Avaliação cinética da síntese de carbeto de tungstênio (WC) via reação gás-sólido entre paratungstato de amônio (APT) e a mistura gasosa CH4-H2 em reator de leito fixo

dc.contributor.advisorAraújo, Camila Pacelly Brandão de
dc.contributor.advisor-co1Mashhadikarimi, Meysam
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9422624675887080pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4474516366734941pt_BR
dc.contributor.authorSilva, Amanda Araujo Gomes da
dc.contributor.referees1Silva, Rayane Ricardo da
dc.contributor.referees1Lattesttp://lattes.cnpq.br/9763159668414027pt_BR
dc.contributor.referees2Costa, Ruan Sávio da
dc.contributor.referees2Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4381218Z3pt_BR
dc.date.accessioned2021-09-28T00:16:45Z
dc.date.available2021-09-28T00:16:45Z
dc.date.issued2021-09-13
dc.description.abstractThe application of tungsten carbide (WC) stands out in the mechanical, chemical and aerospace industries for presenting a unique combination of properties, such as high hardness, high melting point, high wear resistance, great chemical and thermal stability. Traditionally, its production occurs via a carburization reaction between a tungsten source and a carbon source at high temperatures (1400°C and 1800°C) and long reaction time. Several WC synthesis methods have been investigated in order to obtain powders with high purity and high surface area, and to optimize processing. The Department of Chemical Engineering at UFRN (DEQ) developed a synthesis route via gas-solid reaction between ammonium paratungstate (APT) and the CH4-H2 mixture capable of producing pure tungsten carbide after one hour of reaction at a temperature of 850 °C in a fixed bed reactor. Various processing conditions were studied, but kinetic data analysis was not performed. This type of analysis is a fundamental step in evaluating the feasibility of implementing the synthesis process on a large scale. Thus, the present work aims to carry out a kinetic evaluation of the WC synthesis developed by DEQ from methane conversion data available in the literature. The synthesis data were obtained using the "Digitalize" tool of the Origin® software, and modeled to verify which kinetic model best fits the reaction: the Power Law Model (first order reaction) or the Avrami Model. The results indicate that the 1st order model fits the analyzed experimental data (R2 > 0.90). Kinetic constant of k= 0.0017 min-1 with R² = 0.935 was determined for synthesis reactions at T=850°C, Q=17L/h and 1 hour of isotherm.pt_BR
dc.description.resumoA aplicação do carbeto de tungstênio (WC) destaca-se na indústria mecânica, química e aeroespacial por apresentar uma combinação única de propriedades, como elevada dureza, alto ponto de fusão, alta resistência ao desgaste, grande estabilidade química e térmica. Tradicionalmente, sua produção ocorre via reação de carburização entre uma fonte de tungstênio e uma fonte de carbono em altas temperaturas (1400ºC e 1800°C) e longo período de reação. Diversos métodos de síntese de WC vêm sendo investigados com o intuito de obter pós com alta pureza e alta área superficial, e de otimizar o processamento. O Departamento de Engenharia Química da UFRN (DEQ) desenvolveu uma rota de síntese via reação gás-sólido entre paratungstato de amônio (APT) e a mistura de CH4-H2 capaz de produzir carbeto de tungstênio puro após uma hora de reação à temperatura de 850°C em reator de leito fixo. Foram estudadas variadas condições de processamento, mas não foi realizada a análise cinética dos dados. Esse tipo de análise é uma etapa fundamental para avaliar a viabilidade da implementação do processo de síntese em grande escala. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo realizar uma avaliação cinética da síntese de WC desenvolvida pelo DEQ a partir de dados de conversão de metano disponíveis na literatura. Os dados da síntese foram obtidos por meio da ferramenta "Digitalize" do software Origin®, e modelados para verificar qual modelo cinético melhor se adequa a reação: a Lei de Potências (reação de primeira ordem) ou o modelo de Avrami. Os resultados indicam que o modelo de 1ª ordem se adequa aos dados experimentais analisados (R2 > 0, 90). Constante cinética de k= 0,0017 min-1 com R² = 0,935 foi determinada para reações de síntese a T=850°C, Q=17L/h e 1 hora de isoterma.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPQpt_BR
dc.identifier.citationSILVA, Amanda Araujo Gomes da. Avaliação cinética da síntese de carbeto de tungstênio (WC) via reação gás-sólido entre paratungstato de amônio (APT) e a mistura gasosa CH4-H2 em reator de leito fixo. 2021. 43f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/39574
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAISpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programENGENHARIA DE MATERIAISpt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectCinética químicapt_BR
dc.subjectReação gás-sólidopt_BR
dc.subjectModelo de Avramipt_BR
dc.subjectLei de Potênciaspt_BR
dc.titleAvaliação cinética da síntese de carbeto de tungstênio (WC) via reação gás-sólido entre paratungstato de amônio (APT) e a mistura gasosa CH4-H2 em reator de leito fixopt_BR
dc.typebachelorThesispt_BR

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