dc.contributor.author | Alifieris, Olympios![]() |
en |
dc.contributor.author | Αλιφιέρης, Ολύμπιος![]() |
el |
dc.date.accessioned | 2020-11-07T06:48:25Z | |
dc.date.available | 2020-11-07T06:48:25Z | |
dc.identifier.uri | https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51809 | |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19507 | |
dc.rights | Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ | * |
dc.subject | LCA | en |
dc.subject | Ceramic pigments | en |
dc.subject | SimaPro | en |
dc.subject | Aspen Plus | en |
dc.subject | TiO2 | en |
dc.subject | Διοξείδιο του τιτανίου | el |
dc.subject | Κεραμικές χρωστικές | el |
dc.subject | Ανάλυση κύκλου ζωής | el |
dc.subject | Ανόργανες χρωστικές | el |
dc.subject | Inorganic pigments | en |
dc.subject | Pr-Zr yellow | en |
dc.subject | Cr2O3 green | en |
dc.subject | Κίτρινο του Pr-Zr | el |
dc.subject | Πράσινο του Cr2O3 | el |
dc.subject | Τριοξείδιο του χρωμίου | el |
dc.subject | Κίτρινο του πρασεοδυμίου-ζιρκονίου | el |
dc.subject | Πράσινο του τριοξειδίου του χρωμίου | el |
dc.subject | Praseodymium-zirconium yellow | en |
dc.subject | Chromic oxide green | en |
dc.subject | Titanium dioxide | en |
dc.title | Process simulation and Life Cycle Assessment of ceramic pigments production | en |
dc.title | Προσομοίωση και ανάλυση κύκλου ζωής της διεργασίας παραγωγής κεραμικών χρωστικών | el |
dc.contributor.department | Τομέας Θερμότητας - Εργαστήριο ετερογενών μειγμάτων & συστημάτων καύσης | el |
heal.type | bachelorThesis | |
heal.classification | Energy engineering | en |
heal.classification | Mechanical Engineering | en |
heal.language | el | |
heal.language | en | |
heal.access | free | |
heal.recordProvider | ntua | el |
heal.publicationDate | 2020-06-26 | |
heal.abstract | Οι ανόργανες χρωστικές χρησιμοποιούνται από τα προϊστορικά χρόνια, κυρίως λόγω των χρωματικών τους ιδιοτήτων, ενώ οι σύγχρονες χρωστικές χρησιμοποιούνται επίσης για τις προστατευτικές και μαγνητικές τους ιδιότητες. Μία υπο-κατηγορία των ανόργανων χρωστικών είναι οι κεραμικές χρωστικές, οι οποίες χρησιμοποιούνται κυρίως στη βιομηχανία κεραμικών λόγω της θερμικής και χημικής τους σταθερότητας και της υψηλής χρωματικής αντοχής τους. Η παρούσα μελέτη συγκεντρώνεται στη διαδικασία παραγωγής τριών κεραμικών χρωστικών οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία, μέσω της παραδοσιακής μεθόδου παραγωγής κεραμικών (πύρωση σε υψηλές θερμοκρασίες με χρήση περιστροφικού κλιβάνου): λευκό του διοξειδίου του Τιτανίου (ρουτίλιο TiO2), πράσινο του οξειδίου του Χρωμίου(ΙΙΙ) (Cr2O3) και κίτρινο του Ζιρκονίου – Πρασεοδυμίου [(Pr,Zr)SiO4]. Στο πρώτο μέρος της μελέτης, το στάδιο της πύρωσης κατά την παραγωγή κάθε χρωστικής προσομοιώθηκε στο «Aspen Plus», με στόχο να υπολογισθούν οι απαιτήσεις θερμότητας κατά την παραγωγή τους. Τα αποτελέσματα του TiO2 επικυρώθηκαν μέσω μίας δημοσιευμένης σε επιστημονικό περιοδικό μελέτης, ενώ η παραγωγή των υπόλοιπων χρωστικών βασίστηκε σε πατέντες των Η.Π.Α. και Ευρωπαϊκές πατέντες, καθώς και σε δημοσιευμένες μελέτες. Ανάλογα με την παραγόμενη χρωστική, οι ενεργειακές καταναλώσεις διαφέρουν, κυρίως λόγω των διαφορετικών αντιδράσεων που πραγματοποιούνται κατά την παραγωγή τους. Στο δεύτερο μέρος της μελέτης, τα αποτελέσματα από το «Aspen Plus», καθώς και τυπικές τιμές ηλεκτρικών και θερμικών καταναλώσεων ενός εργοστασίου, χρησιμοποιήθηκαν ώστε να διεξαχθεί μία ανάλυση κύκλου ζωής από το στάδιο της εξόρυξης των πρώτων υλών, μέχρι την παραγωγή του τελικού προϊόντος. Το λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε είναι το «SimaPro» ενώ η παραγωγή των χρωστικών θεωρείται πως γίνεται εξολοκλήρου στην Ελλάδα. Το σύγχρονο Ελληνικό ενεργειακό σύστημα μοντελοποιήθηκε με τη χρήση δεδομένων από τα έτη 2018 έως 2020. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης κύκλου ζωής αποτελούνται από τις εκπομπές CO2 από ορυκτά καύσιμα σε kg, το δείκτη GWP(100) σε kg ισοδύναμου CO2 και την ενέργεια η οποία προέρχεται από μη-ανανεώσιμα (ορυκτά) καύσιμα σε ισοδύναμα MJ. Από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων προκύπτει πως το μεγαλύτερο μέρος των εκπομπών κατά την παραγωγή των χρωστικών προέρχεται από τις διεργασίες παραγωγής και μεταφοράς των πρώτων υλών (από 50%, έως 97%), παρά από τη διεργασία της πύρωσης (από 1.2%, έως 30%). Τέλος, παρατίθενται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της συνδυασμένης χρήσης του Aspen Plus και του SimaPro. | el |
heal.abstract | Inorganic pigments have been known and used since prehistoric times, mainly for their colouring properties, while modern pigments are also used for their protective or magnetic properties. One sub-category of inorganic pigments are ceramic pigments, which are predominately used in the ceramic industry due to their thermal and chemical stability and their high tinting strength. The current study focuses on three of the most widespread ceramic pigments, produced by the traditional ceramic route (calcination at high temperatures using a rotary kiln): Titanium dioxide white (rutile TiO2), Chromium(III) oxide green (Cr2O3) and Zirconium-Praseodymium yellow [(Pr,Zr)SiO4]. In the first part of the study, the calcination stage during the production process of each pigment is simulated in “Aspen Plus” in order to determine the thermal energy demand during their production. Titanium dioxide white results are validated using a relevant scientific paper, while the production of the other pigments is based on U.S. and European patents, as well as published papers. Depending on the produced pigment, heat requirements vary due to the different reactions occurring during the production of each pigment. In the second part of the study, results from “Aspen Plus”, along with further data regarding electrical and thermal consumptions of a production plant, are used to perform a Life Cycle Assessment (LCA) in “SimaPro”, using a cradle-to-gate approach. The production of each pigment is assumed to occur in Greece under current conditions. Therefore, existing datasets are updated and incorporated into the LCA software, towards modelling the current Greek electricity and natural gas production and imports respectively. Results of the LCA include the CO2 emissions from fossil fuels in kg, GWP(100) in kg of CO2 equivalent and energy from non-renewable (fossil) fuels required in MJ equivalent, all referring to the respective cases of producing 1 kg of pigment. Reviewing the LCA results, it is concluded that the biggest part of the emissions during the production of each pigment originates from the production and transportation of its starting materials (contributing from 50%, up to 97% of total CO2 emissions) and other facilities (electricity, production plant etc.), rather than the calcination process (contributing from 1.2%, up to 30% of total CO2 emissions). Finally, the major technical findings are summarized and the methodological advantages and disadvantages of the collaborative use of Aspen Plus and SimaPro are listed. | en |
heal.advisorName | Φούντη, Μαρία | el |
heal.committeeMemberName | Γιακουμής, Ευάγγελος | el |
heal.committeeMemberName | Χουντάλας, Δημήτριος | el |
heal.academicPublisher | Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας | el |
heal.academicPublisherID | ntua | |
heal.numberOfPages | 132 p. | en |
heal.fullTextAvailability | false |
Οι παρακάτω άδειες σχετίζονται με αυτό το τεκμήριο: