Este trabalho investigou o fenômeno da degradação de um material cerâmico à base de alumina, submetido à erosão, desde a temperatura ambiente até 800°C, relacionando a resistência à erosão à sua microestrutura. O material erodido foi alumina com adições de vidro nas proporções de 0, 1, 2, 4 e 8% em massa. Para os ensaios de erosão foi construído um equipamento capaz variar condições experimentais como velocidade, fluxo, ângulo de incidência do erodente, além da temperatura de ensaio. A alumina foi preparada pelo processo de prensagem uniaxial. A superfície das amostras foi levemente lixada antes de serem erodidas para que pudesse obter um padrão único de rugosidade. As amostras foram submetidas a um fluxo de partículas controlado, em ângulos de incidência de 30, 60 e 90º, a uma velocidade mantida em torno de 50 m/s. As temperaturas estudadas foram de 25, 200, 400, 600 e 800ºC. O material foi caracterizado quanto a sua microestrutura (por microscopia ótica e eletrônica de varredura, porosimetria e difração por raiosx) e também quanto a propriedades mecânicas como resistência mecânica, dureza e tenacidade à fratura. Os resultados indicaram que há uma forte tendência ao aumento do desgaste em função da temperatura. A alumina sem fase vítrea resultou no material de maior resistência à erosão. As propriedades mecânicas como resistência mecânica, dureza e tenacidade à fratura concorreram para uma maior resistência ao desgaste. A porosidade influencia decisivamente a resistência à erosão, pois implica em uma menor área de contato entre os grãos, facilitando seu arranque do corpo cerâmico sob ataque erosivo. A presença de fase vítrea melhorou a resistência ao desgaste em relação às amostras com elevada porosidade, para todo o intervalo de temperatura investigado, devido ao preenchimento de vazios e conseqüente aumento da resistência mecânica. Embora o mecanismo de fratura preponderante tenha sido o frágil por formação de pits, pôde-se constatar deformação plástica em materiais cerâmicos com quantidade crescentes de fase vítrea, devido ao fluxo viscoso do vidro a temperaturas mais elevadas. / This work investigated the phenomenon of the degradation of alumina based ceramic bodies, submitted to erosive attack from ambient temperature up to 800°C, relating the erosion resistance to their microstructures. The eroded material was alumina with glass additions in the ratios of 0, 1, 2, 4 and 8 w%. For the erosion tests, it was developed an equipment capable to vary experimental conditions such as erodent velocity, flow, and angle of incidence, besides the temperature. Alumina based ceramic bodies were prepared by the process of uniaxial pressing. The samples surface was gentle sandpapered before being eroded so that it could achieve a homogeneous standard of roughness. The samples had been submitted to a controlled particle flow, in angles of incidence of 30º, 60º and 90º. The erodent velocity was kept around 50 m/s. The studied temperatures were 25º, 200º, 400º, 600º and 800ºC. The material microstructure was characterized by optical microscope, scanning electronic microscope, porosity and x-rays diffraction. The mechanical properties evaluated were strength, hardness and fracture toughness. The results indicated a strong trend to the increase of erosion rate in function of temperature increasing. Alumina without glass phase resulted in the material of higher resistance to erosion. The mechanical properties as mechanical strength, hardness and toughness contributed for a higher wearing resistance of the investigated materials. The porosity decisively influences the erosion resistance, therefore it implies in a lesser area of contact between the grains, facilitating grain pull out of the ceramic body under erosive attack. The presence of glassy phase improved the erosion resistance for the samples with higher porosity content, for all of testing temperatures. This is explained by the filling of the pores with glass phase, increasing material strength. Brittle fracture during pits formation was considered the predominant erosion mechanism. However, it was observed an incremental viscous flow with the increase of glass content in the ceramic mix and with the increase of temperature.

