de biomassa tambm envolve a remoo do oxignio do combusPvel para aumentar a sua densidade de energia.

    Por exemplo, uma biomassa Ppica tem cerca de 40-60% em peso de oxignio, mas, de um gs combusPvel Vl contm apenas uma pequena percentagem de oxignio.

    O oxignio removido a parVr da biomassa ou por desidratao ou descarboxilao. O lVmo processo, que rejeita o oxignio atravs de CO2, aumenta a relao H / C do combusPvel, de modo que ele emite gases com efeito de estufa quando queimados menos

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Cana de aucar Saccharum spp

    MarVm Aonso de Souza que em 1532 trouxe a primeira muda de cana ao Brasil e iniciou seu culVvo na Capitania de So Vicente. L, ele prprio construiu o primeiro engenho de acar.

    280Kg biomassa

    Cada tonelada de cana 570 kg gua 140 kg de bagao 70 kg de palha no caule 70 kg de palha na ponteira 150 kg de acares

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    PotenVal de Materia-prima " Agricultura

    " Bagao de cana, palha, . " Resduos agrcolas (cascas)

    " Florestas " resduos " Thinnings " Short rotaVon plantaVon

    " Resduos de poda " Ruas, trens " Linhas de transmisso

    " Resduos orgnicos " Resduos de madeira domsVco " Resduos orgnicos

    " Produtos culVvados " Milho, cana de aucar, beterraba,

    trigo, sorgo etc

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Bagao de Cana

    Bagao de cana-de-acar excedente da usina COOPCANA.

    Fonte: Tese de CAROLINE MARIANA DE AGUIAR

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Previso de Demanda de 227 billion Litros de EtOH em 2022

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    BIOMASS MULTO YEAR PROGRAM PLAN 2011 - USA

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Sugarcane for ethanol uses 2% of agricultural area

    26

    Area used for sugarcane for ethanol (4 Mha, 0.5%)

    Area used for agriculture (76.7 Mha, 9%)

    Rural proper#es area (355 Mha, 42%)

    Total country area (851 Mha, 100%)

    Source: Horta Nogueira e Seabra (2008)

    Small Bioenergy Footprint

    Pasture 200 Mha Soya 22 Mha

    We have 60 million ha that could be used for expansion

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Sugarcane Agro-industry

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Ternary diagram ethanol/gasoline/water

    (CTC, 2004)

    Brazilian gasoline

    E25 to E20

    Hydrous Ethanol

    (6% water)

    Vehicles with motors able to use any blend of pure hydrous ethanol (E100) and gasoline (E25), presenting good performance and accomplishing environmental requirements, were introduced successfully in the Brazilian market and today represents around 90% of new cars in the light vehicles fleet.

    100% gasoline 100% water

    100% ethanol

    Two phases region REF: LUIZ HORTA

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    The recent expansion of ethanol production in Brazil has fostered investment in logistics, particularly in more efficient transportation modals, such as pipelines and barges, considering also ethanol trade.

    In the next years new systems of ethanol transport will be in place, reducing costs and improving efficiency in the whole production-use chain.

    Sugarcane barges in Tiete-Paran waterway (Globo Rural, 2009)

    Adop3on of ecient modals in ethanol logis3c

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  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13 Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Eficincia Well-to-wheel para diferentes combustveis

    30

    RME

    Ethanol do trigo

    Etanol da madeira

    Diesel sinttico da madeira

    Diesel sinttico- licor negro

    DME / Metanol - Madeira

    DME / Metanol licor negro 11 000

    9 000

    6 500

    5 300

    4 500

    3 800

    2 000

    km ha, yr Source: Volvo AB RME - Brape methyl ester (biodiesel)

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    Energia Biomassa Tecnologias Gaseicao

    Histria Tipos de Gaseicador Plantas Industriais e demonstrao Fisher Tropsch

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Rota Bioqumica

    A converso bioqumica, as molculas de biomassa so converVdas em molculas menores por meio de enzimas e/ou bactrias.

    Este processo muito mais lento que a rota Termoqumica, mas necesssita de muito menos energia.

    Existem basicamente trs Vpos de rotas de converso bioqumica: Digesto Fermentao Hidrlise enzimVca ou hidrlise cida.

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Rota Termoqumica

    Na rota termoqumica, a biomassa converVda em gs, que sinteVzado em um produto qumico desejado ou usado diretamente.

    Como exemplo a transformao do gs (Syngas) em um combusPvel lquido (GTL) pelo processo de Fischer-Tropsch.

    Existem diversas rotas para transformao da biomassa em gas: Combusto Pirlise Gaseicao Liquefao

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Processamentos da biomassa

    Processos bioqumicos Processos termoqumicos

    Combusto total Torrefao (240oC) Pirlise rpida (400o C) Carvoejamento (500o C) Gaseicao a 900oC

    Leito xo ou leito uidizado Gaseicao a 1200o C (uxo de arraste)

    Em cada um desses, Dezenas de alternaVvas

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Comparao

    Starch=amido

    1-3 seconds

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    IPT atua nas duas rotas:

    Tem projetos de Gaseicao 12 equipes 50 especialistas

    Tem projetos de hidrlise enzim#ca

    IPT

    IPT

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13 Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Gaseicao

    Usina Rio Pardo

    Usina Iracema Gaseicador Biomassa KIT

    Corte mecanizado Razen

    Diesel verde Etanol de segunda gerao

    colheita Moagem

    Gaseicao GTL

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Situao Atual de Gaseicao de Biomassa

    Inexiste uma planta comercial de gaseicao de biomassa no mundo Vrias plantas pilotos sem conVnuidade Desaos tecnolgicos

    China: invesVmentos em plantas de gaseicao de carvo Tecnologias importadas

    As plantas de gaseicao exigem altos invesVmentos Economia de escala relevante Desaos em nanciamento de projetos de P&D e de implantao

    comercial

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

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    Energia Biomassa Tecnologias Gaseicao

    Histria Tipos de Gaseicador Plantas Industriais e demonstrao Fisher Tropsch

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    O que a gaseicao de biomassa

    queimar o bagao e a palha com pouco oxignio, de forma autotrmica de maneira a obter um gs contendo principalmente CO + H2.

