Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-03-23T21:20:17Z
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Previous issue date: 2018-04-10 / O butanol, popularmente conhecido como álcool butílico, tem sido reconhecido por pesquisadores de todo o mundo como um promissor componente para uso em misturas com combustíveis derivados do petróleo, principalmente com a gasolina, devido às suas propriedades combustíveis muito similares. Embora menos comum, a aplicação do butanol em misturas com o diesel tem sido também amplamente relatada na literatura. No presente estudo, o 1-butanol e o 2-metil-1-propanol foram testados em misturas com gasolina A e óleo diesel A S10 (10 ppm de enxofre) e S500 (500 ppm de enxofre), em proporções de até 30 % em volume. As características das misturas foram avaliadas e comparadas com padrões de qualidade definidos pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis – ANP, o órgão que regula o setor de combustíveis no Brasil. Nas misturas com a gasolina, os resultados apontam para um aumento polinomial da massa específica e consequente redução da volatilidade, com efeitos sobre a pressão de vapor e curva de destilação, principalmente nas temperaturas especificadas de 50 % e 90 % evaporados (T50 e T90). Apesar do aumento da massa específica, leve redução no poder calorífico foi observada nas misturas pela adição do butanol. Menor efeito foi observado nos extremos da curva em T10 e PFE. Ganhos de octanagem e índice antidetonante foram observados, com notório aumento do MON nas misturas produzidas com o 2-metil-1-propanol. As misturas com diesel apresentaram respectiva redução linear e logarítmica da massa específica e viscosidade cinemática, porém sem extrapolar os limites definidos pela ANP. A variação nos gráficos de destilação e do ponto de fulgor indica um intenso aumento na volatilidade. Nas misturas com o diesel S10, houve drástica redução das temperaturas T10, porém pouco mais moderada para o T50 e T95, superando os limites de especificação em vários casos. Nas misturas com o diesel S500, a curva de destilação apresentou tendência de queda em todos os pontos, superando, em alguns casos, os valores limites especificados para T50. A qualidade de ignição foi reduzida a valores inferiores aos mínimos definidos pela ANP, porém aditivos nitro-derivados sintéticos testados foram capazes de reduzir o atraso de ignição. A Análise de Componentes Principais (PCA) foi capaz de identificar relações entre as misturas e as variáveis medidas. Grande parte da variância foi explicada pelas três primeiras componentes principais (PC1, PC2 e PC3) foi de 92,50 %, 94,14 % e 94,62 % nas misturas com a gasolina A, diesel A S10 e diesel A S500, respectivamente. Os resultados demonstram que os efeitos do butanol nas características das misturas com gasolina não foram críticas em termos dos padrões definidos pela legislação brasileira e que vantagens na relação octanagem versus consumo podem ser obtidas em relação ao etanol. Os efeitos do butanol nas características das misturas em diesel foram significativamente mais pronunciados, principalmente em termos da volatilidade e qualidade de ignição, as quais, a depender do teor, extrapolam os limites aceitos pela ANP. / Butanol, popularly known as butyl alcohol, has been recognized by researchers from around the world as a promising component for use in blends with petroleum fuels, mainly with gasoline, because of their very similar fuel properties. Although less common, the application of butanol in blends with diesel has also been widely reported in the literature. In this study, 1-butanol and 2- methyl-1-propanol were tested in blends with gasoline A, S10 diesel oil (10 ppm sulfur) and S500 (500 ppm sulfur) in volume fraction proportions of up to 30 %. The characteristics of the blends were evaluated and compared with quality standards set by the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels - ANP, the body that regulates the fuel sector in Brazil. In blends with gasoline, the results point to a polynomial increase in density and consequent reduction in the volatility, with effects on the vapor pressure and distillation curve, especially in the specified temperatures of 50 % and 90 % evaporated (T50 and T90). Minor effects were observed at the extremes of the curve T10 and FBP. Despite the increase in density, slight reduction in heating value was observed in the blends with butanol. Octane and anti-knock index gains were observed, with noted increase of MON in the blends produced with 2-metil-1- propanol. Diesel blends presented a linear and logarithmic reduction of density and kinematicviscosity, but without extrapolating the limits set by the ANP. The variation in distillation and flash point graphics indicated a sharp increase in volatility. For S10 diesel blends, there was a drastic reduction in T10 temperature, but slightly more moderate for T50 and T95, exceeding the specification limits in many cases. For S500 diesel blends, distillation curve shifted downward trend in all points, exceeding in some cases, the limits specified for T50. The ignition quality was reduced to below the minimum values defined by ANP, however nitro-derivatives synthetic additives tested were able to reduce the ignition delay. The Principal Component Analysis (PCA) was able to identify relationships between blends and measured variables. Most of the variance was explained by the first three principal components (PC1, PC2 and PC3) was 92.50 %, 94.14 % and 94.62 % in blends with gasoline A, diesel A S10 and diesel A S500 respectively. The results show that the effects of butanol in the characteristics of the gasoline blends were not critical in terms of the standards set by Brazilian legislation and that advantages in octane versus consumption relation can be obtained in relation to ethanol. The effects of butanol on the characteristics of the diesel blends were significantly more pronounced, especially in terms of volatility and ignition quality, which depending on the content, exceed the limits accepted by ANP.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/31599 |
| Date | 07 December 2017 |
| Creators | Brandão, Luiz Filipe Paiva |
| Contributors | Ziani Suarez, Paulo Anselmo |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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