Neste trabalho foram estudadas estruturas cerâmicas laminares formadas por lamelas de alumina de alta pureza e lamelas do compósito alumina/zircônia parcialmente estabilizada. Estas estruturas foram conformadas por colagem de barbotina sequencial. Nas lamelas constituídas pelo compósito alumina/zircônia foi investigado o efeito do teor de zircônia parcialmente estabilizada nas propriedades do compósito laminar. Depois de dominada a técnica de produção dos compósitos, as propriedades mecânicas destas cerâmicas foram caracterizadas e otimizadas. Foi verificada a influência da espessura relativa entre as camadas no campo de tensões residuais formado. Um estudo sistemático foi desenvolvido para relacionar as propriedades mecânicas dos compósitos laminares com mecanismos microscópicos existentes neste tipo de cerâmicas. Neste estudo foram realizados testes instrumentados de dureza, ensaios de flexão, medidas de fluorescência de rubi para avaliação do nível de tensionamento interno, ensaios de dureza, análises por microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica, e simulações computacionais por elementos finitos. Os resultados mostraram que, além da influência da espessura relativa entre as lâminas, há uma forte influência da razão de aspecto (RA=L/d, onde L é a largura da lâmina e d seu comprimento). / In this study, laminar ceramic structures formed by layers of high purity alumina and alumina/partially stabilized zirconia composite layers were investigated. These structures were formed by sequential slip casting. In the alumina/zirconia layers it was investigated the effect of partially stabilized zirconia content on the composite properties. After mastering the experimental technique to produce the laminar ceramic composites, their mechanical properties were characterized and optimized. The influence of the thickness of adjacent layers on the residual stress fields formed was investigated. A systematic study was settled to correlate the mechanical properties of laminar composites with microscopic mechanisms peculiar of this type of ceramics. The samples were characterized by hardness instrumented tests (HIT), bending tests, fluorescence measurements, hardness tests, scanning electron microscopy and optical microscopy, and computational simulations using finite elements. The results showed that, besides the influence of the relative thickness between the layers there was a strong influence of the aspect ratio (AR = W / d, where W is the width of the layer and d its length).

Neste trabalho, objetivou-se investigar a síntese e a caracterização de catalisadores tendo como suporte esferas de alumina (Al2O3) impregnadas com céria e zircônia (CeO2 - ZrO2) aplicados na combustão de metano, a fim de avaliar sua capacidade de reduzir a emissão de compostos nitrogenados e monóxido de carbono. No processo experimental, a preparação do suporte de alumina ocorreu pelo método sol-gel a partir de uma solução de alimentação rica em alumínio. Na etapa de impregnação do suporte, os catalisadores CeO2-ZrO2 foram impregnados utilizando-se uma solução aquosa contendo nitratos de cério e zircônio. As amostras resultantes foram tratadas termicamente a 600 e 700°C com taxa de aquecimento de 2 °C/min, por 2 horas. Antes e após a impregnação, os materiais sintetizados foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (ATG), determinação da área superficial utilizando o método Brunauer-Emmet-Teller (BET), sua área superficial específica (ASE) e microporosidade foram analisadas através de isotermas de adsorção/dessorção e, determinaram-se as fases cristalinas presentes por difração de raios X (DRX) e espectroscopia de dispersão de elétrons (EDS). Resultados indicam que houve impregnação da superfície das esferas de alumina pelos catalisadores. A área superficial específica das esferas variou entre 200 e 240 m2g-1. A atividade catalítica dos suportes impregnados foi