    Esse gs reaVvo, Pode ser queimado numa turbina para gerar EE Pode ser reagido (syngas) e transformar-se em

    BiocombusPveis: biodiesel, metanol, etc Bioprodutos: biopolmeros, amnia, hidrognio.

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  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Oque ?

    Gasicao uma processo que pode transformar carvo (qualquer carbono) em energia, produtos qumicos, hidrognio e combusPveis, e tambm ser uVlizados como crdito de carbono

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

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    Energia Biomassa Tecnologias Gaseicao

    Histria Tipos de Gaseicador Plantas Industriais e demonstrao Fisher Tropsch

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Mo#vaes para converso de Biomassas

    A gaseicao quase to anVga quanto a combusto, mas menos desenvolvida

    No entanto, tem havido uma recente onda de interesse na converso da biomassa em gs ou lquido, devido a trs fatores moVvadores:

    Energia renovvel, bene_cios ambientais e bene_cios scio-polVcos

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    PotenVal de Materia-prima " Agricultura

    " Bagao de cana, palha, . " Resduos agrcolas (cascas)

    " Florestas " resduos " Dsbastes " Plantao rotaVva

    " Resduos de poda " Ruas, trens " Linhas de transmisso

    " Resduos orgnicos " Resduos de madeira domsVco " Resduos orgnicos

    " Produtos culVvados " Milho, cana de aucar, beterraba,

    trigo, sorgo etc

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Cana de aucar Saccharum spp

    MarVm Aonso de Souza que em 1532 trouxe a primeira muda de cana ao Brasil e iniciou seu culVvo na Capitania de So Vicente. L, ele prprio construiu o primeiro engenho de acar.

    280Kg biomassa

    Cada tonelada de cana 570 kg gua 140 kg de bagao 70 kg de palha no caule 70 kg de palha na ponteira 150 kg de acares

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Adaptado de: Fernando Alves dos santos / IEE (2008) e Horta Nogueira e Seabra (2008)

    Da rea u#lizada para agricultura a cana de aucar representa apenas 2,4%, sendo 0,5% para etanol.

    Existem aproximadamente 60 million ha disponveis para expanso

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Milestones

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Gasognio 1940-1975: O perodo de gaseicao introduz dois campos de aplicao como combusPveis sintVcos: combusto interna e sntese qumica em leo e produtos qumicos do processo outros.

    Na Segunda Guerra Mundial, os aliados bombardearam as renarias de petrleo nazistas e diminuiu muito as rotas de abastecimento de petrleo e fornecimento de petrleo bruto que alimentou mquinas de guerra da Alemanha.

    Isto forou a Alemanha, para sinteVzar leoa parVr de carvo uVlizando o Fischer-Tropsch e os processos de Bergius. Produtos qumicos e combusPveis de aviao tambm foram produzidos a parVr de carvo.

    Um grande nmero de carros e caminhes na Europa operados em carvo ou biomassa gaseicado em gaseicadores de bordo.

    Durante este perodo mais de um milho de pequenos gaseicadores foram construdos principalmente para o transporte (ver Figura 1.2).

    O m da Segunda Guerra Mundial e da disponibilidade de petrleo abundante do Oriente Leste eliminou a necessidade de gaseicao para o transporte e produo qumica.

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    Gasognio

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Gaseicao

    Na Segunda Guerra Mundial, os aliados bombardearam as renarias de petrleo alems e diminuiu muito as rotas de abastecimento de petrleo e fornecimento de petrleo bruto que alimentou mquinas de guerra da Alemanha. Isto forou a Alemanha, para sinteVzar leo a parVr de carvo uVlizando o Fischer-Tropsch e os processos de Bergius.

    Produtos qumicos e combusPveis de aviao tambm foram produzidos a parVr de carvo. Um grande nmero de carros e caminhes na Europa operados em carvo ou biomassa gaseicados em gaseicadores de bordo. Durante este perodo mais de um milho de pequenos gaseicadores foram construdos principalmente para o transporte.

    O m da Segunda Guerra Mundial e da disponibilidade de petrleo abundante do Oriente eliminou a necessidade de gaseicao para o transporte e produo qumica.

    1940-1975: O perodo de gaseicao introduz dois campos de aplicao como combusPveis sintVcos: combusto interna e sntese qumica em leo produtos qumicos do processo outros.

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    Biomassa

    Fogo Gaseicador de leito Fluidizado no Canad

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    A gaseicao de combusPveis slidos um processo bastante anVgo e realizada com o objeVvo de produzir um combusPvel gasoso com melhores caractersVcas de transporte, melhor ecincia de combusto e tambm que possa ser uVlizado como matria-prima para outros processos.

    Nos processos de gaseicao a matria orgnica total ou parcialmente transformada em gases cujos principais componentes so: monxido de carbono, dixido de carbono, hidrognio e, dependendo das condies, metano, hidrocarbonetos leves, nitrognio e vapor de gua em diferentes propores.

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    Principais Fatores A composio dos gases e a produo concomitante de combusPveis slidos (carvo) e lquidos condensveis (pirolenhosos) dependem dos seguintes fatores:

    Vpo de forno de gaseicao, forma de fornecimento de energia ao processo, introduo ou no de vapor de gua junto com o comburente (ar, O2), tempo de reteno da carga, sistema de reVrada de gases e outros produtos, da matria orgnica uVlizada.

