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dc.creatorAlmeida, Cristiano de Souza-
dc.contributor.advisor1Bauerfeldt, Glauco Favilla-
dc.contributor.referee1Bauerfeldt, Glauco Favilla-
dc.contributor.referee2Pereira, Marcio Soares-
dc.contributor.referee3Baptista, Leonardo-
dc.contributor.referee4Silva Junior, Antonio Marques da-
dc.contributor.referee5Arbilla, Graciela-
dc.date.accessioned2022-05-27T20:43:42Z-
dc.date.issued2020-09-15-
dc.identifier.citationALMEIDA, Cristiano de Souza. Estudo cinético de reações unimoleculares nos mecanismos de pirólise e combustão do dimetóximetano. 2020. 62 f . Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2020.por
dc.identifier.urihttps://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/5706-
dc.description.resumoAtualmente a busca por recursos energéticos renováveis e limpos, características importantes e fortemente interconectadas, vem ganhando destaque cada vez maior na pesquisa científica. Dentro deste enfoque, tem-se dedicado grande interesse na eficiência energética de uma categoria de compostos oxigenados: os éteres de polioximetileno (OME). O dimetóximetano (DMM, CH3OCH2OCH3) é encontrado neste grupo, oferecendo uma combustão mais limpa, livre de fuligem e óxidos poluentes como SOx. Este estudo visa a proposta de um submecanismo de etapas de iniciação para os modelos cinéticos de combustão e pirólise do DMM. Especificamente, os parâmetros cinéticos e termodinâmicos para as reações unimoleculares do DMM são discutidos. Os cálculos foram realizados no nível M06-2X/aug-cc-pVTZ incluindo otimizações de geometria, frequências vibracionais e caminhos de reações. Os resultados sugerem que o caminho da reação de dissociação, formando CH3 + OCH2OCH3, é o principal canal de reação, apresentando o menor limite de dissociação, 82,40 kcal.mol-1. Os canais de reação que levam a H2COCHOCH3 + H2, CH3O + CH2OCH3 e HCOCH2OCH3 + H2 são competitivos, com barreiras de reação de 85,90, 87,38 e 87,95 kcal.mol-1, respectivamente. As dissociações do átomo de hidrogênio, com limite de dissociação de 94,56 e 95,86 kcal.mol-1, e a reação de decomposição que leva ao H2 + CH2OCH2 + H2CO são desfavoráveis, tanto do ponto de vista cinético quanto do termodinâmico. Ao migrar o foco do estudo para as reações de decomposição dos radicais oriundos do DMM, destacam-se os caminhos que resultam em HCO + CH2OCH3, H2CO + HCOCH3, H2COCHO + CH3 por serem os mais favoráveis, com energias de reação nos respectivos valores de 15,87, 9,97 e -1,76 kcal.mol-1, sendo a última exotérmica. Os resultados para as reações de dissociação estão em acordo com os dados da literatura. A cinética das reações de decomposição, por outro lado, representa uma nova contribuição deste trabalho. Parâmetros cinéticos, calculados com o método do estado de transição variacional canônico, para os canais de reação mais importantes, contribuíram para a inclusão destes passos no modelo de combustão para o dimetil éter, assim, como a composição do modelo de combustão para o DMM. Por fim, as informações termodinâmicas e cinéticas sobre os processos unimoleculares relacionados à combustão de DMM obtidas neste trabalho têm se mostrado uma contribuição importante para o entendimento da combustão dos combustíveis alternativos OME.por
dc.description.abstractCurrently, the search for renewable and clean energy resources, important and strongly interconnected characteristics, is gaining increasing prominence in scientific research. Within this focus, great interest has been dedicated to the energy efficiency of a category of oxygenated fuels: polyoxymethylene ethers (OME). Dimethoxymethane (DMM, CH3OCH2OCH3) is found in this group, offering cleaner combustion, free from soot and polluting oxides such as SOx. This study aims at proposing a sub mechanism of initiation steps for the DMM combustion and pyrolysis kinetic models. Specifically, the kinetics and thermodynamics of DMM unimolecular