significativa, principalmente para as amostras impregnadas com 10 e 30 mol% de Zr e tratadas termicamente a 700 °C. / In this context, this study aimed to investigate the synthesis and characterization of catalysts, using as support alumina (Al2O3) spheres and ceria impregnated with zirconia (CeO2-ZrO2) applied in the combustion of methane, in order to evaluate its ability to reduce the emission of nitrogen compounds and carbon monoxide. In the experimental procedure, the preparation of the alumina support was made by sol-gel method from a feed solution rich in aluminum. In the impregnation stage, CeO2-ZrO2 catalysts were impregnated using an aqueous solution containing cerium and zirconium nitrate and then heat treated. The resulting samples were heat treated at 600 to 700 ° C with heating rate of 2 ° C / min. for 2 hours. The synthesized materials was characterized, before and after the impregnation, by scanning electron microscopy (MEV), thermogravimetric analysis (TGA), specific surface area (ASE) and microporosity were analyzed by isothermal adsorption/desorption, the crystalline phases were determined by X-ray diffraction (DRX) and dispersion spectroscopy electrons (EDS). The results indicate that there was a good impregnation of the surface of alumina spheres by the catalysts. The surface area of the spheres ranged from 200 to 240 m2g-1. The catalytic activity of the impregnated supports was significant, especially for samples impregnated with 10 and 30 mol% Zr and annealed at 700 °C.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-10T15:03:31Z No. of bitstreams: 2 TESE COMPLETA VERSAO FINAL PARA SECRETARIA.pdf: 3680958 bytes, checksum: 6462f7d03f38f449fa6c3bdcbf072d24 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T15:03:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE COMPLETA VERSAO FINAL PARA SECRETARIA.pdf: 3680958 bytes, checksum: 6462f7d03f38f449fa6c3bdcbf072d24 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-08-09 / FACEPE / As ceramicas reforçadas com óxidos de terras raras, céria e lantânia, foram desenvolvidas e produzidas para revestir peças metálicas usadas na industria petrolifera. As propriedades mecânicas das cerâmicas à base de alumina melhoraram consideravelmente com a adição de TiO2, TiN, ZrO2, como reforços. Os estudos iniciais demonstram que a adição de pequenas percentagens de óxidos de terras raras em alumina reforçada com titânia (Al2O3-TiO2) pode melhorar a tenacidade à fratura destes materiais cerâmicos. No presente trabalho foram produzidos compósitos cerâmicos a base de Al2O3 reforçadas com 5%, 10%, 15% e 20% em peso, de TiO2 e 1% de CeO2 e La2O3, para uso como revestimento de peças metálicas da indústria petrolífera, bem como, o estudo de suas características microestruturais e das propriedades mecânicas. A produção dos compósitos cerâmicos foi realizada através do processo termo-mecânico. De acordo com os resultados obtidos através das análises de DRX, ATP, MEV, Dureza Vickers e Densidade pode-se concluir que com adições de óxido de titânio na ordem de 15% e 20% e 1% de óxido de cério na alumina obtêm-se melhores resultados na microestrutura e propriedades mecânicas. Em caso de alumina-titania reforçada com La2O3 resultados mostraram que com adições de óxido de titânio na ordem de 5% e 10% e 1% de óxido de lantânio na alumina obtêm-se melhores resultados na microestrutura e propriedades mecânicas desses compósitos. Estudos da estabilidade química e física desses compósitos em petróleo cru oriundo de poços de petróleo de mar e de terra indicam que estes materiais são inertes em ambiente de petróleo cru. As condições de estabilidade química em ambiente de petróleo cru para chapa revestida não puderam ser investigadas, visto que, a adesão do compósito a chapa não foi eficaz conforme o esperado, necessitando assim, mais testes de adesão para escolha do melhor método de fixação à superfície da chapa.

