Segregação de misturas binárias de areia e compósito PEBD/Al em leito fluidizado para pirólise rápida de resíduos cartonados

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dc.contributor.advisor1Bacelos, Marcelo Silveira
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000208386839
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3741207242086712
dc.contributor.authorSantos, Antonio Carlos Oliveira
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-3585-4984
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7348798164399035
dc.contributor.referee1Porto, Paulo Sérgio da Silva
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000264867813
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7140925853660088
dc.contributor.referee2Arrieche, Leonardo da Silva
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-4606-6019
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7737476090013576
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:49Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:49Z
dc.date.issued2020-03-23
dc.description.abstractWith the accelerated population growth experienced today, solid waste generation is increasing. Aiming at a better energy use, thermo-chemical routes for waste treatment are being sought. In the carton packaging waste sector, pyrolysis is the only route that allows the recovery of aluminum on an industrial scale - due to the devolatization of polyethylene. The fluidized bed reactor is an alternative for rapid pyrolysis of the polyethylene and aluminum composite (LDPE/Al). However, the use of a bed composed of binary mixture of sand and composite polyethylene and aluminum, can generate segregation of particles. Particulate segregation can cause defluidization of the bed and reduce the heat transfer rate and compromise the recovery of aluminum via LDPE/Al pyrolysis. To evaluate the segregation of binary mixtures of sand and LDPE/Al, experiments were conducted in a cylindrical column of 10 cm in diameter and 17 cm in height. The bed was composed of mixtures of sand particles with a diameter of 0.45 mm and LDPE/AL with a range of 0.3 to 2.85 mm. Thus, the objective of this study was to perform a planning of factor 33 experiments, with three central points, to evaluate the effect of the mixing mass fraction factors (XC% w/w), air velocity (V/Vmf) and sand particle diameter ratio and LDPE/AL (dC/dS) on the mixing index (IM). The composite ratios in the mixture were 10 to 30% w/w. Under the investigated conditions, air velocity in a range of 10 to 40% above the minimum fluidization was employed. The use of the planning of experiments made it possible to adjust a statistical model to predict the mixing index. The statistical analysis of the data revealed that only the factors dC/dS and V/Vmf had an effect on IM. The optimal operational conditions (with IM 1) were achieved with values of 0.667 of composite and sand diameter ratio, 10% of air velocity and 15% w/w of composite mass fraction. The statistical model obtained was adequate to predict the values of the mixture index with an error lower than 15%. With the low levels of segregation achieved by the bed in the optimal operational conditions, this contact system can be indicated for the pyrolysis of LDPE/Al, thus allowing the recovery of aluminum.
dc.description.resumoCom o crescimento populacional acelerado vivenciado atualmente, a geração de resíduos sólidos vem aumentando. Visando um melhor aproveitamento energético, buscam-se rotas termoquímicas para o tratamento de resíduos. No setor de resíduos de embalagens cartonadas, a pirólise é a única rota que permite a recuperação do alumínio em escala industrial - devido a devolatização do polietileno. O reator de leito fluidizado é uma alternativa para pirólise rápida do compósito de polietileno e alumínio (PEBD/Al). Porém, o uso do leito composto por mistura binária de areia e compósito de polietileno e alumínio, pode gerar segregação de partículas. A segregação de partículas pode causar a defluidização do leito e reduzir a taxa de transferência de calor e comprometer a recuperação de alumínio via pirólise do PEBD/Al. Para avaliar a segregação de misturas binárias de areia e PEBD/Al, experimentos foram conduzidos em uma coluna cilíndrica de 10 cm de diâmetro e 17 cm de altura. O leito foi composto por misturas de partículas de areia com 0,45 mm de diâmetro e PEBD/AL com uma faixa de 0,3 a 2,85 mm. Assim, o objetivo deste trabalho foi realizar um planejamento de experimentos fatorial 33 , com três pontos centrais, para avaliar o efeito dos fatores fração mássica da mistura (XC% p/p), velocidade do ar (V/Vmf) e razão do diâmetro das partículas de areia e PEBD/AL (dC/dA) sobre o índice de mistura (IM). As proporções de compósito na mistura foram de 10 a 30% p/p. Nas condições investigadas, foram empregadas velocidade de ar em uma faixa de 10 a 40% acima da mínima fluidização. O uso do planejamento de experimentos possibilitou o ajuste de um modelo estatístico para prever o índice de mistura. A análise estatística dos dados revelou que apenas os fatores dC/dA e V/Vmf apresentaram efeito sobre o IM. As condições operacionais ótimas (com IM 1) foram alcançadas com valores de 0,667 de razão de diâmetro de compósito e areia, 10% da velocidade do ar e 15% p/p de fração mássica de composito. O modelo estatístico obtido foi adequado para prever os valores do índice de mistura com um erro menor do que 15%. Com os baixos níveis de segregação alcançados pelo leito nas condições operacionais ótimas, pode-se indicar este sistema de contato para a pirólise do PEBD/Al, permitndo assim, a recuperação do alumínio.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/15010
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Energia
dc.publisher.departmentCentro Universitário Norte do Espírito Santo
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Energia
dc.rightsopen access
dc.subjectReciclagem do alumínio
dc.subjectmisturas binárias
dc.subjectreator de partículas
dc.subjectmodelagem estocástica
dc.subjecteficiência energética
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia/Tecnologia/Gestão
dc.titleSegregação de misturas binárias de areia e compósito PEBD/Al em leito fluidizado para pirólise rápida de resíduos cartonados
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis
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