Este trabalho investigou a influência do tipo de erodente à base de alumina na incrustação em um revestimento metálico à base de FeCr, aspergido por arco elétrico, empregados em ensaios de desgaste erosivo, tanto à temperatura ambiente como a 400°C, com ângulo de incidência entre o erodente e a superfície de 30° e 90° e velocidade de projeção de 25 m/s. Como erodente, utilizou-se alumina eletrofundida com faces anguladas e irregulares e também alumina calcinada com formando aglomerados esferoides. O revestimento dos corpos-de-prova foi caracterizado quanto à morfologia (MEV), porosidade, densidade aparente, análise térmica, espessura da camada depositada, taxa de erosão e mapeamento de elementos por espectrometria de energia dispersiva (EDS). Os erodentes foram caracterizados quanto a sua morfologia (MEV), distribuição granulométrica e área superficial (BET). Os resultados mostraram que à temperatura ambiente os ensaios realizados com alumina calcinada com ângulo de 30° e alumina eletrofundida a 90° foram os que apresentaram maiores quantidades de alumínio incrustado no revestimento para uma mesma área de análise. Os ensaios realizados com a alumina eletrofundida com ângulo de 30° foi a que apresentou a maior taxa de erosão. Já a distribuição granulométrica e área superficial dos erodentes após ensaio de erosão apresentaram uma diminuição em relação aos valores de antes do ensaio. Os ensaios realizados a 400°C de temperatura mostraram que a alumina calcinada, para os dois ângulos de ensaio, resultou em maior incrustação no revestimento ensaiado, sendo maior para o ângulo de 90° do que para o ângulo de 30°. Para essa temperatura de ensaio, a maior taxa de erosão ocorreu para o ensaio conduzido com ângulo de 30°, utilizando alumina calcinada. Ainda para os ensaios a 400°C, os resultados para o tamanho médio de partícula na distribuição granulométrica indicaram uma redução nos valores iniciais para todos os ensaios realizados. No entanto, a área superficial de ambos erodentes permaneceu com valores muito próximos ao de antes do ensaio. / This work investigated the influence of the kind of erodent based on alumina embedded in a metallic coating based on FeCr, sprayed by arc electric technique, used in erosive wear test at room temperature and 400°C with angle of incidence between the erodent and the surface of 30° and 90° and erodent velocity of 25 m/s. As erodent was used fused alumina that showed angled and irregular surfaces and also calcined alumina forming spheroids agglomerates. The coating of the samples was characterized morphology (SEM), porosity, density, thermal analysis, the layer thickness, erosion rate and mapping of elements by energy dispersive spectrometry (EDS). The erodent was characterized by their morphology (SEM), particle size distribution and surface area (BET). The results showed that the room temperature tests performed with alumina calcined with angle of 30° and fused alumina with angle of 90° were those with larger amounts of aluminum embedded in the coating to the same area of analysis. Tests performed with the electro alumina with angle of 30° were presented the highest rate of erosion. Already the particle size distribution and surface area of erodent after testing erosion showed a decrease compared to the values before the test. The tests performed at 400°C temperature showed that the calcined alumina for the both angles test resulted in greater embedded of aluminum in the tested coating, being higher for the 90° angle than the angle of 30°. For this test temperature, the higher erosion rate occurred for the experiment with 30° angle using calcined alumina. Also for the tests at 400°C, the results for the average particle size in the particle size distribution showed a reduction in initial values for all tests. However, the surface area of erodent remained with both values very close to that of before the test.