Submitted by Victor Hugo Albuquerque Rizzo (victor.rizzo@ufpe.br) on 2015-04-14T13:47:01Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Andréa Gonçalves de Sousa.pdf: 2327400 bytes, checksum: 83a3987fa7b92597782030b512b7729a (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-14T13:47:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Andréa Gonçalves de Sousa.pdf: 2327400 bytes, checksum: 83a3987fa7b92597782030b512b7729a (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-07 / CNPq; PROPESq / Este trabalho consta de um estudo sobre a viabilidade de fabricação de uma ferramenta de corte feita em cerâmica baseada em óxido de alumínio com reforço de óxido de titânio e lantânio. As propriedades mecânicas das cerâmicas de alumina são melhoradas com adição de alguns constituintes, como óxido de cromo, titânio e níquel, estas possuem alto grau de dureza, resistência ao desgaste e excelente estabilidade química. Estudos realizados anteriormente mostram que elementos de terras raras auxiliam a sinterização da Al2O3, como resultado, as propriedades físicas e mecânicas das cerâmicas são visivelmente melhoradas. No presente trabalho, foram avaliadas as propriedades dos compósitos cerâmicos produzidos à base de Al2O3 reforçadas com 35% em peso de TiO2, e 0,0%, 0,5%, 1,0%, 1,5% e 2,0% de La2O3, para uso como ferramenta de corte, bem como, o estudo de suas características microestruturais e das propriedades mecânicas. Os compósitos cerâmicos foram produzidos por processo termo-mecânico. Observouse através dos resultados de DRX após a sinterização que nenhuma nova fase foi formada, além das características dos óxidos precursores. De acordo com o resultado de ATP antes e após moagem de 24 horas, observou-se redução do diâmetro médio de partícula de 95,25%, o que se mostrou adequado para melhor sinterização dos compósitos, visto que esta diminuição aumenta a velocidade de reação da matéria prima durante a queima. ATD nos mostrou a estabilidade dos compósitos estudados a partir da temperatura de 460ºC, significando que não apresentará mais mudanças de fases. Os resultados obtidos através da MEV mostraram-se satisfatório no que diz respeito à boa distribuição e homogeneidade de tamanho de partícula. As amostras com 1,0% e 1,5% de La2O3 tiveram melhores resultados no que tange esses aspectos. De acordo com os resultados de microdureza vickers observou-se que a amostra com 1,5% de La2O3, apresentou melhores resultados de dureza.

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-01T10:10:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Torres_ArmandoAntoniodeOliveira_M.pdf: 3727476 bytes, checksum: fd50582b75f3a0a86a9bcd1a8428aa68 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O Processo Bayer é definido como uma tecnologia para a produção de óxido de alumínio (Ah03), principal matéria prima para a produção de Alumínio. Este processo transforma o minério de bauxita em alumina Ah03, utilizando soda cáustica e vapor gerado por caldeiras. Os sub processos que compõem o processo Bayer são a Moagem, Digestão, Filtração, Troca Térmica, Precipitação, Calcinação e Evaporação. Utilizando os dados da Refinaria de Poços de Caldas e trabalhando no Laboratório de Desenvolvimento de Processos de Separação da Faculdade de Engenharia Química da Unicamp, foi desenvolvido um método que utiliza os modelos existentes no software Aspen Plus para compor o "Modelo do Processo Bayer".O principal objetivo deste trabalho foi inter-relacionar os modelos do Aspen Plus para representar a Refinaria de Poços de Caldas, simulando o balanço de massa e energia do processo Bayer. A simulação foi conduzi da utilizando o módulo do simulador para sistemas eletrolíticos, considerando o estado dos componentes em seu modo verdadeiro, para melhor representar a não idealidade da solução. O licor do processo Bayer é uma solução eletrolítica, em que a água é o solvente e os demais componentes da mistura, NaOH, NaAlOz, NazCO3 estão completamente dissociados em íons como Na+, AlOz-, CO3-z, e OH-. As operações unitárias utilizadas do software para construir o "Modelo do Processo Bayer" foram o reator estequiométrico, tanques de "flash", lavadores simples, decantadores de contra corrente, misturadores, aquecedores e condensadores. O processo Bayer é controlado através do monitoramento das concentrações alcalina (TA), cáustica (TC) na unidade de equivalente g NazCO3 por litro de licor, como também a concentração de alumina em