    Os gases produzidos podem ser usados em diversas aplicaes, tais como: CombusPveis em fornos de cal, fornos cermicos, motores a diesel e a gasolina, turbinas a gs, geradores de vapor, etc. Como redutor direto em fornos siderrgicos Como matria-prima para produo de gs de sntese para metanol, amnia, etc.

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    Thermochemical route for producVon of energy, gas, and ethanol

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Comparison of Four Major Thermochemical Conversion Processes

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    Energia Biomassa Tecnologias Gaseicao

    Histria Tipos de Gaseicador Plantas Industriais e demonstrao Fisher Tropsch

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Etapas da gaseicao O processo de gaseicao da biomassa resulta de complexas reaes, ainda no bem conhecidas em sua totalidade. Porm, de forma introdutria e em termos tericos, pode ser subdividido em vrias etapas:

    Etapa de pirlise ou decomposio trmica, que se desenvolve a temperaturas prximas de 600oC.

    Oxidao de parte do carbono xo do combusgvel, mtodo que consVtui a fonte de energia trmica para o processo de volaVlizao e gaseicao.

    Gaseicao propriamente dita, que inclui reaes heterogneas entre os gases e o coque residual, assim como reaes homogneas entre os produtos j formados.

    Craqueamento do alcatro processo de destruio trmica das molculas dos compostos que formam o alcatro com a obteno de CO, CO2, CH4 e outros gases como produtos.

    Oxidao parcial dos produtos da pirlise.

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    Reaes de Gaseicao Dependendo da organizao do processo de gaseicao (movimento relaVvo da biomassa e do gs de gaseicao), estas etapas transcorrem em diferentes regies do gaseicador, ou em todo seu volume de maneira simultnea.

    A seguir apresentam-se as reaes qumicas mais importantes de cada uma destas etapas:

    I. Pirlise Biomassa + Calor Coque + Gases + Alcatro + Condensveis (1)

    II. Oxidao do Carbono C + 12 O2 = CO (2) C + O2 = CO2 (3)

    III. Gaseicao - Reaes Heterogneas C + CO2 = 2 CO(Reao de Bouduard) (4)

    C + H2O = CO + H2 (Reao de gs de gua ou reao carbono vapor) (5) C + 2 H2 = CH4 (Reao de formao de metano) (6)

    - Reaes Homogneas CO + H2O = CO2 + H2 (Reao de deslocamento da gua) (7)

    CH4 +H2O=CO+3H2 (8)

    IV. Craqueamento do Alcatro Alcatro + Vapor + Calor = CO + CO2 + CH2 (9)

    V. Oxidao Parcial dos Produtos da Pirlise (CO+H2 +CH4)+O2 =CO2 +H2 (10)

    A adio de vapor de gua ao ar de gaseicao, na prVca at aproximadamente uns 30%, aumenta o contedo de hidrognio e de monxido de carbono no gs obVdo, como mostram as equaes 5,7 e 8.

    O aumento da presso favorece a formao de metano, segundo a equao 6, por causa da diminuio do nmero de moles ao se passar dos reagentes aos produtos.

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    Entalpias de reao

    Oxidao Parcial

    Oxidao Parcial

    Oxidao Parcial

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    Principais Tipos de Gaseicadores na Atualidade

    Foram idealizados e desenvolvidos, at hoje, diversos Vpos de gaseicadores, am de atender as peculiaridades das caractersVcas da matria prima e as necessidades de gs.

    A grande maioria dos gaseicadores em comercializao ou em fase de desenvolvimento atualmente pode ser enquadrada segundo o Vpo de leito uVlizado, em uma das duas concepes de gaseicadores apresentadas a seguir:

    Gaseicador de leito xo (Moving bed also called xed bed) Dentre os gaseicadores de leito xo, pode-se destacar dois grandes subgrupos os de circulao de

    gases: co-corrente (downdra) e contracorrente (updra). Apesar da diferenciao entre os gaseicadores co-corrente e contracorrente parecer trivial, na realidade so processos muito diferenciados.

    Gaseicador de leito uidizado ou leito circulante. Fluxo de arraste

    Segundo MANIATIS (2001), 77,5 % dos projetos de gaseicadores so do #po de leito xo, 20 % so do #po uidizado ou circulante e 2,5 % de outros #pos

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    Opera#ng window of main gasiers types

    Leito Fixo

    (Fixed Bed)

    Leito Fluidizado

    (Fluidized beds)

    Fluxo de

    arraste

    (Entrained ow)

    Downdrak Updrak borbulhante circulante

    TC 700-1200 700-900

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    Geraes da Tecnologia de gaseicaoc

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Tecnologias Comerciais de gaseicao

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    Gaseicadores de leito uidizado Os gaseicadores de leito uidizado podem ser: leito borbulhante ou de leito circulante.

    A diferena bsica a velocidade com que o material atravessa o leito.

    O gaseicador de leito borbulhante foi o primeiro gaseicador de leito uidizado a ser projetado, com velocidade de 1 m/s.

    No de leito circulante, resultado de projeto mais recente, o material atravessa em velocidade mais alta (7 a 10 m/s), permiVndo melhor mistura do ar com o combusPvel a ser gaseicado.

