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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21308
Document type: | Tese |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Efeito catalítico de zeólita ZSM-5 e ácido nióbico HY-340 na pirólise e hidropirólise de ligninas kraft industriais. |
Alternate title (s): | Catalytic effect of ZSM-5 zeolite and HY-340 niobic acid on the pyrolysis and hydropyrolysis of industrial kraft lignins. |
Author: | Santana Júnior, José Alair |
First Advisor: | Ataíde, Carlos Henrique |
First member of the Committee: | Vieira, Luiz Gustavo Martins |
Second member of the Committee: | Duarte, Cláudio Roberto |
Third member of the Committee: | Cardoso, Cássia Regina |
Fourth member of the Committee: | Carvalho, Wender Santana |
Summary: | A dependência contínua do petróleo para a produção de energia e diversos materiais tem aumentado a cada dia. A biomassa é uma fonte de energia renovável que pode substituir parcialmente as fontes fósseis para a produção de produtos químicos e energia. Grandes quantidades de lignina são produzidas na indústria de papel e celulose e não são utilizadas de uma forma mais valiosa. A lignina possui um grande potencial como matéria-prima renovável para energia e produtos químicos de alto valor. O presente trabalho teve como objetivo estudar o processo de pirólise analítica e hidropirólise de diferentes ligninas Kraft industriais e avaliar a influência da temperatura de operação e da adição de dois catalisadores ácidos: uma zeólita comercial amplamente conhecida (ZSM-5) e um catalisador ácido relativamente inexplorado (HY-340) que possui propriedades desejáveis, além de ter um baixo custo comparado aos catalisadores tradicionais de pirólise. Os dados da composição do vapor foram determinados por um micropirolisador acoplado a um cromatógrafo de gás e a um espectrômetro de massa (Py-GC/MS). Os efeitos de parâmetros operacionais, como a temperatura e a concentração do catalisador adicionado às duas ligninas, também foram investigados. Além disso, para um melhor entendimento da decomposição térmica das biomassas estudadas, foram realizadas análises termogravimétricas em diferentes taxas de aquecimento. Os resultados obtidos sugeriram que o uso de ZSM-5 como catalisador nas reações de pirólise e hidropirólise de ambas as ligninas promove a formação de hidrocarbonetos aromáticos. Na pirólise analítica este aumento na seletividade para hidrocarbonetos atingiu um máximo de 91% de área para a lignina 1 e de 89% para a lignina 2, enquanto que na hidropirólise a seletividade atingiu um máximo de 98% de área para a lignina 1 e de 99% para a lignina 2. A adição de HY-340 nas reações de pirólise e hidropirólise resultou em um aumento na seletividade de hidrocarbonetos, principalmente alcanos, que atingiu um máxima de 92% de área para lignina 1 e 82% para lignina 2, enquanto que na hidropirólise a seletividade atingiu um máximo de 93% de área para a lignina 1 e de 92% para a lignina 2. |
Abstract: | The continued dependence of petroleum for the production of energy and various materials has increased every day. Biomass is a renewable energy source that could partially replace fossil sources for the production of chemicals and energy. Large amounts of lignin are produced in the pulp and paper industry and are not used in a more valuable way. Lignin has a great potential as a renewable raw material for energy and high value chemicals. This work aimed to study the analytical pyrolysis and hydropyrolysis process of industrial Kraft lignins evaluating the influence of the operating temperature and the addition of two acid catalysts: a commercially known zeolite (ZSM-5) and a relatively acidic catalyst (HY-340) which has desirable properties, and has a low cost compared to traditional pyrolysis catalysts. Vapor composition data were determined by a micropyrolyzer coupled to a gas chromatograph and a mass spectrometer (Py GC/MS). The effects of operational parameters such as pyrolysis temperature and concentration of the catalyst added to the two lignins were also investigated. In addition, for a better understanding of the thermal decomposition kinetics of the studied biomasses, thermogravimetric analyses were also carried out at different heating rates. The results obtained showed that the use of ZSM-5 as a catalyst in the pyrolysis and hydropyrolysis reactions of both lignins promotes the formation of aromatic hydrocarbons. In analytical pyrolysis this increase in the selectivity for hydrocarbons reached a maximum of 91% of area for lignin 1 and 89% for lignin 2, whereas in the hydropyrolysis the selectivity reached a maximum area of 98% area for lignin 1 and 99% for lignin 2. The addition of HY-340 in the pyrolysis and hydropyolysis reactions resulted in an increase in the selectivity of hydrocarbons, mainly alkanes, which reached a maximum of 92% of area for lignin 1 and 82% for lignin 2, whereas in hydropyrolysis the selectivity reached a maximum of 93% area for lignin 1 and 92% for lignin 2. |
Keywords: | Lignina Lignin Pirólise Pyrolysis Hidropirólise Hydropyrolysis Efeito catalítico Catalytic effect In situ Engenharia química Chemical engineering Hidrocarbonetos Hydrocarbons |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Química |
Quote: | SANTANA JÚNIOR, José Alair. Efeito catalítico de zeólita ZSM-5 e ácido nióbico HY-340 na pirólise e hidropirólise de ligninas kraft industriais. 2018. 116 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. |
Document identifier: | http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.768 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21308 |
Date of defense: | 18-Apr-2018 |
Appears in Collections: | TESE - Engenharia Química |
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