g AlzO3 por litro de licor. Foi necessário desenvolver uma metodologia que transformasse estas concentrações para expressões na base em massa para os compostos NaOH, NaAlOz, NazCO3 e água. A equação de densidade do Aspen Plus apresentou um desvio de 15% quando tentou-se obter os volumes e massas da solução. Foi necessária a utilização de uma outra equação de densidade (Equação de Russel) para desenvolver o método de transformação das concentrações de solução em massa. Comparando-se este método com dados analíticos, encontrou-se desvios da ordem de 1 %, demonstrando grande precisão do método. A entrada de dados para as simulações foram provenientes de amostras e análises químicas do licor e medidas de fluxo, temperatura e pressão do processo produtivo. Com os resultados da simulação do "Modelo do Processo Bayer", as massas dos íons Na+, AL02-, C03-2, e OH- são obtidas, as quais são transformadas em concentrações nas bases TA, TC e AhO3, para que seja possível a comparação entre os resultados do modelo e os dados analíticos de cada sub processo. Os desvios entre os resultados dos modelos de cada sub processo e as concentrações de planta estiveram entre O e 3 %. F oram utilizados fatores de ajuste para representar o sub processo da digestão e a evaporação natural dos tanques de processo para aumentar a precisão do modelo. O "Modelo do Processo Bayer" apresentou baixos desvios da realidade quando foram comparadas com as concentrações da solução cáustica da planta e as geradas pelo modelo. Foi observado o grande potencial de utilização nas seguintes atividades: Planejamento operacional e estimativa do custo de produção da alumina de acordo com o consumo de soda, bauxita e energia. Controle de volume da planta. Predizer as concentrações cáusticas do licor; Diferenças e perdas de energia em aquecedores; Identificação de anonnalidades no processo / Abstract: (AlzO3), main raw material to produce Aluminum. This process transforms Bauxite ore in a white sand alumina (AlzO3), using Caustic Soda and Steam from the Boilers. The sub processes that represent a Bayer Refinery are Grinding, Digestion, Filtration, Heat Exchange, Precipitation, Ca1cination and Evaporation. Using the Poços de Caldas Refinery data, and working at the Separation Process Development Laboratory at Campinas State University, a method to link the models in Aspen Plus software, to build up the Bayer process was developed. The main objective of this work was to interrelate the models from the Aspen Plus to represent the Poços de Caldas Refinery, to simulate the Energy and Mass Balances from the Bayer Process. Simulation for Electrolyte Systems were performed, with true components and to represent the non-ideality ofthe liquid solution, the NRTL thermodynamic model was used to get the activity coefficients in order to calculate the vapor-liquid phase equilibria. The Bayer liquor is an electrolyte solution, in which water is the solvent and the components from the mixture, NaOH, NaAlO2, Na2CO3 are completely dissociated in ions as Na+, AlO2-, CO3-Z and OH-. The unit operations used from the software to build up the Bayer process are: Stoichometric Reactor, Flash Tank, Single Wash, Counter Current Decanter, Mixers, Heaters and Condensers. The Bayer process is controlled by following the alkaline, caustic and alumina concentrations in equivalent unit (g Na2CO3 per liquor liter). A methodology to transform this concentration expression in mass of NaOH, NaAlOz, Na2CO3 and water was necessary to be developed. The density equation from the Aspen Plus gave 15% of error when it was tried to calculate the volumes or the masses. Another equation (Russell equation) was, then, used to develop the method to transform the concentration number in mass. Comparing with analytical data, the error were about 1 %, giving a good accuracy to the translated method. Samples and chemical analyses, flows, temperature and pressure measurements are the inputs for the model from the planto The outputs from the "Bayer Model" in Na+, AIO2-, CO3-and OR mass, were transformed in TA, TC and AhO3 concentrations (Alkaline, Caustic and Alumina concentration) to compare with the results of the analytical plant that were collected in the outlets from each sub processo Each sub processes was runned and the outputs plant concentrations were compared with the results from Aspen giving deviations between O and 3%. Fitting factors in the reactor to represent the digestors