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Classicao pelo #po de Leito

    Unit: Kg/Kg(waf)

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Classicao pelo #po de uxo

    Fonte: Technische Univessitat Bergakademie Freiberg - IECc

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    Classicao pela temperatura

    Fonte: Technische Univessitat Bergakademie Freiberg - IECc

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    Classicao pela Materia-prima

    Fonte: Technische Univessitat Bergakademie Freiberg - IECc

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    Classicao por estgios

    Fonte: Technische Univessitat Bergakademie Freiberg - IECc

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Classicao pelo #po da parede

    Fonte: Technische Univessitat Bergakademie Freiberg - IECc

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    Classicao do Syngas Cooling

    Fonte: Technische Univessitat Bergakademie Freiberg - IECc

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    Classicao pelo Oxidante

    Fonte: Technische Univessitat Bergakademie Freiberg - IECc

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    Tipos de Gaseicadores SENTIDO FLUXO( CO OU CONTRA-CORRENTE)

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Contra-corrente Concorrente

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    gaseicadores contracorrentes

    VAntagens Desvantagens

    Simplicidade operacional A entrada de ar ca na parte de baixo do gaseicador, com uxo ascendente dos gases. Maior ecincia trmica, por os gases de combusto aquecerem a carga de cobusPvel habilidade de gaseicar materiais com elevado teor de gua e material inorgnico, como lodo residual do tratamento de esgoto; Potencial de operar com temperaturas muito elevadas na regio da grelha (a menos que vapor dgua seja injetado na grelha) capaz de fundir metais e escria (gaseicao com cinza fundida);

    O gs gerado normalmente contem de 10 a 20 % do alcatro gerado na pirlise do combusPvel, com uma concentrao da ordem de 100 g/Nm3. Estes alcatres, no entanto, queimam bem em processos de combusto direta. No caso de aplicaes em motores de combusto interna, turbinas ou para gerao de gs de sntese, o alcatro dever ser removido; A grelha pode ser submeVda a temperaturas muito elevadas, a no ser que vapor dgua ou CO2 seja injetado com o ar ou oxignio; A granulometria do combusPvel alimentado tem de ser uniforme para evitar perda de carga elevada no leito (no caso do gaseicador atmosfrico) ou formao de canais preferenciais;

    Fonte: USHIDA

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    Gaseicador Co-corrente

    Vantagens Desvantagens

    Consomem entre 99 a 99,9 % do alcatro; desta forma o gs gerado pode ser transportado em tubulaes e uVlizados em motores com um mnimo de limpeza; Os materiais inorgnicos cam reVdos na matriz de carvo e cinza reVrada pelo fundo dos gaseicadores, reduzindo de forma acentuada a necessidade de ciclones de elevada ecincia e ltros a quente; O gaseicador co-corrente um sistema comprovado, com mais de um milho de veculos uVlizando este sistema durante a Segunda Guerra Mundial; O gs (quando limpo) pode ser uVlizado em motores de linha, sem maiores modicaes; Os gaseicadores de topo aberto apresentam poucos problemas em casos de exploso;

    O combusPvel tem de apresentar baixa umidade (

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    Tipos de Gaseicadores FIXED BED (LEITO FIXO)

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    Sasol-Lurgi Fixed Bed Dry Borom Gasier (FBDB)

    Fonte: Technische Univessitat Bergakademie Freiberg - IECc

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13 Fonte: Turna, O et al.

    Bri#sh Gas / Lurgi Gasier (BGL)

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    Tipos de Gaseicadores PRESSURIZED BUBBLING FUID-BED GASIFICATION (LEITO FLUIDIZADO BORBULAHNTE )

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    High Temperature Winkler Gasier (HTW)

    Fonte: Technische Univessitat Bergakademie Freiberg - IECc

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    High Temperature Winkler Gasier (HTW)

    dep

    sito

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    Tipos de Gaseicadores PRESSURIZED BUBBLING FUID-BED GASIFICATION (LEITO FLUIDIZADO BORBULAHNTE )

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    U-GAS Gasier

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    U-GAS Gasier

  • Tipos de Gaseicadores ENTRAINED FLOW GASIFICATION (FLUXO DE ARRASTE)

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    Shell Gasier (Preno Gasier)

    Fonte: Technische Univessitat Bergakademie Freiberg - IECc

    Entrained Flow Gasica3on (Fluxo de arraste)

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    Shell Gasier (Preno Gasier)

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    Shell Gasier (Preno Gasier)

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    Siemens Gasier (SFGT or GSP)

    Fonte: Technische Univessitat Bergakademie Freiberg - IECc

    Entrained Flow Gasica3on (Fluxo de arraste)

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    Siemens Gasier (SFGT or GSP)

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    Choren Clean Coal Gasier (CCG) HT-L Gasiers

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    GE Gasier (TEXACO) Entrained Flow Gasica3on (Fluxo de arraste)

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    GE Gasier (TEXACO)

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    GE Gasier (TEXACO)

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    GE Gasier (TEXACO) Entrained Flow Gasica3on (Fluxo de arraste)

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    ConocoPhillips Gasier (E-Gas) Entrained Flow Gasica3on (Fluxo de arraste)

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    ConocoPhillips Gasier (E-Gas)

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    OMB Gasier (ECUST) Entrained Flow Gasica3on (Fluxo de arraste)

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    OMB Gasier (ECUST)

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    OMB Gasier (ECUST)

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    Mitsubishi Gasier (MHI)

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    Diagrama de gaseicao Ternrio

    PITTSBURGH NO. 8 COALFIELD

    hp://www.coalcampusa.com/eastoh/pisburgh8/pisburgh8.htm

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    Diagrama de gaseicao Ternrio

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    Diagrama de gaseicao Ternrio

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    Diagrama de gaseicao Ternrio

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    Comparison of Four Major Thermochemical Conversion Processes

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    Liquefao A transformao da biomassa, ou outras fontes fsseis de carbono, em produtos majoritariamente lquidos recebe o nome de liquefao.

    A liquefao pode ser direta ou indireta. Processo direto: J o processo direto se d em atmosfera redutora de hidrognio

    ou mistura de hidrognio e monxido de carbono, sendo, portanto, uma forma de pirlise. Usam-se altas presses, 100 a 200 atm e temperaturas de 400 a 600C.

    Processo indireto: Consiste em produzir gs de sntese, CO + H2, por gaseicao e, com catalisador, transform-lo em metanol ou hidrocarboneto.

