Otimização da co-pirólise de gasóleo pesado com embalagens de PEAD pós-uso utilizando planejamento fatorial
| Ano de defesa: | 2015 |
|---|---|
| Autor(a) principal: |
Joppert Junior, Ney
 |
| Orientador(a): |
Marques, Mônica Regina da Costa
|
| Banca de defesa: |
Cruz, Georgiana Feitosa da
,
Silva, Alexsandro Araújo da
,
Maria, Luiz Cláudio de Santa
,
Romeiro, Gilberto Alves
|
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade do Estado do Rio de Janeiro
|
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Química
|
| Departamento: |
Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
|
| País: |
BR
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| Palavras-chave em Português: | |
| Palavras-chave em Inglês: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/15637 |
Resumo: | In this work it was studied the co-pyrolysis process applied to HDPE plastic package with motor oil residues with Heavy Gas Oil and FCC Catalyst. The main objective of this work was to find the experimental conditions that enhanced the diesel fuel fraction in the pyrolitic oil. Factorial Design Methodology (FDM) was developed to enhance diesel fuel fraction (C9-C23) from waste high-density polyethylene (HDPE) and heavy gas oil (HGO) through copyrolysis. FDM was used for optimization of the following reaction parameters: temperature, catalyst and HDPE amounts. The HGO amount was constant (2.0 g) in all experiments. The model optimum conditions were determined to be temperature of 550 °C, HDPE = 0.20 g and no FCC catalyst. Under such conditions, 94% of pyrolytic oil was recovered, of which diesel fuel fraction was 93% (87% diesel fuel fraction yield), no residue was produced and 6% of noncondensable gaseous/volatile fraction was obtained. Seeking to reduce the cost due to high process temperatures, the impact of using higher catalyst content (25 %) with a lower temperature (500 °C) was investigated. Under these conditions, 88% of pyrolytic oil was recovered (diesel fuel fraction yield was also 87%) as well as 12% of the noncondensable gaseous/volatile fraction. No waste was produced in these conditions, being an environmentally friendly approach for recycling the waste plastic. The diesel fuel fraction obtained in this study achieved heating value (44.0 MJ/Kg) similar to commercial diesel oil. This paper demonstrated the usefulness of using FDM to predict and to optimize diesel fuel fraction yield with a great reduction in the number of experiments. Based on experimental results, co-pyrolysis can represent a significant role in future in the recovery of both energetic and organic content of HDPE plastic package with motor oil residues |
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Factorial Design Methodology (FDM) was developed to enhance diesel fuel fraction (C9-C23) from waste high-density polyethylene (HDPE) and heavy gas oil (HGO) through copyrolysis. FDM was used for optimization of the following reaction parameters: temperature, catalyst and HDPE amounts. The HGO amount was constant (2.0 g) in all experiments. The model optimum conditions were determined to be temperature of 550 °C, HDPE = 0.20 g and no FCC catalyst. Under such conditions, 94% of pyrolytic oil was recovered, of which diesel fuel fraction was 93% (87% diesel fuel fraction yield), no residue was produced and 6% of noncondensable gaseous/volatile fraction was obtained. Seeking to reduce the cost due to high process temperatures, the impact of using higher catalyst content (25 %) with a lower temperature (500 °C) was investigated. Under these conditions, 88% of pyrolytic oil was recovered (diesel fuel fraction yield was also 87%) as well as 12% of the noncondensable gaseous/volatile fraction. No waste was produced in these conditions, being an environmentally friendly approach for recycling the waste plastic. The diesel fuel fraction obtained in this study achieved heating value (44.0 MJ/Kg) similar to commercial diesel oil. This paper demonstrated the usefulness of using FDM to predict and to optimize diesel fuel fraction yield with a great reduction in the number of experiments. Based on experimental results, co-pyrolysis can represent a significant role in future in the recovery of both energetic and organic content of HDPE plastic package with motor oil residuesA co-pirólise é uma rota promissora, uma vez que minimiza o impacto ambiental causado pela disposição do plástico de maneira inadequada, evita seu acúmulo em lixões e permite um melhor aproveitamento de um recurso natural não-renovável, o petróleo, matéria prima importante para a geração de energia e obtenção de produtos químicos. O presente trabalho teve como objetivo a definição das condições experimentais mais propícias à obtenção de líquidos pirolíticos com alta fração de óleo diesel, resultantes da co-pirólise de polietileno de alta densidade (PEAD) pós-consumo com gasóleo pesado tilizando-se catalisador de FCC (Fluid Catalytic Cracking). Como instrumento de otimização das condições experimentais, optou-se pela Metodologia Planejamento Fatorial. Foi também estudado o efeito das condições experimentais, como: a temperatura de reação, a relação gasóleo/polietileno e a quantidade de catalisador no meio reacional. As amostras de polietileno, gasóleo e catalisador foram submetidas à co-pirólise em sistema de leito fixo, sob fluxo constante de nitrogênio, variando-se a temperatura entre 450 ºC a 550 ºC, a quantidade de PEAD no meio reacional foi de 0,2 a 0,6 g, e a quantidade de catalisador foi de zero a 0,06 g, mantendo-se fixa a quantidade de gasóleo em 2 g. Foram efetuadas as caracterizações física e química do gasóleo, polietileno pós-uso e do catalisador. Como resultado, obteve-se a produção de 87% de fração de óleo diesel em duas condições diferentes: (a) 550 0C de temperatura sem catalisador; (b) 500 0C de temperatura e 25% de catalisador FCC. Em ambos os casos, a quantidade de gasóleo pesado e PEAD foram constantes (2 g Gasóleo; 0,2 g PEAD), assim com o tempo de reação de 15 minutos. A fração de óleo diesel obtida neste estudo alcançou o poder calorífico de 44,0 MJ/Kg que é similar ao óleo diesel comercial. É importante ressaltar que em ambos os casos nenhum resíduo foi produzido, sendo uma rota ambientalmente importante para reciclagem de embalagens plásticas contaminadas com óleo lubrificante originárias de postos de serviço, visando à recuperação de ambos conteúdo energético e orgânico dos resíduos de embalagens plásticas pós-usoSubmitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T18:58:31Z No. of bitstreams: 1 Ney Joppert Junior.pdf: 1839450 bytes, checksum: b028e8df8626d92629c8551b9ba51e3e (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T18:58:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ney Joppert Junior.pdf: 1839450 bytes, checksum: b028e8df8626d92629c8551b9ba51e3e (MD5) Previous issue date: 2015-01-07application/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto de QuímicaHigh density polyethylene wasteHeavy gas oilFactorial design methodologyPyrolysisResíduosPolietilenoGasóleoCo-piróliseMetodologia desenvolvimento de experimentosCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTALOtimização da co-pirólise de gasóleo pesado com embalagens de PEAD pós-uso utilizando planejamento fatorialOptimization co-pyrolysys from HDPE and heavy gas oil using factorial design methodologyinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALNey Joppert Junior.pdfapplication/pdf1839450http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/15637/1/Ney+Joppert+Junior.pdfb028e8df8626d92629c8551b9ba51e3eMD511/156372024-02-27 14:47:46.758oai:www.bdtd.uerj.br:1/15637Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T17:47:46Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
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