reactions are discussed. Calculations were performed at the M06-2X/aug-cc-pVTZ level including geometry optimizations, vibrational frequencies and reaction paths calculations. Results suggest that the dissociation reaction pathway, forming CH3 + OCH2OCH3, is the main reaction channel, with the lowest dissociation limit, 82.40 kcal.mol-1. The reaction channels that lead to H2COCHOCH3 + H2, CH3O + CH2OCH3 and HCOCH2OCH3 + H2 are competitive, with reaction barriers of 85.90, 87.38 and 87.95 kcal.mol-1, respectively. Hydrogen atom dissociation pathways, with a dissociation limit of 94.56 and 95.86 kcal.mol-1, and the decomposition reaction that leads to H2 + CH2OCH2 + H2CO are unfavorable, both from the kinetic and thermodynamic points of view. Changing the focus of the study to the decomposition reactions of the primary radicals, the pathways that lead to HCO + CH2OCH3, H2CO + HCOCH3, H2COCHO + CH3 are highlighted because they are the most favorable, with reaction energies in the respective values 15.87, 9.97 and -1.76 kcal.mol-1, the latter an exothermic path. Results for the dissociation reactions are in agreement with the literature data. The kinetics of decomposition reactions, on the other hand, represent a new contribution to this work. Kinetic parameters, calculated with the canonical variant transition state method, for the most important reaction channels, contributed to the inclusion of these steps in the combustion model for dimethyl ether, as well as the composition of the combustion model for DMM. Finally, the thermodynamic and kinetic information on the unimolecular processes related to the combustion of DMM obtained in this work have shown to be an important contribution to the understanding of the combustion of alternative OME fuels.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2022-05-27T20:43:42Z No. of bitstreams: 1 2020 - Cristiano de Souza Almeida.pdf: 2402372 bytes, checksum: 9f4d63fd9e6d0b9755b18770ace285b3 (MD5)eng
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2022-05-27T20:43:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2020 - Cristiano de Souza Almeida.pdf: 2402372 bytes, checksum: 9f4d63fd9e6d0b9755b18770ace285b3 (MD5) Previous issue date: 2020-09-15eng
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpor
dc.formatapplication/pdf*
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufrrj.br/retrieve/69485/2020%20-%20Cristiano%20de%20Souza%20Almeida.pdf.jpg*
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal Rural do Rio de Janeiropor
dc.publisher.departmentInstituto de Químicapor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.initialsUFRRJpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Químicapor
dc.relation.referencesAGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS, 2013. RESOLUÇÃO ANP Nº50, 23/12/2013 – DOU 24/12/2013. Disponível em: http://legislacao.anp.gov.br/?path=legislacao-anp/resol-anp/2013/dezembro&item=ranp-50--2013. Acesso em 02 de out 2020. ATLAS DA ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL (2008). Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/arquivos/PDF/atlas3ed.pdf. Acesso em 10 de mai 2019. BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL (2018). Disponível em: http://epe.gov.br/sitespt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-303/topico397/Relat%C3%B3rio%20S%C3%ADntese%202018-ab%202017vff.pdf. Acesso em 15 de mai 2019. Brasil lidera ranking mundial de uso na produção de energia, 2013, Biomassa e Bioenergia. Disponível em: https://www.biomassabioenergia.com.br/imprensa/brasil-lidera-rankingmundial-de-uso-da-biomassa-na-producao-de-energia/20130926-114923-f300. Acesso em 08 de mar 2020. BRAUN, S.; APPEL, L. G.; SCHMAL, M. A., 2004. A poluição gerada por máquinas de combustão interna movidas a diesel: a questão dos particulados: estratégias atuais para a redução e controle das emissões e tendências futuras. Química nova. São Paulo, v.27,n.3, 