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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.44.1995.tde-19112015-085930
Document
Author
Full name
Silvio Benedicto Alvarinho
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 1995
Supervisor
Committee
Valarelli, José Vicente (President)
Cekinski, Efraim
Chaves, Arthur Pinto
Hypolito, Raphael
Santos, Tharcisio Damy de Souza
Title in Portuguese
Processo hidrotermal de obtenção de carvão a partir de biomassas de alta umidade (capim, bagaço de cana)
Keywords in Portuguese
Carvão
Abstract in Portuguese
O presente estudo propõe um processo hidrotermal para converter biomassa de alta produtividade e alta umidade em carvão. O processo promove a carbonização de biomassa em polpa aquosa, possibilitando que se trate biomassa sem operação previa de secagem. O estudo é efetuado sobre três tipos de matérias primas, capim elefante, bagaço de cana e turfa. O capim elefante foi escolhido em razão de sua alta produtividade e as duas outras matérias primas foram escolhidas em razão de sua alta umidade, por sua disponibilidade e por carecerem de tecnologia bem estabelecida para seu aproveitamento. O estudo apresenta os resultados do tratamento hidrotermal dessas três matérias primas e também o desenvolvimento de alguns itens de processo, aplicados ao capim, de modo a melhor visualizar o processo como um todo. Os ensaios de laboratório de tratamento hidrotermal das três matérias primas, foram realizados em autoclaves de 1 litro de capacidade com controles de temperatura e pressão. As temperaturas de ensaio foram de 180°C a 300 °C para o capim e de 200 °C a 300 °C para a turfa e o bagaço de cana. Os tempos de residência na autoclave forma de 5, 15 e 45 minutos. As condições de tempo de residência de 15 minutos, temperatura de 260 °C para o capim e 250 °C para a turfa e bagaço de cana, apresentaram os seguintes resultados: O estudo mostra que o processo, por trabalhar em temperaturas moderadas e altas pressões, retém no carvão grande parte das matérias voláteis contidas na matéria prima, possibilitando altos rendimentos energéticos e em massa, gerando um combustível com alto poder calorífico, na faixa de 6.000 kcal/Kg, e reatividade alta. O produto é um combustível solido, bastante friável, que necessita de muito pouco trabalho de moagem para ser utilizado em maçarico. As cinzas da matéria prima são em parte lixiviadas durante o processo, resultando num carvão com teores de cinza muito menores do que seria esperado numa carbonização seca. O carvão produzido é facilmente desaguado por meios mecânicos, como filtragem, com baixo dispêndio de energia.
Title in English
Not available.
Keywords in English
Not available.
Abstract in English
To convert biomass of high productivity and high moisture to coal, the author proposes a hydrothermal process. This way, the carbonization proceeds under wet conditions and drying before processing is not needed. Three raw materials have been tested: Pennisetun Purpureum Shum (elephant grass), peat and sugar cane bagasse. The first material has high productivity, the latter two show high moisture, they are easily available and up to now, a good coalification technology has not been developed. This study gives results of the hydrothermal process applied and characterizes some steps of this process in more detail to enhance understanding of process. Tests have been conducted in autoclaves of 1 L capacity with extemal pressure and temperature control. The range of temperatures used is 180 to 300 °C and the coalification time has been 5, 15 and 45 minutes. At the test time of 15 minutes and 260 °C for the elephant grass and 250 °C for sugar cane bagasse and peat, the results are as floow: The results of this study show that during the hydrothermal process a high quantity of volatile material is retained in the newly formed coal due to working with low temperature and high pressures. This gives a product of high calorific power (about 6.000 kcal/Kg), of high reactivity and mass. The resulting product does not need much grinding to be used by bumers. The process partially removes the ashes and the final ash content of the coal is much lower than the one produced by dry coalification. Dewatering is very easily done by mechanical means, filter pressing for instance, and does not require high amounts of energy.
 
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Publishing Date
2015-11-24
 
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