Title

Termodinâmica computacional aplicada ao Reator Kanbara em escala de laboratório via metodologia EERZ

Computational Thermodynamics Applied to the laboratory-scale Kanbara Reactor via the EERZ Methodology

Authorship

BROSEGHINI, FELIPE COSTA; RAMOS, SIMÃO VERVLOET; OLIVEIRA, JOSÉ ROBERTO DE; GRILLO, FELIPE FARDIN

BROSEGHINI, FELIPE COSTA

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RAMOS, SIMÃO VERVLOET

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OLIVEIRA, JOSÉ ROBERTO DE

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GRILLO, FELIPE FARDIN

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DOI

10.5151/2594-5300-43022

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Abstract

Este estudo tem como objetivo simular o processo de dessulfuração em um Reator Kanbara (KR) em escala de laboratório, utilizando um modelo cinético-termodinâmico baseado na metodologia da Zona de Reação de Equilíbrio Efetivo (EERZ). O modelo foi desenvolvido a partir de bancos de dados termodinâmicos do FactSage e estruturado em três zonas principais: reação interfacial metal–escória, homogeneização do metal e homogeneização da escória. Dados experimentais de cinco ensaios com diferentes misturas dessulfurantes foram utilizados como entrada e para a validação do modelo. Os resultados mostram que o modelo reproduz com sucesso o comportamento global da dessulfuração, capturando a rápida redução do teor de enxofre nos estágios iniciais, seguida de uma estabilização gradual. A validação quantitativa resultou em coeficientes de determinação (R²) entre 0,8970 e 0,9924 e valores de RMSE variando de 0,0013 a 0,0040 %S em massa, demonstrando boa concordância entre os resultados simulados e os experimentais. Conclui-se que a metodologia EERZ é uma ferramenta eficiente para prever a evolução do enxofre e comparar o desempenho de diferentes misturas dessulfurantes.

This study aims to simulate the desulfurization process in a laboratory-scale Kanbara Reactor (KR) using a kinetic-thermodynamic model based on the Effective Equilibrium Reaction Zone (EERZ) methodology. The model was developed using thermodynamic databases from FactSage and structured into three main zones: metal–slag interfacial reaction, metal homogenization, and slag homogenization. Experimental data from five tests with different desulfurizing mixtures were used as input and for model validation. The results show that the model successfully reproduces the overall desulfurization behavior, capturing the rapid reduction in sulfur content during the initial stages followed by a gradual stabilization. Quantitative validation yielded coefficients of determination (R²) between 0.8970 and 0.9924 and RMSE values ranging from 0.0013 to 0.0040 wt.%S, demonstrating good agreement between the simulated and experimental results. It is concluded that the EERZ methodology is an efficient tool for predicting sulfur evolution and comparing the performance of different desulfurizing mixtures.

Keywords

Desulfurization, Kanbara Reactor, Kinetic-thermodynamic model

Desulfurization, Kanbara Reactor, Kinetic-thermodynamic model