Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-26T11:32:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1
310450.pdf: 1880671 bytes, checksum: fdd7ad2eae0512a146dd3e229173b98f (MD5) / Este trabalho descreve um estudo sobre a pirólise de dois tipos de lodo sanitário, obtidos dos processos de tratamento biológico anaeróbio (LCAN) e aeróbio (LCAE). O objetivo do estudo foi avaliar a pirólise como opção de pré-tratamento térmico para lodos, visando um processo acoplado de gaseificação do char e pós-combustão dos voláteis para redução nas emissões de SO2 durante o processo de conversão térmica. A pirólise dos lodos foi conduzida em atmosfera inerte de nitrogênio, a uma vazão de 400 mL.min-1, em um reator tubular de quartzo a temperaturas de 550 ºC, 800 ºC e 1000 ºC e uma taxa média de aquecimento de 150 ºC.min-1. Os resultados mostraram que, com o aumento da temperatura de pirólise, diminuiu o rendimento em char e aumentou a liberação de matéria volátil. Os resultados da análise elementar, após o processo de pirólise, apontaram que amostras de lodo LCAN e LCAE apresentam uma retenção no teor de enxofre de 1,06% (LCAN550), 1,08% (LCAN800) 1,11% (LCAN1000) e de 0,15% (LCAE550), 0,28% (LCAE800) e 0,35% (LCAE1000). Entretanto, o teor de nitrogênio nos lodos LCAN (4,15%) e LCAE (7,36%), depois da pirólise, diminuiu (LCAN550 (3,07%), LCAN800 (1,48%), LCAN1000 (0,43%), LCAE550 (3,80%), LCAE800 (1,99%) e LCAE1000 (0,90%)) com o aumento da temperatura de pirólise. Os testes de reatividade foram conduzidos em atmosfera de ar sintético, em uma vazão de 100 mL.min-1, em quatro temperaturas 400 ºC, 500 ºC, 550 ºC e 600 ºC, em equipamento termogravimétrico. Os resultados mostraram que as reatividades máximas são dependentes da temperatura e, por meio da equação de Arrhenius, obteve-se a energia de ativação (Ea) para as amostras LCAN800 e LCAE800 e serragem de madeira (SM), que foram 39,9 kJ.mol-1, 34,04 kJ mol-1 e 50,62 kJ.mol-1 e o fator pré-exponencial (k0) de 54,55 min-1, 22,22 min-1 e 122,10 min-1 respectivamente, mostrando que a reação é controlada pelo efeito difusional. Comparando as reatividades com a serragem de madeira, as amostras LCAN800 (0,31 min-1), LCAE800 (0,20 min-1) e SM (0,11 min-1) obtiveram maior reatividade para os lodos na temperatura de 600 ºC. Em suma, os resultados obtidos neste trabalho, mostraram que a pirólise é uma boa opção como pré-tratamento térmico, visando a redução nas emissões de SO2 e NOx durante o processo de conversão térmica. / In the present study, the pyrolysis of two types of sewage sludge produced from the processes of anaerobic (LCAN) and aerobic (LCAE) biological treatment. The aim of this study was to evaluate the pyrolysis as an option as a pre-heat treatment for sludge aiming a process coupled gasification of char and post-combustion of volatiles to reduce emissions of SO2 during the thermal conversion process. The pyrolysis of sludge was conducted in an inert atmosphere of nitrogen at a flow rate of 400 mL.min-1 in a quartz tubular reactor at temperatures of 550 ºC, 800 °C and 1000 °C and an average heating rate of 150 °C min-1. The results show that with increasing temperature pyrolysis char yield decreased and increased release of volatile matter. The results of the elemental analysis after the pyrolysis process showed that sludges LCAN and LCAE have a retention in the sulfur content of 1.06% (LCAN550), 1.08% (LCAN800) 1.11% (LCAN1000) and 0.15% (LCAE550), 0.28% (LCAE800) and 0.35% (LCAE1000). However, the nitrogen content of LCAN (4.15%) and LCAE (7.36%) decreased (LCAN550 (3.07%), LCAN800 (1.48%), LCAN1000 (0.43%), LCAE550 (3.80%), LCAE800 (1.99%) and LCAE1000 (0.90%) with increase of the pyrolysis temperature. The reactivity tests were conducted in synthetic air atmosphere at a flow rate of 100 mL min-1 at four temperatures: 400 °C, 500 ºC, 550 ºC and 600 °C in a thermogravimetric equipment. The results showed that the maximum reactivity depends on the temperature and the Arrhenius equation was used to obtain the activation energy (Ea) for LCAN800, LCAE800 and wood sawdust (SM). The maximum reactivities were 39.9 kJ.mol-1, 34.04 kJ.mol-1 and 50.62 kJ.mol-1 for LCAN800, LCAE800 and SM respectively and the pre-exponential factor (k0) were 54.55 min-1, 22.22 min-1 and 122.10 min-1 respectively, showing that the reaction is monitored by diffusional effect. Comparing the reactivity with sawdust samples, LCAN800 (0.25 min-1), had higher reactivity at the temperature of 600 ºC. In summary, the present results showed that pyrolysis is a good option as a pre-treatment of sludges when aimed to reduce emissions of SO2 and NOx during thermal conversion processes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/96388 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Vieira Neto, Délcio |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Jose, Humberto Jorge, Moreira, Regina de Fátima Peralta Muniz |
| Publisher | Florianópolis |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 95 p.| il.., tabs., grafs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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