472– 482. Disponível em: https://doi.org/10.1590/S0100-40422004000300018. Acesso em 08 de mar 2020. BURGER, J.; SIEGERTS, M.; STRÖFER, E., 2010. Poly(oxymethylene)dimethyl ethers as components of tailored diesel fuel: Properties, synthesis and purification concepts. Fuel, 89, 3315 – 3319. Cenário da comercialização de energia elétrica para térmica a biomassa, ETHANOL SUMMIT 2019. CCEE, 1-12. Disponível em: https://www.ccee.org.br/ccee/documentos/CCEE_648551. Acesso em 08 de mar 2020 DALY, C. A.; SIMMIE, J. M.; DAGAUT, P.; CATHONNET, M., 2001. Oxidation of Dimethoxymethane in a Jet-Stirred Reactor. Combustion and Flame, 125, 1106 – 1117. DANIEL, R.; XU, H.; WANG, C., 2012. Combustion performance of 2,5-dimethylfuran blends using dual-injection compared to direct-injection in a SI engine. Applied Energy, 98, 59 – 68. DIAS, V.; LORIES, X.; VANDOOREN, J., 2010. Lean and Rich Premixed Dimethoxymethane/Oxygen/Argon Flames: Experimental and Modeling. Combustion Science and Technology, 182, 350 – 364. FERNANDES, R. X.; FITTSCHEN, C.; HIPPLER, H., 2009. NIST Chemical kinetics Database. Disponível em: https://kinetics.nist.gov/kinetics/Detail?id=2009FER/FIT279-289:3. Fluxos logísticos, de produção, transporte e armazenagem de gasolina A e de óleo diesel A no Brasil: mapeamento, diagnóstico dos fatores de risco e ações de mitigação/Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis, Superintendência de Abastecimento – Rio de Janeiro: ANP, 2013. 101 p. Disponível em: http://www.anp.gov.br/publicacoes/livros-e-revistas/2380-fluxos-logisticos-de-producao-transporte-e-armazenamento-de-gasolina-a-e-de-oleo-diesel-ano-brasil. Acesso em 08 de mar 2020. FRISCH, M. J.; TRUCKS, G. W.; SCHLEGEL, H. B.; SCUSERIA, G. E.; ROBB, M. A.; CHEESEMAN, J. R.; SCALMANI, G.; BARONE, V.; MENNUCCI, B.; PETERSSON, G. A.; NAKATSUJI, H.; CARICATO, M.; LI, X.; HRATCHIAN, H. P.; IZMAYLOV, A. F.; BLOINO, J.; ZHENG, G.; SONNENBERG, J. L.; HADA, M.; EHARA, M.; TOYOTA, K.; FUKUDA, R.; HASEGAWA, J.; ISHIDA, M.; NAKAJIMA, T.; HONDA, Y.; KITAO, O.; NAKAI, H.; VREVEN, T.; MONTGOMERY, J. A., Jr.; PERALTA, J. E.; OGLIARO, F.; BEARPARK, M.; HEYD, J. J.; BROTHERS, E.; KUDIN, K. N.; STAROVEROV, V. N.; KOBAYASHI, R.; NORMAND, J.; RAGHAVACHARI, K.; RENDELL, A.; BURANT, J. C.; IYENGAR, S. S.; TOMASI, J.; COSSI, M.; REGA, N.; MILLAN, J. M.; KLENE, M.; KNOX, J. E.; CROSS, J. B.; BAKKEN, V.; ADAMO, C.; JARAMILLO, J.; GOMPERTS, R.; STRATMANN, R. E.; YAZYEV, O.; AUSTIN, A. J.; CAMMI, R.; POMELLI, C.; OCHTERSKI, J. W.; MARTIN, R. L.; MOROKUMA, K.; ZAKRZEWSKI, V. G.; VOTH, G. A.; SALVADOR, P.; DANNENBERG, J. J.; DAPPROCH, S.; DANIELS, A. D.; FARKAS, Ö.; FORESMAN, J. B.; ORTIZ, J. V.; CIOSLOWSKI, J.; FOX, D. J. Gaussian 09, Revision E.01, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2009. FUKUI, K. The Journal of Physical Chemistry 74, 4161, 1970. GOLKA, L.; WEBER, I.; OLZMANN, M., 2018. Pyrolysis of dimethoxymethane and the reaction of dimethoxymethane with H atoms: A shock-tube/ARAS/TOF-MS and modeling study. Proceedings of the Combustion Institute , 0000, 1 – 9. GREVE DE CAMINHONEIROS. Disponível em: https://noticias.bol.uol.com.br/aovivo/2018/05/25/greve-de-caminhoneiros.htm. Acesso em 05 de jun 2019. JACOBS, S.; DONTGEN, M.; ALQUAITY, A. B. S., 2019. Detailed kinetic modeling of dimethoxymethane. Part II: Experimental and theoretical study of the kinetics and reaction mechanism. Combustion and Flame, 205, 522 – 533. KNOTHE, G., 2006. Analyzing Biodiesel: Standards and Other Methods. National Center for Agricultural Utilization Research, ARS, USDA, Peoria, Illinois 61604. JAOCS, Vol. 83, no. 10, 823-833. KOHLHEPP, G., 2010. Análise da situação da produção de etanol e biodiesel no Brasil. Estudos avançados. São Paulo, v.24,n.68, 223 – 253. Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-40142010000100017. Acesso em 08 de mar 2020. KOPP, W. A.; KRÖGER, L. C.; DÖNTGEN, M., 2018. Detailed kinetic modeling of dimethoxymethane. Part I: Ab initio thermochemistry and kinetics predictions for key reactions. Combustion and Flame, 189, 433 – 442. LAUTENSCHÜTZ, L.; OESTREICH, D.; SEIDENSPINNER, P.; ARNOLD, U.; DINJUS, E.; SAUER, J., 2016. Physico-chemical properties and fuel characteristics of oxymethylenedialkyl ethers. Fuel, 173, 129-137. MARRODAN, L.; MONGE, F.; MELLERA, Á.; BILBAO, R.; ALZUETA, M. U., 2015. Dimethoxymethane Oxidation in a Flow Reactor. Combustion Science and Technology, 188, 719 – 729. NATARAJAN, M.; FRAME, A. E.; NAEGELI, D. W.; ASMUS, T.; CLARK, W.; GARBAK, J., 2001. Oxygenates for Advanced Petroleum-Based Diesel Fuels: Part 1. Screening and SelectionMethodology for the Oxygenates. SAE SP–164. ORTEGA, R. J. C. TAEE (Terc-amil etil éter) como Aditivo para Gasolinas Automotivas. Síntese, Purificação e Aplicação. Dissertação (Mestrado em Química) – Instituto de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2006. RINALDI, R.; GARCIA, C.; MARCINIUK, L. L.; ROSSI, A. V.; SCHUCHARDT, U.; 2007. Síntese de biodiesel: uma proposta contextualizada de experimento para laboratório de química geral. Química nova. São Paulo, v.30, n.5, 1374 – 1380. Disponível em: https://doi.org/10.1590/S0100-40422007000500054. Acesso em 08 de mar 2020. STAUFFER, E.; DOLAN, J. A.; NEWMAN, R., 2008. Fire Debris Analysis. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/flash-point. Acesso em 25 de ago 2020. TÁVORA, F. L., 2011. História e Economia dos Biocombustíveis no Brasil. Textos para Discussão. Centro de Estudos da Consultoria do Senado, n.89, 1 – 78. Disponível em: https://www12.senado.leg.br/publicacoes/estudos-legislativos/tipos-de-estudos/textos-paradiscussao/td-89-historia-e-economia-dos-biocombustiveis-no-brasil. Acesso em 08 de mar 2020. TOLMASQUIM, M. T.; GUERREIRO, A.; GORINI, R.; 2007. Matriz Energética Brasileira. Novos Estudos. CEBRAP, n.79, 47 – 69. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/nec/n79/03.pdf. Acesso em 08 de mar 2020. VERTIN, K. D.; OHI, J. M.; NAEGELI, D. W., 1999. Methylal and Methylal – Diesel Blended Fuels for Use In Compression – Ignition Engines. SAE SP – 1458. World Bio‐trade Equity Fund Study, 2010. IEA Bioenergy Task 40, 1 - 30. Disponível em: http://task40.ieabioenergy.com/wpcontent/uploads/2013/09/biotradeequityfundfinalreport-1.pdf. XIAO, H.; HOU, B.; ZENG, P., 2017. Combustion and emission characteristics of diesel engine fueled with 2,5-dimethylfuran and diesel blends. Fuel, 192, 53 – 59. WOON, D. E.; DUNNING JR, T. H. Journal of Chemical Physics 98, 1358, 1993 World Energy Resources, 2016. World Energy Council, 1 – 1028, Disponível em: https://www.worldenergy.org/assets/images/imported/2016/10/World-Energy-Resources-Fullreport-2016.10.03.pdf. YASUNAGA, K.; GILLESPIE, F.; SIMMIE, J. M., 2010. NIST Chemical kinetics Database. Disponível em: https://kinetics.nist.gov/kinetics/Detail?id=2010YAS/GIL9098-9109:1 . ZHAO, Y.; TRUHLAR, D. G. Theoretical Chemical Accounts 120, 215, 2008. ZHANG, Q.; CHEN, G.; ZHENG, Z., 2013. Combustion and emissions of 2,5-dimethylfuran addition on a diesel engine with low temperature combustion. Fuel, 103, 730 – 735. ZHANG, X.; KUMAR, A.; ARNOLD, U.; SAUER, J., 2014. Biomass-derived oxymethylene ethers as diesel additives: A thermodynamic analysis. Energy Procedia, 61, 1921 – 1924.por
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectdimetóximetanopor
dc.subjectcombustãopor
dc.subjectunimolecularespor
dc.subjectpolioximetileno dimetil éterespor
dc.subjectdimethoxymethaneeng
dc.subjectcombustioneng
dc.subjectunimoleculareng
dc.subjectpolyoxymethylene dimethyl etherseng
dc.subject.cnpqQuímicapor
dc.titleEstudo cinético de reações unimoleculares nos mecanismos de pirólise e combustão do dimetóximetanopor
dc.title.alternativeKinetic study of the unimolecular reactions in the dimethoxymethane pyrolysis and combustion mechanismseng
dc.typeDissertaçãopor
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