    A biomassa triturada em uma faixa granulomtrica escolhida e misturada com algum solvente, formando uma suspenso com 10% a 30% de slidos. O lquido mais comum a gua, entretanto, podem-se empregar meios orgnicos, como, por exemplo, leo creosoto (que uma frao do bio-leo), leo antracnico, e#leno glicol ou tetralina (tetrahidroxi-naaleno), um excelente doador de hidrognio. Um catalisador pode ser adicionado suspenso para agitao da massa reaVva. O tempo de residncia di_cil de ser mensurado devido recirculao dos produtos para assegurar altas converses, mas em geral levam-se minutos e, em alguns casos, poucas horas para reao (BOYLES, 1984; SOLTES, 1986 apud ROCHA, 1997).

    Fonte: hp://cenbio.iee.usp.br/saibamais/tecnologias.htm

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    Pirlise

    Pirlise - (do Grego pyr, pyrs = fogo + lsis = dissoluo) Reao de decomposio que ocorre pela ao de altas temperaturas. Ocorre uma ruptura da estrutura molecular original de um determinado

    composto pela ao do calor em um ambiente com pouco ou nenhum oxignio.

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    Pirlise A pirlise ou carbonizao o mais simples e mais anVgo processo de converso de um combusPvel (normalmente

    lenha) em outro de melhor qualidade e contedo energVco (carvo, essencialmente). O processo consiste em aquecer o material original (normalmente entre 300C e 500C), na quase ausncia de ar, at que o material volVl seja reVrado. O principal produto nal (carvo) tem uma densidade energVca duas vezes maior que aquela do material de origem e queima em temperaturas muito mais elevadas. Alm de gs combusPvel, a pirlise produz alcatro e cido piro-lenhoso.

    A relao entre a quanVdade de lenha (material de origem) e a de carvo (principal combusPvel gerado) varia muito, de acordo com as caractersVcas do processo e o teor de umidade do material de origem. Em geral, so necessrias de quatro a dez toneladas de lenha para a produo de uma tonelada de carvo. Se o material volVl no for coletado, o custo relaVvo do carvo produzido ca em torno de dois teros daquele do material de origem (considerando o contedo energVco).

    Nos processos mais sosVcados, costuma-se controlar a temperatura e coletar o material volVl, visando melhorar a qualidade do combusPvel gerado e o aproveitamento dos resduos. Nesse caso, a proporo de carvo pode chegar a 30% do material de origem. Embora necessite de tratamento prvio (reduo da acidez), o lquido produzido pode ser usado como leo combusPvel.

    Nos processos de pirlise rpida, sob temperaturas entre 800C e 900C, cerca de 60% do material se transforma num gs rico em hidrognio e monxido de carbono (apenas 10% de carvo slido), o que a torna uma tecnologia compeVVva com a gaseicao. Todavia, a pirlise convencional (300C a 500C) ainda a tecnologia mais atraVva, devido ao problema do tratamento dos resduos, que so maiores nos processos com temperatura mais elevada (RAMAGE; SCURLOCK, 1996).

    A pirlise pode ser empregada tambm no aproveitamento de resduos vegetais, como subprodutos de processos agroindustriais. Nesse caso, necessrio que se faa a compactao dos resduos, cuja matria-prima transformada em briquetes. Com a pirlise, os briquetes adquirem maiores teores de carbono e poder calorco, podendo ser usados com maior ecincia na gerao de calor e potncia (LUENGO; BEZZON, 1997).

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    Transestericao

    Transestericao um processo qumico que consiste na reao de leos e gorduras com um produto intermedirio aVvo (metxido ou etxido), oriundo da reao entre lcoois (metanol ou etanol) e uma base (hidrxido de sdio ou de potssio) (RIBEIRO et al., 2001).

    Os produtos dessa reao qumica so a glicerina e uma mistura de steres ePlicos ou mePlicos (biodiesel). O biodiesel tem caractersVcas _sico-qumicas muito semelhantes s do leo diesel e, portanto, pode ser usado em motores de combusto interna, de uso veicular ou estacionrio (ANEEL, 2005).

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    Hidrlise

    Hidrlise a quebra da biomassa lignocelulsica, que composta por polissacardeos em acares menores para eventual fermentao e produo de etanol. Os processos de converso do material lignocelulsico em etanol so diferenciados principalmente quanto aos mtodos de hidrlise e fermentao, estgios esses que esto menos amadurecidos tecnologicamente. Os processos de hidrlise podem ser divididos em duas categorias: aqueles que usam os cidos minerais (diludo ou concentrado), como por exemplo o cido sulfrico, e os que usam enzimas (MOREIRA, 2005).

    ComparaVvamente, a hidrlise com cido diludo se encontra em um estgio mais avanado que as demais, mas com altos limites de rendimento (50-70%). A hidrlise com cido concentrado apresenta rendimentos maiores e menores problemas com a produo de inibidores, s que a necessidade de recuperao do cido e de equipamentos resistentes corroso compromete o desempenho econmico do processo. J a hidrlise enzimVca apresenta altos rendimentos (75-85%), e grandes melhorias ainda so esperadas (85-95%); alm disso, a no uVlizao de cidos pode representar uma grande vantagem econmica (equipamentos com materiais mais baratos e menor custo operacional) e ambiental (no h produo de resduos) (HAMELINCK, 2005).

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Combusto direta

    Combusto a transformao da energia qumica dos combusPveis em calor, por meio das reaes dos elementos consVtuintes com o oxignio fornecido. Para ns energVcos, a combusto direta ocorre essencialmente em foges (coco de alimentos), fornos (metalurgia, por exemplo) e caldeiras (gerao de vapor, por exemplo). Embora muito prVco e s vezes conveniente, o processo de combusto direta normalmente muito ineciente. Outro problema da combusto direta a alta umidade (20% ou mais no caso da lenha) e a baixa densidade energVca do combusPvel (lenha, palha, resduos etc.), o que diculta o seu armazenamento e transporte (ANEEL, 2005).