As legislações ambientais estão cada vez mais severas em relação à quantidade de compostos sulfurados eliminada na atmosfera pela queima de combustíveis fósseis. Os processos de adsorção têm se destacado como uma alternativa promissora na remoção de sulfurados presentes em combustíveis. Nos estudos de adsorção, ensaios de cinética e isoterma usando banhos agitados são frequentemente utilizados na avaliação do desempenho dos adsorventes na remoção desejada. Apesar de úteis, tais ensaios apresentam algumas limitações quando os sistemas analisados envolvem elevadas relações entre a concentração inicial de soluto e massa de adsorvente. Alternativamente, este trabalho apresenta uma estratégia envolvendo a técnica da adsorção utilizando a calorimetria para o estudo de cinética e isoterma térmica de quinolina em uma sílica-alumina comercial a partir de soluções em n-hexadecano. Diferentemente das outras técnicas citadas, a adsorção por calorimetria possibilitou, em um único ensaio e com menos amostra, a obtenção da cinética térmica de adsorção, e de um ponto da isoterma térmica de adsorção. Adicionalmente, foi proposta uma modelagem dos fenômenos de transferência de calor e massa envolvidos durante o ensaio, visando simular a curva calorimétrica. Valores de coeficiente de difusão efetivo da quinolina na sílica-alumina em diferentes condições de concentração inicial de quinolina em n-hexadecano, a uma mesma temperatura, foram obtidos a partir do ajuste do modelo da curva calorimétrica aos dados experimentais / Environmental laws are becoming more stringent in relation to the amount of sulfur compounds eliminated into the atmosphere through the burning of fossil fuels. Adsorption processes have distinguished themselves as a promising alternative. On adsorption studies, kinetics and isotherm tests using agitated baths are often used to evaluate the performance of the adsorbents at the desired removal level. Despite the fact that they are useful, these tests have some limitations. Under analysis, these systems involve high ratios between the initial solute concentration and the mass of the adsorbent. Alternatively, this research presents a strategy involving the technique of adsorption calorimetry to the study of kinetics and isotherm adsorption of quinoline in a commercial silica-alumina from solutions of n-hexadecane. Opposed to other techniques mentioned, adsorption calorimetry by use of a single test can use a smaller quantity of the sample allowing for the collection of the adsorption kinetics and a point on the adsorption isotherm. In addition, a modeling of the phenomena of heat transfer and mass involved during a test was proposed, aiming to create a calorimetric curve simulation. Effective diffusion coefficient values of the quinoline in silica-alumina in different conditions of initial concentration of quinoline in n-hexadecane, at the same temperature, were obtained from the adjustment from the model to calorimetric curve to the experimental data

Esta tese investigou o efeito da taxa de resfriamento em partículas de Al2O3, Al2O3 - TiO2, e Al2TiO5 aspergidas por pistola a plasma e submetidas a diferentes taxas de resfriamento (alta: aspersão contra um substrato metálico a 100 mm de distância da pistola de plasma, e baixa: contra uma superfície de água, a 300 mm de distância). Os resultados foram avaliados por microscopia eletrônica de varredura (com EDX) e por difração de raio X para a caracterização de fases e cálculo de tamanho de cristalito por Single Line. O óxido Al2TiO5 na forma de pó quase amorfo com composição estequiométrica de tialita (tialita*) aspergido foi obtido por coprecipitação, a partir dos precursores TiCl4 e Al(NO4)3, tratado termicamente a 400, 600, 800, 900, 1000, 1200, 1300 e 1400 °C, com 6 h de patamar. Nos tratamentos térmicos com 6 horas de patamar a 800 °C e mais nitidamente a 900 °C, é identificada a formação parcial da fase tialita; desta forma, foram realizados tratamentos térmicos a 900, 1000 e 1100 °C, porém com 30 minutos de patamar. A Al2O3-a com tamanho de cristalito micrométrico foi obtida para menores taxas de resfriamento. Com o aumento da taxa de resfriamento, predominaram nanocristalitos de alumina Al2O3-g, coexistindo com fase amorfa. Já para a titânia, a fase rutilo pode ser obtida mesmo com altas taxas de resfriamento. Quando a tialita* foi submetida à alta taxa de resfriamento, levou exclusivamente à formação da fase metaestável tialita b como estrutura cristalina. No entanto, o mesmo pó, a taxas de resfriamento não tão altas, resultou na obtenção de tialita b, Al2O3-a e rutilo. Tratamentos térmicos da tialita* propiciaram a formação de tialita b, e incipientemente anatásio, com tamanho de cristalito muito pequeno (abaixo de 30 nm). À medida que a temperatura de tratamento térmico