were used. The natural evaporation that occurs in the tanks was necessary to be considered in the model to increase its accuracy. The Bayer Model developed can be used to: Control the plant volume. Predict liquor concentration and find ilegal dilution in the process. Carry out an operating plan and to estimate the alumina cash cost according to the consumption of Soda, Bauxite and Energy Proceed with mass and energy balances and lost in the heaters. So, using the models from Aspen Plus for Electrolyte System, it is possible to build up a "Bayer Process Model" to represent a Plant with deviation between O to 3%. With this accuracy, the model can predict the energy and mass balances and the solution concentrations from the plant liquor. The density equation from Russell is necessary to be used to get the accuracy commented to translate the liquor concentration (TA, TC and AhO3) to the NaOH, NaAlO2, Na2CO3 and Water / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Solange Cadore / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T11:46:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bortoleto_GiseleGoncalves_M.pdf: 2661940 bytes, checksum: b73dba6ee93f482c0fcf349a23b27866 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientadores: Elizabete Jordão, Marco Andre Fraga / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:25:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_AdrianaMariada_D.pdf: 1612937 bytes, checksum: f49791f0e2169838eeb54cf08f3dd90b (MD5) Previous issue date: 2004 / Doutorado

Kyoto University (京都大学) / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(工学) / 乙第12680号 / 論工博第4082号 / 新制||工||1548(附属図書館) / 29813 / (主査)教授 田中 庸裕, 教授 江口 浩一, 教授 安部 武志 / 学位規則第4条第2項該当

Hydrogen storage for stationary and mobile applications is an expanding research topic. Using liquid organic hydrides for hydrogen storage is one of the most promising alternatives as it provides simple and safe handling. Liquid organic hydrides are largely compatible with current transport infrastructure, whereas alternatives such as liquid and gaseous hydrogen and metal hydrides would require a completely new infrastructure. An attractive storage system is the so-called MTH system (Methylcyclohexane, Toluene and Hydrogen). The dehydrogenation of methylcyclohexane is a highly endothermic reaction. To improve the reaction kinetics, this research was to develop a structured catalyst with a conductive metal support (Fecralloy) which could hold an adherent catalytic washcoat (γ - Al2O3). The active phase was impregnated onto this support and the developed catalyst was tested for the dehydrogenation of methylcyclohexane. The catalyst preparation involved three key steps which were support oxidation, loading of an adherent washcoat and finally impregnation of the active phase. The oxidation and washcoat stages required significant optimisation. The optimum oxidation conditions were found to be 950 °C for 10 h. The washcoating procedure was optimised by modifying a one-step hybrid washcoating method suggested in patent literature. Characterization techniques including SEM, XRD and EDX were used to study each step of catalyst preparation. In addition the technique of STEM was used to study platinum dispersion on the catalytic washcoat. Finally the catalytic activity of the developed catalyst was compared with an in-house pelleted catalyst based on the material used to prepare the structured catalyst and commercially available platinum on γ - Al2O3. Three key factors: activity, selectivity and stability were evaluated. The activity and selectivity were studied at varied operating conditions of T = 340 °C - 400 °C, W/F = 7345 - 14690 g s/mol, H2/MCH molar ratio = 0 - 9 and P = 1.013 bar. The dehydrogenation reaction of methylcyclohexane was found to be very selective to toluene (above 99%). Compounds, which are considered coke precursors, were identified, to attempt to explain the mechanism of catalyst deactivation. By-product distribution was monitored and possible reaction pathways were postulated. To gauge the stability of the catalyst, long term life tests were also performed on the structured catalyst at 400 °C and W/F = 14690 g s/mol for approximately 400 h. The stability study investigated the different types of deactivation mechanisms. The catalyst evaluation study helped identify the effect of the alloy support, the alumina washcoat and platinum dispersion on the selectivity of the catalyst.