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Pirólise de pneus inservíveis para a produção de combustívei

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by

CAMILA MASCARENHAS

on 27 August 2015

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Transcript of Pirólise de pneus inservíveis para a produção de combustívei

Estrutura da Apresentação
1. O crescimento populacional e o problema da geração de resíduos de pneus

2. Características dos pneus

3. Soluções atuais para a reciclagem de resíduos de pneus

4. Pirólise de Resíduos de pneu

5. Estudo de Caso

6. Conclusões

O problema da geração de resíduos de pneus
Impacto ambiental negativo
Características do pneu
São constituídos basicamente de borracha, negro fumo e aditivos;
Soluções atuais de reciclagem de resíduos de pneu
Pirólise
É usada na obtenção de combustíveis sólidos e gasosos a partir da queima de matérias primas como carvão e madeira;
Pirólise de resíduos de pneu
Estudo de Caso I
Dessulfurização fotolítica de óleo de pirólise de resíduo de pneu
Obrigada!
Pirólise de pneus inservíveis para a produção de combustíveis
A Indústria de Processos Químicos e a Sustentabilidade
Profº. Dr. Gil Anderi da Silva

Camila Florentino
Paula Aliprandini
Sara Cardoso

Disposição dos pneus em Aterro Sanitário
Dificuldade de compactação
Tempo de vida no aterro prolongado
Retenção de gases
Contribuição na proliferação de insetos e animais sinantrópicos
Fabricado através do processo de vulcanização.
As borrachas mais utilizadas na confecção são a borracha natural, a borracha de estireno-butadieno e borracha de butadieno;
Baseia-se no aquecimento de materiais orgânicos em altas temperaturas sem a presença de oxigênio;
Como resultado da decomposição térmica do material orgânico são obtidos as fases gasosas e sólidas;
O uso da pirólise na reciclagem.
Pirólise de resíduo de pneu
Processo de Pirólise
Parâmetros técnicos;
Fornos rotativos e de leito fixo;
Tipos de pirólise:
Pirólise lenta
Pirólise rápida
Pirólise catalítica
Dessulfurização
Remoção de enxofre;
Crescimento populacional
A natureza química do enxofre está ligada diretamente a sua remoção, por exemplo:
Sulfetos acíclicos alifáticos e sulfuretos cíclicos;
Anéis aromáticos.
Métodos de Dessulfurização
Hidrodessulfurização;
Dessulfurização extrativa;
Dessulfurização oxidativa;
Dessulfurização adsortiva;
Biodessulfurização;
Dessulfurização supercrítica à base de água.
Hidrodessulfurização
O enxofre é removido a partir do óleo, combinando-o com hidrogênio para formar o sulfeto de hidrogênio.
A mistura de óleo no estado bruto e o gás hidrogênio são aquecidos e bombeados a altas pressões para um reator.
Reação de hidrodessulfurização
Dessulfurização extrativa
Extração líquido-líquido;
Está sujeita a solubilidade dos compostos organosulfurados em certos solventes.
Esquema do processo geral da dessulfurização extrativa através de solvente orgânico
Dessulfurização oxidativa
Dessulfurização de óleo de pirólise de pneus inservíveis
Uma reacção química entre um oxidante e o enxofre. Este processo envolve dois passos distintos, a oxidação do enxofre e a remoção do mesmo.
Mecanismo da oxidação de um composto sulfuroso através de peróxido de hidrogênio
O método de hidrodessulfurização
O método de dessulfurização oxidativa
Mais comum na remoção dos compostos orgânicos de combustíveis fósseis líquidos;
Processo dispendioso, devido às exigências da própria reação de pressão e temperatura do gás hidrogênio.
Não opera em condições severas de pressão e temperatura;
Exige apenas a adição de alguns oxidantes;
Trabalhos mostram a remoção de enxofre na ordem dos 70%.
Objetivo:
Investigar a possibilidade de aplicar uma reação de foto-oxidação assistida pelo catalisador dióxido de titânio (TiO2).
Vantagens:
Condições mais suaves de reação e sem consumo de hidrogênio.

Procedimento experimental
Solventes utilizados: água destilada, metanol e o acetonitrilo.
Diagrama esquemático do aparelho experimental utilizado para a dessulfurização fotocatalítica do óleo de pirólise de resíduos de pneus
Resultados
Composição dos resíduos de pneus em pó e seus produtos de pirólise
Composição do pó de resíduos de pneus usados como matéria-prima
Grande quantidade de carbono;

Teor de hidrogênio moderado;

Alto teor de enxofre explicado pelo uso de agentes de vulcanização;

Após o processo de pirólise este valor desceu consideravelmente.

Resultados
Influência dos solventes de extração no grau de remoção de enxofre
Efeito da proporção e tipo de solventes de extracção utilizados na % de remoção de enxofre a partir de óleo de pirólise de resíduos de pneus (dosagem TiO2 = 7g/L; taxa de fluxo de ar = 150 ml/min, t = 50 °C e tempo de reacção = 7 h).
Aparência do óleo de pirólise de resíduos de pneus, na presença de (a) água destilada, (b) metanol e (c) acetonitrilo (solvente/resíduos de pneus de pirólise (v/v) = 4/1).
Resultados
Propriedades do óleo resultante da pirólise de resíduos de pneus
Valores de viscosidade, capacidade de corrosão e capacidade calorífica para uma amostra de crude, óleo de resíduos de pneus após pirólise, e óleo de resíduos de pneus após pirólise e dessulfurização foto-oxidativa.
Viscosidade do óleo de pirólise de resíduos de pneus aumentou após fotodessulfurização;
Valor do poder calorífico do óleo foto-oxidado não foi alterado com o tratamento;
Teor de enxofre do óleo foto-oxidado foi cerca de 2,22 vezes menor do que a do crude.
Análise de performance de um motor de diesel comum alimentado com mistura diesel + óleo de pirólise
Estudo de Caso II
Objetivo:
Analisar o desempenho e características das emissões quando óleo de pirólise de resíduo de pneu (TPO) é utilizado num motor a diesel, sem que haja qualquer modificação do motor.
Procedimento experimental
1. Pneus de automóvel foram cortados em vários pedaços e os fios de aço, e tecidos do pneu foram removidos.
2. As lascas de borracha, após lavadas e secas, foram alimentadas ao reator de pirólise (cilíndrico de aço), onde foram tratadas a 400-500 °C sem oxigênio durante 90 minutos. Os produtos de pirólise na forma de vapor foram enviados para um condensador arrefecido a água e o líquido condensado foi recolhido como combustível.
3. Os gases não condensáveis foram enviados para a atmosfera.
4. Realizaram-se ensaios isolados utilizando misturas com diferentes frações de TPO-DF.
Resultados
Consumo de combustível de freio específico (BSFC) medida de eficiência do consumo de combustível.
Comparação dos valores de BSFC com diferentes taxas de EGR para DF e TPO-DF em diferentes proporções (0, 10, 20 e 30% da esquerda para a direita, respectivamente nas barras).
Resultados
Emissões de NOx e de hidrocarbonetos não queimados
Comparação da % de opacidade de fumo nas emissões gasosas (com diferentes taxas de EGR) para DF e TPO-DF em diferentes proporções (0, 10, 20 e 30% da esquerda para a direita, respectivamente nas barras).
Comparação das emissões de ácido nítrico utilizando diferentes EGR para DF e TPO-DF em diferentes proporções (0, 10, 20 e 30% da esquerda para a direita, respectivamente nas barras).
Variação das emissões de hidrocarbonetos não queimados (com diferentes taxas de EGR) para DF e TPO-DF em diferentes proporções (0, 10, 20 e 30% da esquerda para a direita, respectivamente nas barras).
NOx
Hidrocarbonetos não queimados
Monóxido de carbono
Para misturas TPO-DF, essas emissões de CO foram agravadas.
Opacidade de fumo
Conclusões do estudo de caso
Misturas de TPO-diesel podem causar uma melhoria na estabilidade da mistura de combustível, e ao longo do teste, foram notados efeitos desejáveis a um motor, tais como a diminuição dos níveis de NOx e UBHC.
A menor economia de combustível foi observada com taxas mais altas de EGR (mais de 10%), e a mistura de TPO ao diesel resultou num aumento do BSFC.
O aumento do teor de TPO no diesel ajuda na redução de emissões de NOx.
Observações comuns, tais como o aumento de hidrocarbonetos, monóxido de carbono e emissões de dióxido de carbono foram notados com taxas mais elevadas de EGR, para os dois casos de diesel e mistura DF-TPO.
É possível selecionar uma taxa de EGR ótima (entre 5 e 10%) para uma mistura DF-TPO de 10%.
Fluxograma final proposto para o pneu inservível
O descarte de pneus é um disperdício de energia!
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