aumentou, surgiram simultaneamente as fases Al2O3-a, rutilo e tialita b. A obtenção de fases metaestáveis só foi possível quando o tamanho de cristalito era pequeno – abaixo de 100 nm, o que evidenciou a importância do número de átomos na superfície, como fator de estabilização (ou metaestabilização) de fases obtidas foras do equilíbrio. / This thesis investigated the effect of cooling rate of Al2O3, Al2O3 - TiO2 and Al2TiO5 particles plasma sprayed and subjected to different cooling rates (high: to spray against a metal substrate to 100 mm away from the plasma gun, and low: against a surface of water, 300 milimeters away). The results were evaluated by scanning electron microscope (with EDX) and X ray diffraction to characterize phases and crystallite size through Single Line. The sprayed Al2TiO5 oxide was a quasi-amorphous powder with stoichiometric composition of tialite (tialita*) obtained by co-precipitation from precursors TiCl4 and Al(NO4)3, heat treated at 400, 600, 800, 900, 1000, 1200, 1300 and 1400 °C with 6 hours of dwell. In the heat treatments with 6 hour of dwell at 800 ° C and more explicitly at 900 °C, is identified partial formation of tialite phase; then, heat treatments were performed at 900, 1000 and 1100 ° C, but with 30 minutes of dwell. Basically, a-Al2O3 with micrometer crystallite size was obtained for smaller cooling rates. By increasing the cooling rate, there were predominantly g-Al2O3 nanocrystallites coexisting with amorphous phase. However, for the titania, the rutile phase could be obtained even with high cooling rates. When tialita* was subjected to high cooling rate, exclusively, metastable b tialite was observed as crystalline phase. However, the same powder, with cooling rates not so high, resulted in b tialite, a-Al2O3 and rutile. Heat treatments of tialita* provided the formation of b tialite, and incipiently anatase with crystallite size very small (below 30 nm). As the heating treatment temperature was increased, there were simultaneously a-Al2O3, rutile and b tialite phases. Metastable phases were obtained only when the crystallite size was small - less than 100 nm. This highlighted the importance of the number of atoms on the surface as a stabilizing factor (or metastabilization) to produce phases out of equilibrium.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-18T12:29:40Z No. of bitstreams: 1 MARIA IZABEL BRASILEIRO - TESE (PPGEP) 2010.pdf: 8318595 bytes, checksum: 08a3d5659f268dee285764bb3f8e8659 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-18T12:29:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARIA IZABEL BRASILEIRO - TESE (PPGEP) 2010.pdf: 8318595 bytes, checksum: 08a3d5659f268dee285764bb3f8e8659 (MD5) Previous issue date: 2010-04-09 / Capes / A mulita 3Al2O3∙2SiO2 é uma das fases cristalinas mais extensivamente estudadas do sistema binário Al2O3 - SiO2, sendo promissora em cerâmica devido suas ótimas propriedades químicas, mecânicas e elétricas. O caulim é a fonte principal para sintetizar mulita e o resíduo de caulim, obtido a partir de uma segunda etapa do beneficiamento de caulins primários, pode apresentar teores de SiO2 e Al2O3 que permitem a sua incorporação em massas cerâmicas para a produção da mulita. Como a temperatura de reação da mulita é elevada aumentando assim seus custos, o uso da energia de microondas no processamento e obtenção de materiais, tem despertado interesse especial por parte de diversas áreas do conhecimento como a engenharia de materiais. Este interesse estar diretamente ligado ao seu simples uso, além de reduzir o número de etapas em muitas sínteses, melhorar propriedades físicas em cerâmicas tecnológicas e ter como aliado a economia de energia/tempo alcançada no processamento de muitos materiais. Neste trabalho foi feito um estudo sobre a fabricação de corpos cerâmicos de mulita a partir da mistura de resíduo de caulim e alumina, por sinterização convencional e em microondas, para efeito de comparação. Os corpos de prova foram produzidos por prensagem uniaxial na pressão de 35 MPa e sinterizados em potências de 80% (1,44 kW) e 90% (1,62 kW) com tempos de 10, 15, 20 e 25 min em forno de microondas de freqüência de 2,45GHz e no forno convencional em temperaturas de 1400 a 1600°C, com taxa de aquecimento de 5°C/min e patamar de queima de 2h. Por fim os corpos de prova foram submetidos à determinação das propriedades físico-mecânicas, caracterização de fases cristalinas por DRX e análise microestrutural por MEV. Os resultados obtidos mostraram que a mulita obtida a partir do forno de microondas apresenta estrutura das agulhas mais alongadas quando comparadas ao do forno convencional. O aumento do tempo de sinterização e da potência utilizada, no caso do forno de microondas, e que o aumento da temperatura, no forno convencional, são fatores