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    Craqueamento

    O processo de craqueamento consiste na quebra das molculas do leo e gordura, levando formao de uma mistura de compostos qumicos com propriedades muito semelhantes s do diesel de petrleo, mistura essa que pode ser usada diretamente em motores convencionais do ciclo diesel (combusto interna com ignio por compresso). Esta reao realizada a altas temperaturas, na presena ou ausncia de catalisadores (SUAREZ, 2005).

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Torrefao

    Gaseicao por uxo de arraste: P no (dmd = 100 a 200

    m)

    Planta Piloto 1t/h de biomassa

    Torrado: Material frivel Maior poder calorco Hidrofbico

  • Madeira

    Cons#tuinte Conferas Folhosas

    Celulose Componentes estrutural

    42+-2% 45+-2%

    Poliosoes (Hemicelulose) Componente Sub-estrututral

    27+-2% 30+-5%

    Liginina Componente Sub-estrututral

    28+-2% 20+-4%

    ExtraVvos 5+-3% 3+-2%

    Composio Mdia de Madeiras de Conferas e Folhosas

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Pirlise Branda Despolimerizao da Celulose e decomposio da Hemicelulose e Lignina

    (Hemicelulose)

  • Madeiras

    Celulose o componente majoritrio polmero linear de alto peso molecular, consVtudo exclusivamente de -D-glucose. Principal componente da parede celular dos vegetais. Polioses (hemiceluloses) Na Hemicelulose inclui xylan, glucuronoxylan, arabinoxylan, glucomannan, and xyloglucan Esto em estreita associao com a celulose na parede celular. Cinco aucares neutros, as hexoses : glucoses, manose e galactose; e as pentoses : xilose e arabinose, so os principais consVtuintes das polioses. Lignina a terceira substncia macromolecular componente da madeira. As molculas de lignina so formadas por um sistema aromVco composto de unidades de fenilpropano. Do ponto de vista morfolgico a lignina uma substncia amorfa Durante o desenvolvimento das clulas, a lignina incorporada como o lVmo componente na parede, interpenetrando as brilas e assim fortalecendo, enrijecendo as paredes celulares.

    Encontrada em Madeira duras

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Xylan

    Lignina

    A celulose contm Somente Glicose anidro

    These polysaccharides contain many dierent sugar monomers

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    ndice

    Energia Biomassa Tecnologias Gaseicao

    Histria Tipos de Gaseicador Plantas Industriais e demonstrao Fisher Tropsch

  • 130

    ROTA TERMOQUMICA DO CARVO

  • Plantas em construo na China

    Shenhua Shell 1Mt carvo/ano oil products Shenhua GE 600kt carvo/ano PP+PE Shenhua Siemens 500 kt carvo /ano PP

    GE

    131

  • Plantas piloto de GFA de biomassa no mundo

    Projeto Chemrec, Sucia Projeto Choren, Alemanha

    Projeto BioTfuel - Frana

    132

    Projeto BioSyngas - Brasil

  • Pilot gasier -KIT

  • High pressure entrained ow gasica#on

  • Planta Araucria - Paran

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    ndice

    Energia Biomassa Tecnologias Gaseicao

    Histria Tipos de Gaseicador Plantas Industriais e demonstrao Fisher Tropsch

    EVTE

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    A aposta do IPT: a gaseicao por uxo de arraste

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Biomass Gasica#on

    Some advantages

    Almost any biomass can be used to produce Syngas with small adaptaVons required

    From Syngas many products can be otained (some need improvement)

    Use of Syngas as source of some products is consolidated using coal

    Lego

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Chemical pathways to syntheVc products

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Products from Syngas

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Combus#on of Carbon

    When 1 kmol of carbon is burnt completely in adequate air or oxygen, it produces 394 MJ heat and carbon dioxide.

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    endotrmico

    exotrmico

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    exotrmico

  • ndice

    Energia Biomassa Tecnologias Gaseicao

    Histria Tipos de Gaseicador Plantas Industriais e demonstrao Fisher Tropsch

    PROJETO BioSynGas (IPT)

  • Who we are IPT - InsVtute for Technological Research of the State of

    So Paulo S.A.

    One of the rst applied R&D&I ins#tu#ons in Brazil and the largest applied mul#purpose R&D&I ins#tu#on in LaVn America

    Linked to the State of So Paulo Secretariat for Economic Development, Science and Technology

    IPT provides technological soluVons to public and private companies and insVtuVons

    Biotechnology and Nanotechnology Buildings

  • History 1899: creaVon of the Materials

    Resistance Laboratory 1st IPTs unit

    1934: IPT is established

    1960s: technical areas are restructured

    Technical divisions, focused on engineering

    Early 1970s: IPT improves is relaVonship with industries

    Increasing R&D&I contracts with private companies

    1975: creaVon of the Science, Technology and Culture Secretariat of the State of SP

    currently Secretariat for Economic Development, Science and Technology

    2005: technical areas are restructured

    Focus on the needs of clients 2008/12: ModernizaVon of IPT

  • 1979 1950

    Aircra Industry & Renewable Energy History (Proalcool -Program: processes and products) Design and manufacturing of the rst Brazilian

    airplanes

    First cars running on ethanol (July 1979)

    Flex Fuel technology

  • Energy

  • " 12 technology centers

    " 40 laboratories " 103.523,00 m2 of built area " 240.000 m2 of total area

    * in progress

    Human Resources

    Researchers 440

    Technicians 400

    AdministraVve support 260

    Interns 175

    Total 1275

    Annual budget: R$ 205 million

    IPT units in: So Paulo Franca

    (individual protecVon equipment))

