Pirólise de gás natural veicular com dióxido de carbono em uma tocha de plasma tipo tornado.
Nome: RAFAEL PIRES RIBEIRO
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 30/04/2015
Orientador:
Nome |
Papel |
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| ALFREDO GONÇALVES CUNHA | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
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| ALFREDO GONÇALVES CUNHA | Orientador |
| ESTEFANO APARECIDO VIEIRA | Examinador Externo |
| JAIR CARLOS CHECON DE FREITAS | Examinador Interno |
| ROGÉRIO NETTO SUAVE | Examinador Interno |
Resumo: Este trabalho visou estudar a pirólise do gás natural veicular (GNV) com CO2 via um plasma intermediário de arco deslizante (Gliding Arc) do tipo tornado. Este tipo de plasma começa no regime térmico e a seguir migra para o regime não térmico, com baixa corrente e alta tensão, à pressão atmosférica. Normalmente, este plasma é de baixa potência. Devido ao seu comportamento transiente este é capaz de estimular reações químicas nos gases presentes, sem necessitar aquecer todo o gás. Para isto, foi desenvolvida no laboratório uma tocha de plasma do tipo tornado com eletrodos em cobre, bem como uma fonte de alimentação para 7 kV e 80 mA. Paralelamente ao desenvolvimento experimental foi feito uma simulação da tocha de plasma por fluidodinâmica computacional (CFD), que mostrou resultados bem parecidos com o comportamento real da tocha. Foram feitos sete testes em que foram variadas as vazões dos gases e diâmetro do anodo. As vazões foram ajustadas em função da estabilidade do arco, que dependia fortemente do diâmetro do anodo. Observou-se que, a diminuição do diâmetro do anodo permitiu um aumento na razão GNV/CO2 e um maior rendimento energético na produção do H2. O rendimento energético máximo obtido foi para o diâmetro de 5,0 mm do anodo, onde se obteve (11 ± 3) mol de H2 por kW.h. Este resultado é duas vezes o valor apresentado na literatura por Xumei Tao (2011), e é equivalente aos resultados das tochas de plasma térmico que apresentam o dobro do rendimento em relação ao arco deslizante. Durante os testes a razão GNV/CO2 chegou a ser maior que 1, situação em que pode haver a produção de carbono sólido. Fato este constatado ao final do trabalho. A amostra sólida foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X, onde se constatou a presença de material grafitizado e material amorfo como o negro de fumo. O fator negativo foi a grande presença de CO2 na composição final dos gases, pois o CO2 necessita de uma temperatura maior para ser decomposto e reagir com o CH4.