essenciais a serem considerados para se alcançar um alto teor de mulitização. / Mullite (3Al2O3∙2SiO2) is one of the crystalline phases most extensively studied from the binary system Al2O3 - SiO2, and promising ceramic due to their excellent chemical, mechanical and electrical properties. Kaolin is the main source to synthesize mullite and kaolin waste, obtained from a second stage of processing of primary kaolin, can has contents of SiO2 and Al2O3 which allows its incorporation in ceramic bodies for the production of mullite. As the temperature of the reaction of mullite is high thus increasing their costs, the use of microwave energy for processing and obtaining materials, has attracted special interest by a number of areas as engineering materials. This interest is directly linked to its simple use, and reduce the number of steps in many synthesis, improved physical properties in ceramic technology and have the combined savings energy / time achieved in the processing of many materials. The fabrication of mullite ceramic bodies from the mixture of residual kaolin and alumina, in conventional oven and microwave, for comparison. The samples were produced by uniaxial pressure of 35 MPa and sintered in powers of 80% (1,44kW) and 90% (1,62kW) with times of 10, 15, 20 and 25 min in the microwave at frequency 2,45GHz, and conventional oven at temperatures from 1400 to 1600°C with heating rate of 5°C/min and 2h. Finally the specimens were submitted to determination of physic-mechanical characterization of crystalline phases by XRD and microstructural analysis by SEM. The results showed that the mullite obtained from the microwave oven has more elongated structure of the needles when compared to the conventional oven. The sintering time and power used in the case of microwave ovens, and that the increase of temperature in a conventional oven, are key factors to consider in achieving a high level of mullitization.

Com o objetivo de reduzir o consumo energético, tem crescido o uso de cerâmicas porosas refratárias como isolantes térmicos para altas temperaturas. Entre as técnicas comumente empregadas na produção desses materiais, destaca-se aquela baseada na geração de poros por meio de transformação de fases. Esse método, que não libera voláteis tóxicos, apresenta uma importante limitação em relação ao uso prolongado em altas temperaturas: os compostos de transição formados após a desidroxilação tendem a acelerar a sinterização, reduzindo a porosidade. É bastante conhecido o fenômeno de que, durante a sinterização em temperaturas elevadas, peças de alumina com alta porosidade, sofrem a eliminação progressiva dos poros presentes. Por essa razão, compostos que dificultam a densificação das peças porosas têm sido adicionados para manter a porosidade originada pela decomposição do hidróxido de alumínio. O objetivo desse trabalho foi obter cerâmicas porosas moldáveis a partir de alumina, hidróxido de alumínio e diversas fontes de sílica (mulita eletrofundida, quartzo e microssílica), utilizando a técnica de decomposição de hidróxidos com o intuito de se formar mulita, composto capaz de diminuir a taxa de densificação em altas temperaturas e com aplicações na indústria petroquímica e do alumínio. As amostras foram sinterizadas entre 1100ºC e 1500ºC e os resultados mostraram que houve aumento da resistência mecânica com a elevação do teor de mulita eletrofundida, quartzo e microssílica incorporada ao sistema. Além disso, o sistema mulita eletrofundida para a composição 0,4-SMT apresentou uma PT = 53,58%, módulo elástico e resistência a compressão (E = 13,03 GPa e σR = 16,83 MPa). O sistema com a adição de quartzo, a amostra 0,2-SQZ, teve pequenas mudanças nos níveis de porosidade (PTG = 59,50%) e não apresentou um elevado aumento do módulo elástico e da resistência a compressão (E = 6,51 GPa e σR = 13,91 MPa) e o sistema contendo microssílica a composição 0,2-SMS apresentou os melhores resultados, tendo um ganho de propriedades mecânicas em temperaturas a 1100ºC e a 1500ºC manteve a porosidade (PTG = 56,23%), reduziu o tamanho médio de poros e apresentou também ótimas propriedades mecânicas (E= 15,39 GPa e σR = 36,79 MPa) proporcionando sua atuação como isolante térmico. / Refractory porous ceramics have largely been used as thermal insulators for high temperatures aiming to reduce energy consumption. The generation of pores through phase transformation (such as Al(OH)3 dehydroxilation) is one of the most interesting techniques employed to produce such materials. This method, which does not release toxic volatile, imposes an important limitation on the prolonged use at high temperatures. The transition compounds formed after the dehydroxylation tend to accelerate sintering and reduce porosity. It is well known that during sintering at high