A new dynamic model of thermal degradation of polymer binary mixes submitted through pyrolysis

• Bellón-Hernández, Oscar Alexander ^[1] ; Riscanevo Espitia, Diana Yadith ^[2] ; Rodríguez Hernández, Ariel Adolfo ^[1]
  1. [1] Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

     Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

     Colombia

     
  2. [2] Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombi
• Localización: Ingeniería Solidaria, ISSN-e 2357-6014, Vol. 17, Nº. 1, 2021
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Un nuevo modelo dinámico de degradación térmica de mezclas binarias de polímeros sometidas a través de pirólisis
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• Resumen
  • español

    En este documento se muestra el proceso de validación de un modelo dinámico propuesto para representar la reacción de degradación térmica de un solo paso de los componentes individuales en mezclas de polímeros. Es complicado modelar el proceso de degradación térmica de las mezclas de polímeros dentro de los reactores de pirólisis. Dentro del reactor de MPW, la distribución de los componentes poliméricos en la mezcla es aleatoria. Se producen gradientes de alta temperatura, y es difícil lograr una transferencia de calor uniforme. Todos estos factores hacen que sea complicado predecir en todo momento del proceso y en cada punto del material dentro del reactor las reacciones de degradación y la presencia específica de los hidrocarburos de interés. Se hace una comparación entre los datos reales proporcionados por el TGA de las mezclas binarias de plástico y el resultado de la degradación térmica simulada obtenida mediante una ecuación diferencial que modela la degradación térmica de los mismos plásticos. Los polímeros utilizados en este estudio fueron el poliestireno expandido (EPS) y el polietileno de baja densidad (HDPE). Los resultados de la simulación utilizando el modelo dinámico propuesto se compararon con los termogramas de las cinco muestras sometidas a las pruebas de TGA. Los resultados de la simulación mostraron un grado razonable de aproximación con un error cuadrático medio inferior al 5%. Esos resultados se aproximan bien a la pérdida de masa de las muestras reales sometidas a las pruebas del TGA en todo el rango de temperaturas del proceso. Por consiguiente, no es necesario segmentar el proceso en subrangos para buscar parámetros en cada uno de ellos.

  • English

    This paper shows the validation process of a dynamic model proposed to represent the one-step thermal degradation reaction of individual components in polymer mixtures. It is complicated to model the process of thermal degradation of polymer mixtures inside pyrolysis reactors. Inside the MPW reactor, the distribution of polymeric components in the mixture is shuffled. It occurs high-temperature gradients, and it is difficult to achieve a uniform heat transfer. All these factors make it complicated to predict at all times in the process and each point of the material inside reactor the degradation reactions and the specific presence of hydrocarbon of interest. It is made a comparison between real data provided by TGA of binary mixes of plastic and the result of simulated thermal degradation obtained using a differential equation of the model for thermal degradation of the same plastics. The polymer used in this study were Expanded Polystyrene (EPS) and Low-Density Polyethylene (HDPE). The results of the simulation using the dynamic model proposed were compared to the thermograms of the five samples submitted to TGA tests. The simulation results showed a reasonable degree of approximation with a mean square error of less than 5%. Those results well approximate the loss of mass of the real samples submitted to TGA tests in all the temperature range of the process. Consequently, it is not necessary to segment the process into sub-ranges to look for parameters in each one of them.