A alimentação de pneus usados no gaseificador acontecerá por uma coifa em intervalos de tempo marcados por um medidor de nível. Duas válvulas delimitam a passagem da biomassa por um cilindro de alimentação, evitando a saída dos gases e asseguram a hermeticidade da região.
No gaseificador, a secagem é o primeiro processo, seguido da pirólise. Na região de oxidação (garganta) há a injeção de ar pré-aquecido, que oxida os gases produzidos na pirólise e gera o calor necessário para a gaseificação do char. No processo, há duas correntes de saída no gaseificador, a do o gás gerado e a das cinzas com o char residual, sendo esta última retirada por meio de um parafuso sem fim.
O gás produzido passa por uma primeira etapa de limpeza num ciclone para eliminação da maior quantidade possível de partículas. O gás, uma vez limpo no ciclone, segue para um trocador de calor com o ar de gaseificação, o qual terá sua temperatura elevada (pré- aquecimento) aproveitando a energia do gás de saída. Devido à possibilidade de possíveis condensados, este trocador dispõe de uma saída de líquidos.
Segundo Stevens (2001), os ciclones são utilizados para remover partículas grandes e operam numa ampla faixa de temperaturas, limitadas pelo material de sua construção. Os ciclones também ajudam na remoção do alcatrão condensado e materiais alcalinos da corrente do gás, conseguindo remover mais de 90% de partículas acima de 5 µm de diâmetro com mínima perda de carga. A remoção parcial de material entre 1 a 5 µm é também possível, mas neste caso o sistema tem eficiência mais baixa.
Posteriormente, se utiliza um segundo trocador de calor para continuar o resfriamento do gás até uma temperatura entre 100 e 125 °C, utilizando água da rede para condensação de parte do alcatrão. Por fim, o gás entra num sistema de lavagem de gases (wet scrubber), onde através de um lavador de gás tipo Venturi também se retém parte do alcatrão (no caso de não usar um leito catalítico). Outra possibilidade é o uso de um leito catalítico para retenção do alcatrão arrastado em forma de vapor onde as temperaturas variam entre 500 e 600°C, o qual é craqueado e posteriormente resfriado para condensação. Contudo, a escolha por leitos catalíticos dependerá do conteúdo de alcatrão que se deseja obter no gás final e dos resultados finais dos testes que forem realizados.
No sistema de lavagem, os gases saem saturados. O gás é resfriado até temperaturas suficientemente baixas para condensar grande parte do líquido que foi arrastado, para evitar que um resfriamento posterior condense os líquidos ainda remanescentes no gás, antes de sua entrada em outros equipamentos. Finalizando esses processos, o gás estará disponível para a sua utilização em outros dispositivos ou para armazenamento.
O ciclone, posicionado na saída dos gases de exaustão do gaseificador, retira os resíduos sólido, principalmente de cinzas e algumas partículas de char, que foram arrastados pelo gás produzido.
O funcionamento deste equipamento baseia-se no uso da força centrífuga para separar os sólidos. Segundo a E.P.A (1998), uma das principais dificuldades enfrentadas está na separação das partículas de char, que apresentam uma típica massa específica de 200 kg/m3 e as cinzas apresentam uma massa específica entre 600 a 1000 kg/m3. Para melhor funcionamento, é recomendada uma velocidade de saída dos gases de aproximadamente 15 m/s, temperatura do gás de saída em torno de 600°C e vazão de 200 Nm3/h.
Objetivando o aproveitamento energético do gás de saída para o aquecimento do ar que é o agente de gaseificação do processo, bem como o resfriamento do syngas na saída do gaseificador antes de sua entrada num sistema de lavagem de gases, serão utilizados 2 trocadores de calor do tipo carcaça e tubo.
Trocadores de calor do tipo tubo e carcaça são muito comuns em aplicações industriais. Eles contêm um grande número de tubos (até centenas) embalados em uma concha com seus eixos paralelos ao da casca. A transferência de calor ocorre quando um fluido escoa nos tubos enquanto o outro flui para fora dos tubos através da casca. Esse tipo de trocador de calor é ainda classificado de acordo com o número de passagens de casco e tubo envolvidos (CENGEL, 2011).
Para dimensionar os dois trocadores de calor do tipo tubo e carcaça e o condensador para o sistema de limpeza e acondicionamento do syngas produzido por gaseificação de pneus usados desta dissertação, foi escolhido o método da diferença de temperatura média logarítmica (DTML) corrigida, tendo em vista que as mudanças de temperatura são especificadas e referentes a fluxos de fluidos de vazão mássica já conhecida.
Segundo Tieni (2005), a filtração em um filtro de mangas acontece com a passagem do gás carregado com as partículas através do elemento filtrante, as mangas. As partículas ficam então retidas na superfície do tecido e nos poros das fibras, formando assim a chamada torta de filtração responsável direta pela filtração. No momento em que se atinge o tempo de filtração
ou queda de pressão máxima determinada para o equipamento, a torta então deverá ser removida da manga.
Os lavadores de gás (wet scrubbers) são utilizados principalmente para a remoção de alcatrão. Amplas variedades de equipamentos estão disponíveis, como por exemplo, as torres de spray (spray towers), sistemas que usam líquidos depuradores (impingement scrubber), depuradores com defletores e os depuradores Venturi. De acordo com Baker et al. (1986), o mais comum é do tipo Venturi, que são depuradores nos quais se acelera o fluxo de gás contra uma pulverização aquosa de alta massa específica. As gotas aquosas impactam a uma grande velocidade relativa com os sólidos do fluxo de gás. As velocidades do gás são tipicamente entre 60 a 125 m/s na região de estreitamento, a eficiência na remoção de partículas é proporcional à queda de pressão no Venturi.
O lavador venturi tipo Reither foi escolhido para esta instalação. É um lavador tipo venturi com um pistão. O gás circula pelo interior do equipamento antes de encontrar um estrangulamento transversal formado por dois cilindros menores colocados horizontalmente. O líquido de lavagem é pulverizado axialmente por bocais. As características destes modelos são: o venturi perfeitamente acoplado transversalmente e o líquido de lavagem que se pulveriza por injeção axial ou transversal à baixa pressão. Devido ao grande efeito cortante da corrente do gás, as partículas do líquido se convertem em partículas muito finas. A elevada aceleração do gás na entrada do equipamento e a elevada velocidade relativa provocada entre as partículas e as gotículas é a razão da boa capacidade de separação deste tipo de lavador.