temperatures (above 1100ºC), parts of alumina with high porosity amounts undergo gradual pores\' elimination. Therefore, compounds that hinder densification of porous pieces have been added to these compositions in order to maintain the porosity generated by the decomposition of aluminum hydroxide. This thesis addresses the production of castables porous ceramics from alumina, aluminum hydroxide and different sources of silica (electrofuse mullite, quartz and microsilica), employed for the in situ formation of mullite, a compound that reduces the rate of densification at high temperatures. The applications include petrochemical and aluminum industries. Samples were sintered between 1100ºC and 1500ºC and the results of the systems which contained electrofused mullite, quartz and microsilica showed less intense porosity levels reduction. The system with addition of electrofused mullite showed PTG = 53,58%,E = 13,03 GPa and σR = 16,83 MPa. The system containing quartz, presented a lower change of porosity (PTG = 59,50%) and the system containing microsilica provided the best results and an increment in the mechanical properties at temperatures between 1100°C and 1500°C. This last system also kept porosity (PTG = 56,23%), and reduced the average pore size. Its good mechanical properties (E = 15,39 GPa and σR = 36,79 MPa) proved it can be used as a thermal insulator.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The world concern about the increasing of energy demand, depletion of fossil fuel reserves and global warming aroused interest in biodiesel production. Commonly produced through basic homogeneous transesterification, the increase in biodiesel production resulted in an overproduction of glycerol. Thus, the aim of this study was to promote and evaluate interesterification reaction of macaw oil with methyl acetate over different heterogeneous catalysts (γ-alumina, zeolite HY, niobium phosphate and niobic acid), for production of fatty acid methyl esters (FAME) and triacetin, compound with high added value, considered an additive to biodiesel, instead of glycerol. The catalyst γ-alumina presented superior results when the reaction conditions were 250 °C, 5% mass of catalyst and molar ratio methyl acetate to oil of 30:1 and in 1 hour of reaction it was reached 54.07% (w/w) of FAME and triacetin content. At these conditions the catalyst was recovered and reused without treatment for at least 5 cycles without significant catalytic activity loss. Also, the influence of temperature (225 °C to 300 °C), catalyst mass (2 to 10% of oil mass fed) and methyl acetate to oil molar ratio (10:1 to 40:1) were evaluated. FAME and triacetin content of 48.96% (w/w) and 1.84% (w/w) were achieved for 300 °C, 2% of γ-alumina and molar ratio of 20:1, in 1 hour of reaction which corresponds to 82.5% of conversion considering the convertibility of macaw oil to esters and triacetin of 61.6% (w/w). The catalyst was recovered and reused without treatment for at least 4 cycles and did not present significant catalytic activity loss. / A preocupação mundial com o aumento da demanda de energia, o esgotamento das reservas de combustíveis fósseis e o aquecimento global despertaram interesse na produção de biodiesel. Geralmente produzido por transesterificação homogênea básica, o aumento na produção de biodiesel resultou em uma superprodução de glicerol. Assim, o objetivo deste estudo foi promover e avaliar a reação de interesterificação do óleo de macaúba com acetato de metila sobre diferentes catalisadores heterogêneos (γ-alumina, zeólita HY, fosfato de nióbio e ácido nióbico), para a produção de ésteres metílicos de ácidos graxos (EMAGs) e triacetina, composto com alto valor agregado, considerado um aditivo ao biodiesel, ao contrário do glicerol. O catalisador γ-alumina apresentou resultados superiores quando as condições de reação foram de 250 ° C, 5% de massa de catalisador e razão molar de acetato de metila para óleo de 30: 1 e, em 1 hora de reação, foram obtidos de 54,07% de teor (m/m) de EMAG e de triacetina. Nestas condições, o catalisador foi recuperado e reutilizado sem tratamento pelo menos 5 ciclos sem perda significativa de atividade catalítica. Também foram avaliadas a influência da temperatura (225 ° C a 300 ° C), da massa de catalisador (2 a 10% da massa de óleo alimentada) e da razão molar de acetato de metila para óleo (10: 1 a 40: 1). Foram obtidos valores de EMAGs e triacetina de 48,96% (m/m) e 1,84% (m/m) para 300 ° C, 2% de γ-alumina e razão molar de 20:1, em 1 hora de reação, o que corresponde a 82,5% de conversão considerando a conversibilidade do óleo de macaúba a ésteres e triacetina de 61,6% (m/m). O catalisador foi recuperado e reutilizado sem tratamento pelo menos 4 ciclos e não apresentou significativa perda de atividade catalítica.