    So Jos dos Campos* (composite materials)

    Piracicaba* (biomass)

    IPT TODAY

  • Projeto BIOSYNGAS Escopo do Projeto

    Projetar, implantar e operar uma Unidade Piloto de Gaseicao de Biomassa para produzir Syngas na composio de H2:CO=2 Obje#vos do Projeto

    Obter conhecimentos cienPcos e tecnolgicos de gaseicao de biomassa para projetar e implantar uma planta industrial de 300MWth, com capacidade de processamento de 120t/hora base mida (50%) com Capex de USD360M Descrio do Projeto

    A Planta ser composta por mdulos de: secagem, torrefao, Moagem e Picador, Pirlise, Gaseicao, Shi e Limpeza (Remoo de slidos e CO2) Os mdulos de secagem, torrefao, moagem e pirlise devero poder operar de forma integrada ou independente dos posteriores, visando projetos em paralelo

    Capacidade da planta] Processamento de Biomassa: 1100-1300Kg/h (Base mida 50%)

    Produo de Syngas (H2:CO=2): 230-260Kg/h @ 40bar Potncia gaseicador: 2,5MWth

    .

    153

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    IPT - Projeto de Gaseicao de Biomassa por Fluxo de Arraste

    Gaseicao por uxo de arraste Oramento R$83M Capacidade de 500kg de biomassa seca / hora Gaseicador ex: p ou leo como insumo Com oxignio Recuperao de calor Tmax = 1500C

    Especicaes do gs de sntese: 80% de CO+H2 < 0,5% CH4

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Gargalos tecnolgicos mais relevantes 1. Sistemas de secagem da biomassa visando melhor ecincia

    energVca 2. Sistemas de pr-tratamento de biomassa

    Torrefao Pirlise rpida

    3. Sistema de remoo de cinzas pr-gaseicao. 4. Sistema de alimentao do combusPvel; 5. RevesVmento da cmara de gaseicao; 6. UVlizao ou no de recuperador de calor; 7. Sistema de remoo de cinzas; 8. Sistemas de monitoramento, controle e segurana. 9. Sistemas de limpeza de gases 10. Sustentabilidade ambiental

    155

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    AlternaVvas tecnolgicas da gaseicao

    dependem da alimentao

    Se for lquido ou p no Se for slido

    Fluxo de arraste Leito fluidizado

    (mod

    elo

    Sie

    men

    s) Num maarico

    connado Numa cama de areia

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Principais processos de gaseicao

    Escolha depende de:

    Qual a escala mais adequada?

    Quais os produtos desejados?

    150 kt/ano 1500 kt/ano

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Zhang (2010)

    Ref: EVTE: Abraham Sin Oih Yu / IPT

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Projeto Conceitual

    Parceiros

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Escolha da gaseicao por Fluxo de Arraste

    Gs exige menos limpeza do que o leito uidizado, por no ter alcatro. Maior versaVlidade de produtos: vapor, energia eltrica, gs, biocombusPveis,

    monmeros.

    capacidade de operar com correntes lquidas e material parVculado capacidade de operao a altas presses capacidade de remover cinzas na forma fundida. Processo comercial, pelo menos para carvo mineral. Existncia de unidades de grande porte em operao comercial para resduos petroqumicos e carvo mineral;

    GFA pode processar todo bagao e palha de uma usina de 4Mtpa: 800.000t/ano. Tem potencial de viabilidade econmica em grande escala.

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Fluxo de arraste 40bar 1500oC

    Presso de Gaseicao 5 bar 50 bar

    Energia de bombeamento de alimentao 35.450 kg/h 0,03 MW 0,09 MW Compresso de oxignio 21.120 Nm/h 2,85 MW 4,97 MW Compresso de gs de sntese 100.000 Nm/h 19,70 MW 0 MW Total 22,58 MW 5,06 MW

    O Consumo energVco para processos de gaseicao feitos a baixa presso quatro vezes maior do que o consumo de energia para compresso de processos realizados a alta presso, mostrando maior viabilidade econmica para o segundo caso.

    FONTE: Higmann e Brugt (2007).

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Simplified Block diagram

    Drying

    TorrefacVon

    Pyrolisis

    GasicaVon SHIFT Gas

    cleaning

    P = 40 bar T = 1500 C 2.5 MW

    CO2

    CO+H2

    Raw biomass

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13 163

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Block diagram

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Block diagram Planta Piloto

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Drying

    TorrefacVon

    Pyrolisis

    GasicaVon

    SHIFT Gas cleaning Syngas

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Gasier

    Bagasse

    Drying

    TorrefacVon

    Pyrolisis

    Pr-tratamento

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    CO + H2O+ CO2 + H2

    600-700 kg/h

    1300-1400 kg/h

    390-500 kg/h

    180 - 230 kg/h

    0 - 150 kg/h

    600 - 400kg/h

    Comp %vol H2 25-36 CO 53-60 CO2 10-14 O2 0 CH4 0-0,001 N2 0-0,18

    Argon 0,05-0,06 H2S 0-0,05

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    SHIFT H2/CO = 2

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Gas Cleaning

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Pyrolisis x Torrefaction

    Bio-oil Bio-coal

    Yield 40-75% 80-90%

    HHV (MJ/kg) 22,8 20,3

    Prox

    imat

    e Moisture 8-9 4-5

    Volatile 91,8 76,3

    Fixed C 7,8 22,4

    Ulti

    mat

    e

    Ash 0,45 1,3

    C 59,9 50,0

    H 6,2 5,66

    N

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Grasman Energy diagram Bio-coal

