Um novo processo para craqueamento térmico: produção de hidrocarbonetos com alto valor agregado a partir de resíduos de Polietileno

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dc.contributor.advisor1Martins, Márcio Ferreira
dc.contributor.authorDuque, João Vitor Ferreira
dc.contributor.referee1Hayashi, Thamy Cristina
dc.contributor.referee2Orlando, Marcos Tadeu D’Azeredo
dc.date.accessioned2016-08-29T15:33:03Z
dc.date.available2016-07-11
dc.date.available2016-08-29T15:33:03Z
dc.date.issued2013-10-25
dc.description.abstractThe huge variety of products consumed are produced from various types of plastics, generating a considerable amount of environmental and socioeconomic problems due to their incorrect disposal and irresponsible. In this context, this study proposes a new thermal cracking conversion process, as an alternative, to turn the polyethylene (PE) residue into a noble hydrocarbon. For that, a detailed thermochemical characterization was preformed. Elemental analysis detected only amounts of carbon and hydrogen. The proximate analysis, due to lack of standards for this especific waste material, was possible to determine, only, the amount of moisture and ash. Volatile material was obtained by difference, up to 98 wt.%. The PE calorific value was between 31 – 49 MJ kg-1. The thermogravimetry analysis (TGA), between 30 – 700 °C, and at three heating rates (2, 20 e 10 0 K min-1), and under two atmospheres, inert (N2) and oxidant (air) was carried out. The results show agreement with proximate analysis for ash and moisture. Also, the TGA revels that the PE sample can be converted into one to three mechanism steps, depending on the number of recycle and on the type. The differential scanning calorimetry (DSC) was carried out for PE samples and for the product recovery from the process. From the data obtained in the DSC, the Arrhenius kinetic parameters were established for an overall reaction mechanism for PE pyrolysis. The trial for the product shows that almost all quantity produced can be used as fuel. To verify the efficacy of the new process, the cracking of waste polyethylene was also performed in a eletric way. The recovered products were analyzed and a high calorific value was found. However, due to the large amount of volatile material, we suggest that the PE co-combustion with a carbonaceous material can reach temperatures enough to convert all PE into a noble hydrocarbon, and ensuring self-sustening process.eng
dc.description.resumoÉ evidente a grandeza da indústria do petróleo e de seus derivados nos dias atuais. Associado a isso está a enorme variedade de produtos consumidos que são produzidos a partir dos mais diversos tipos de plásticos, gerando uma quantidade considerável de impactos ambientais e sócio-econômicos devido ao seu descarte incorreto e irresponsável. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo propor um novo processo de conversão térmica, como alternativa, para transformá-los em um possível combustível. As análises elementares detectaram somente quantidades de carbono e hidrogênio. Nas análises imediatas, devido a não existência de normas para testes padrão, somente foram determinadas as quantidades de umidade e cinzas, sendo o material volátil obtido por diferença. O poder calorífico superior das amostras verificadas foi entre 31 49 MJ kg-1. Foram realizados ensaios de Termogravimetria (TG) entre 30 700 °C, com três taxas de aquecimento (2, 20 e 100 K min-1) em duas atmosferas, inerte (N2) e oxidante (ar), e também de Calorimetria diferencial de varredura (CDV) entre 20 600 °C, sob atmosfera dinâmica de nitrogênio e taxa de aquecimento de 10 K min-1. Os resultados mostram concordância com a análise imediata, para cinzas e umidade. Os teores de carbono fixo e material volátil foram determinados através de balanço de massa, confrontando os resultados das análises realizadas. A partir dos dados obtidos nas CDVs, os parâmetros cinéticos de Arrhenius, energia de ativação aparente e o fator pré-exponencial, para a reação global de pirólise foram calculados. O craqueamento térmico de resíduos de polietileno foi realizado de duas maneiras distintas, por meio do uso de energia elétrica e também através de combustão smoldering, onde uma análise de parâmetros foi realizada. Os produtos recuperados foram analisados e um alto poder calorífico foi encontrado. Devido a grande quantidade de material volátil, o uso de resíduos de materiais plásticos sugere a co-gasificação com material carbonoso para atingir as temperaturas de pirólise e garantir a sustentação energética do processo.
dc.formatText
dc.identifier.citationDUQUE, João Vitor Ferreira. Um novo processo para craqueamento térmico: produção de hidrocarbonetos com alto valor agregado a partir de resíduos de Polietileno. 2013. Dissertação (Mestrado em Engenharia mecânica) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2013.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/4203
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectThermal analysiseng
dc.subjectCombustioneng
dc.subjectCrackingeng
dc.subjectPlasticseng
dc.subjectWasteseng
dc.subjectAnálises térmicaspor
dc.subjectCombustãopor
dc.subjectCraqueamentopor
dc.subjectPlásticospor
dc.subjectResíduospor
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.subject.udc621
dc.titleUm novo processo para craqueamento térmico: produção de hidrocarbonetos com alto valor agregado a partir de resíduos de Polietileno
dc.typemasterThesis
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