Orientador: Leonardo Vasconcelos Fregolente

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Elevados teores de água em combustíveis líquidos podem acarretar em diversos problemas de qualidade relacionados à aplicação, armazenamento e transporte. A água livre promove o crescimento biológico em tanques de armazenamento que podem levar a formação de borras, causando o bloqueio de...

Resumo: Elevados teores de água em combustíveis líquidos podem acarretar em diversos problemas de qualidade relacionados à aplicação, armazenamento e transporte. A água livre promove o crescimento biológico em tanques de armazenamento que podem levar a formação de borras, causando o bloqueio de linhas e filtros de combustíveis, o que pode provocar a obstrução do sistema de injeção de veículos. O alto teor de água em combustíveis também pode levar à corrosão de tanques de armazenamento, assim como motores automotivos e sistemas de injeção. No caso do biodiesel, o maior teor de água pode levar a hidrólise de ésteres metílicos, formando ácidos graxos livres. O elevado teor de água em biodiesel também favorece o seu processo de oxidação, reduzindo sua vida útil. A ASTM (American Society for Testing and Materials) limita o teor de água livre e sedimentos do diesel, biodiesel e misturas de biodiesel a 0, 05 % vol. Nesse contexto, materiais poliméricos como os hidrogéis podem ser aplicados a combustíveis, uma vez que são constituídos por uma rede tridimensional de cadeias flexíveis com elevada capacidade de adsorção de água. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um processo de separação para a remoção de água em combustíveis líquidos, utilizando leitos fixos recheados de partículas de hidrogel sintetizados com dois tipos de monômeros (acrilato de sódio e ácido acrílico). As amostras de diesel e biodiesel foram saturadas com água e alimentadas no leito fixo recheado de hidrogéis. Os experimentos para a remoção de água foram conduzidos de acordo com um planejamento fatorial de dois níveis, a fim de avaliar o efeito da temperatura e do tipo de monômero. Acrilamida (AAm) co-polimerizada com Acrilato de Sódio (AS) e Ácido Acrílico (AA) foram sintetizados via polimerização via radical livre e aplicados em leito fixo para a remoção de água em combustíveis.Também foram avaliados parâmetros como altura do leito de hidrogel e vazão de alimentação nos experimentos de remoção de água. O hidrogel sintetizado com o monômero de acrilato de sódio apresentou os melhores resultados para remoção de água. A temperatura também se mostrou um fator importante, observando-se uma maior eficiência do leito na menor temperatura estudada (25ºC), obtendo-se um percentual de remoção de água de aproximadamente 54% para biodiesel e 50% para diesel. Nos ensaios de remoção de água com recirculação de combustível foi possível concluir que a altura do leito de hidrogel e vazão de alimentação não tiveram influências significativas na remoção de água em combustíveis líquidos, indicando que os hidrogéis estudados apresentam uma cinética de remoção lenta

Abstract: High water contents in liquid fuels can lead to various quality issues related to application, storage and transportation. Free water promotes biological growth in storage tanks that can lead to sludge, causing blockage of fuel lines and filters, which can clog the vehicle injection...

Abstract: High water contents in liquid fuels can lead to various quality issues related to application, storage and transportation. Free water promotes biological growth in storage tanks that can lead to sludge, causing blockage of fuel lines and filters, which can clog the vehicle injection system. High water content in fuels can also lead to corrosion of storage tanks as well as automotive engines and injection systems. In the case of biodiesel, the higher water content can lead to hydrolysis of methyl esters, forming free fatty acids. The high water content in biodiesel also favors its oxidation process, reducing its useful life. The American Society for Testing and Materials (ASTM) limits the free water and sediment content of diesel, biodiesel and biodiesel blends to 0.05% vol. In this context, polymeric materials such as hydrogels can be applied to fuels, as they consist of a three-dimensional network of flexible chains with high water adsorption capacity. This work aims to develop a separation process for the removal of water in liquid fuels, using fixed beds filled with hydrogel particles synthesized with two types of monomers (sodium acrylate and acrylic acid). The diesel and biodiesel samples were saturated with water and fed into the fixed bed filled with hydrogels. The water removal experiments were conducted according to a two level factorial design to evaluate the effect of temperature and monomer type. Acrylamide (AAm) co-polymerized with Sodium Acrylate (AS) and Acrylic Acid (AA) were synthesized via free radical polymerization and applied in fixed bed for the removal of water in fuels. Parameters such as hydrogel bed height and feed flow were also evaluated in water removal experiments. The hydrogel synthesized with sodium acrylate monomer showed the best results for water removal. Temperature was also an important factor, with greater bed efficiency being observed at the lowest temperature studied (25ºC), obtaining a water removal percentage of approximately 54% for biodiesel and 50% for diesel. In the fuel recirculation water removal tests it was concluded that the hydrogel bed height and feed flow had no significant influence on the water removal in liquid fuels, indicating that the studied hydrogels have slow removal kinetics

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