    Bagasse 67%

    Natural Gas 29%

    Eletrical Energy 4%

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Bagasse 70%

    Natural Gas 24%

    Eletrical Energy 6%

    Grasman Energy diagram Bio-oil

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    LocalizaVon Pilot Plant: Piracicaba / Estado de So Paulo

    Esalq CTC

    Dedini

    Cosan

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Licena de Instalao - Emi#da Resultado da Consulta

    N da SD - 21016661

    Data da SD - 24/11/2011

    Razo Social - INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLGICAS DO ESTADO DE SO PAULO S.A. IPT Logradouro - RODOVIA LARCIO CORTE - SP 147 N Complemento - KM 142+50 METROS

    Bairro - VILA AREIO

    Municpio - PIRACICABA

    CNPJ- N do Processo - 21/01456/11 Objeto da Solicitao -LICENA PRVIA E DE INSTALAO

    N Documento -21000905

    Situao - EmiVda Desde 07/02/2012

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Etapas

    176

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Parceiros

    Parceiros

    Financiamento

    Apoio

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    ndice

    Energia Biomassa Tecnologias Gaseicao

    Histria Tipos de Gaseicador Plantas Industriais e demonstrao Fisher Tropsch

    PROJETO BioSynGas (IPT) EVTE

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Potencial para plantas de gaseicao na dcada de 2020: as novas usinas

    550 Mt em 10 anos 140 novas usinas

    5%a.a.

    UNICA

    BNDES

    179

    140 novas usinas um bom universo a ser atacado pela nova tecnologia

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Diagrama de Grasmam

    Fluxo energ#co para o processo operando com torrado em escala industrial

    Fluxo energ#co para o processo operando com bio-leo em escala industrial

    800 mil de bagao mido (50 % de umidade) e uma operao de 365 dias/ano aprox 320MWth

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Planta de 323 MWth (400 mil ton de bagao/palha seca e 8 meses de safra)

    Etapas InvesTmento em

    equipamentos (M US$2011)

    Pretratamento 30

    Gaseicao 40 - 75

    Limpeza e condicionamento de

    gs 40 - 75

    Unidade FT (Fischer Tropsch) 50 - 80

    ASU (Air separa#on unit) 30 - 75

    Unidade termoeltrica de gerao 50

    TCI (Total Capital Investment): 400 a 700 M US$2011

    Fontes: Boerrigter (2006); Faaij (2006); Swanson et al. (2010)

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Parmetros dos Cenrios 2020 - 2030

    Cenrio Custo de

    bagao (US$/ton)

    Taxa de desconto

    Preo de combusgvel

    Brasil 2020-2030 (US$/litro)

    O#mista 30 0,08 2,1 Esperado 50 0,10 1,8

    Pessimista 70 0,12 1,5

    182

    REF: ABRAHAM YU / IPT

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Planta de Gaseicao de 323 MWth 400 mtb/a

    Produo de FT Fuel; Ecincia Energ3ca = 55%; Safra de 8 meses

    TCI (M US$2010) VPL (M US$) ROI

    Cenrio o#mista 388 358 185%

    Cenrio esperado 487 116 56%

    Cenrio pessimista 647 -53 -23%

    TCI: Total Capital Investment

    183

    REF: ABRAHAM YU / IPT

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Planta de Gaseicao de 647 MWth 800 mtb/a

    Produo de FT Fuel; Ecincia Energ3ca = 55%; Safra de 8 meses Energia eltrica requerida pela usina de cana: 21 MW

    TCI (M US$2010) VPL (M US$) ROI

    Cenrio o#mista 549 786 286%

    Cenrio esperado 689 334 114%

    Cenrio pessimista 917 -2 -1%

    TCI: Total Capital Investment

    184

    REF: ABRAHAM YU / IPT

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    ndice

    Energia Biomassa Tecnologias Gaseicao

    Histria Tipos de Gaseicador Plantas Industriais e demonstrao Fisher Tropsch

    PROJETO BioSynGas (IPT) EVTE

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Planta de 323 MWth (400 mil ton de bagao/palha seca e 8 meses de safra)

    Etapas InvesTmento em

    equipamentos (M US$2011)

    Pretratamento 30

    Gaseicao 40 - 75

    Limpeza e condicionamento de

    gs 40 - 75

    Unidade FT (Fischer Tropsch) 50 - 80

    ASU (Air separa#on unit) 30 - 75

    Unidade termoeltrica de gerao 50

    TCI (Total Capital Investment): 400 a 700 M US$2011

    Fontes: Boerrigter (2006); Faaij (2006); Swanson et al. (2010)

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Centros e Equipes tcnicas Centros do IPT envolvidos CETAE -Centro de Tecnologias Ambientais e EnergVcas CT-FLORESTA -Centro de Tecnologia de Recursos Florestais CTPP -Centro de Tecnologia de Processos e Produtos CINTEQ -Centro de Integridade de Estruturas e Equipamentos CIAM -Centro de Tecnologia da Informao, Automao e Mobilidade CMF -Centro de Metrologia de Fluidos CETAC -Centro Tecnolgico do Ambiente Construdo CT-OBRAS -Centro de Tecnologia de Obras de Infraestrutura CMQ -Centro de Metrologia em Qumica CME -Centro de Metrologia Mecnica e Eltrica

    Total de mo de obra direta envolvidas do IPT: 47 pessoas

    Projeto Conceitual: 27 autores

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Agenda Year 1 Year 2 Year 3 Year 4 Year 5 Year 6 Status

    Projeto Conceitual X OK

    Projeto Bsico X

    Projeto detalhado X

    Construo da Planta

    X X X

    Comissionamento X

    Pre-operao X

    Operao X

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Parceiros

    Parceiros

    Financiamento

    Apoio

  • FAAP Autor: Gerhard Ett Gesto e Planejamento Energtico 9/23/13

    Obrigado!

    Contatos: Gerhard E - [email protected]