Orientador: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Carlos Eduardo Silva de Amorim / Banca: Arnaldo Homobono Paes de Andrade / Resumo: Este trabalho teve como objetivo a obtenção de pastilhas cerâmicas Al2O3/TiO2 e as caracterizações térmica e mecânica das camadas destas pastilhas. As pastilhas foram obtidas pelos processos de conformação direta com amido comercial e por prensagem. Nesta dissertação são apresentados os moldes metálicos e de polímeros para confecção dos corpos de prova para o ensaio mecânico de resistência à flexão, e para o ensaio térmico à flexão seguiram a norma ASTM C1161. Na caracterização térmica, é analisado o coeficiente de expansão térmica. na caracterização mecânica, são analisados a reistência mecânica à flexão e o valor da flecha de deformação do corpo de prova. Verificou-se que a aplicação de um gradiente de porosidade reduz as tensões residuais térmicas na pastilha. / Abstract: This work aimed the acquisition of Al2O2/TiO2 ceramic wafers and their thermal and mechanical characterization. The wafers have been obtained by starch consolidation process and pressing. In this dissertation are presented metallic and polymeric moulds to obtain the samples for mechanical and thermal tests. Mechanical tests of flexural mechanical strength and thermal tests of dilation have been achieved. The measurements of the samples for flexural mechanical strenth testing followed the ASTM C1161 standard. The thermal dilation coefficient is analyzed in the thermal characterization. In the mechanical characterization are analysed the flexural mechanical strenght and the maximum deformation arrow of the samples. A reduction of the residual thermal stresses by aplication of a gradient of porous has been verified. / Mestre

Ácidos naftênicos correspondem à complexa mistura de ácidos carboxílicos presentes no petróleo, responsáveis diretamente pela sua acidez e pela sua corrosividade em fase líquida durante o refino. Tais compostos também estão presentes nas frações destiladas do petróleo, causando diversos problemas na qualidade final do produto. Uma possível forma de remover esses ácidos das frações destiladas é através da adsorção em materiais porosos. Contudo, os resultados até então apresentados indicam que resinas trocadoras de íons seriam os melhores adsorventes destes compostos, o que poderia aumentar o custo do processo e diminuir sua viabilidade. Neste trabalho, dois adsorventes comerciais (argila e alumina ativada) foram caracterizados por diversas técnicas físico-químicas e avaliados quanto à sua capacidade de remover os ácidos naftênicos de frações médias e pesadas de petróleo. Avaliou-se, ainda, para fins de comparação, o comportamento de ácidos naftênicos comerciais em óleos sintéticos preparados com óleo mineral. Em complementação, a corrosividade do aço carbono nos meios estudados foi também verificada. A argila apresentou maior afinidade com os ácidos naftênicos, tendo capacidade de adsorção superior e cinética de processo ligeiramente mais rápida às da alumina para as cargas sintéticas. No entanto, em virtude da maior concorrência pelos sítios de adsorção, apresentada pelos outros componentes presentes em óleos reais, observou-se uma perda na eficiência para estas amostras. Neste caso, a alumina apresentou melhores resultados. Embora ambos adsorventes tenham apresentado boa capacidade de remoção do soluto, a resina trocadora de íons ainda apresentou resultado mais eficaz para as amostras reais. Nas condições desse estudo, a taxa de corrosão do aço nas amostras sintéticas e em duas das reais não foi significativa e apenas uma delas apresentou-se corrosiva (Óleo 1). No entanto, a remoção dos ácidos naftênicos por adsorção conseguiu reduzir a taxa de corrosão neste meio em até 99% / Naphthenic acids comprise a complex mixture of carboxylic acids that are present in petroleum. They are directly responsible for the oil acidity and its corrosiveness in liquid phase during the refining process. Such compounds are also presents in the derivatives, causing several problems to product quality. A possible way of removing these acids from those oil fractions is using the adsorption process in porous solids. Nevertheless, results presented so far show that ion exchange resins would be the best adsorbent for these acids, which could make this process very expensive. In this work, two commercial adsorbents (clay and activated alumina) were characterized by several physical-chemistry techniques and evaluated concerning their capacity of removing naphthenic acids from average and heavy fractions of crude oil. For comparison the behavior of commercial naphthenic acids in synthetic commercial samples prepared with mineral oil was also evaluated. In addition, the carbon steel corrosiveness in the studied systems was verified. Clay adsorbent presented better affinity with the acids, showing a greater capacity and a faster kinetics than alumina for synthetic oils. However, because of the higher competition with the other components present in real oils for the adsorption sites, a loss of efficiency for these samples was observed. In that case, alumina showed better results. Although both adsorbents have showed good capacity of removal of acids, the ion exchange resin still presented the best results for real samples. At the conditions of this study, the steel corrosiveness in the synthetic oils, as well as the data obtained for two of the real ones, was not significant, and only one of the real samples (Oil 1) corroded the carbon steel coupon. However, the naphthenic acid removal was able to reduce the corrosiveness in this medium up to 99%

As legislações ambientais estão cada vez mais severas em relação à quantidade de compostos sulfurados eliminada na atmosfera pela queima de combustíveis fósseis. Os processos de adsorção têm se destacado como uma alternativa promissora na remoção de sulfurados presentes em combustíveis. Nos estudos de adsorção, ensaios de cinética e isoterma usando banhos agitados são frequentemente utilizados na avaliação do desempenho dos adsorventes na remoção desejada. Apesar de úteis, tais ensaios apresentam algumas limitações quando os sistemas analisados envolvem elevadas relações entre a concentração inicial de soluto e massa de adsorvente. Alternativamente, este trabalho apresenta uma estratégia envolvendo a técnica da adsorção utilizando a calorimetria para o estudo de cinética e isoterma térmica de quinolina em uma sílica-alumina comercial a partir de soluções em n-hexadecano. Diferentemente das outras técnicas citadas, a adsorção por calorimetria possibilitou, em um único ensaio e com menos amostra, a obtenção da cinética térmica de adsorção, e de um ponto da isoterma térmica de adsorção. Adicionalmente, foi proposta uma modelagem dos fenômenos de transferência de calor e massa envolvidos durante o ensaio, visando simular a curva calorimétrica. Valores de coeficiente de difusão efetivo da quinolina na sílica-alumina em diferentes condições de concentração inicial de quinolina em n-hexadecano, a uma mesma temperatura, foram obtidos a partir do ajuste do modelo da curva calorimétrica aos dados experimentais / Environmental laws are becoming more stringent in relation to the amount of sulfur compounds eliminated into the atmosphere through the burning of fossil fuels. Adsorption processes have distinguished themselves as a promising alternative. On adsorption studies, kinetics and isotherm tests using agitated baths are often used to evaluate the performance of the adsorbents at the desired removal level. Despite the fact that they are useful, these tests have some limitations. Under analysis, these systems involve high ratios between the initial solute concentration and the mass of the adsorbent. Alternatively, this research presents a strategy involving the technique of adsorption calorimetry to the study of kinetics and isotherm adsorption of quinoline in a commercial silica-alumina from solutions of n-hexadecane. Opposed to other techniques mentioned, adsorption calorimetry by use of a single test can use a smaller quantity of the sample allowing for the collection of the adsorption kinetics and a point on the adsorption isotherm. In addition, a modeling of the phenomena of heat transfer and mass involved during a test was proposed, aiming to create a calorimetric curve simulation. Effective diffusion coefficient values of the quinoline in silica-alumina in different conditions of initial concentration of quinoline in n-hexadecane, at the same temperature, were obtained from the adjustment from the model to calorimetric curve to the experimental data

Este trabalho investigou a influência do tipo de erodente à base de alumina na incrustação em um revestimento metálico à base de FeCr, aspergido por arco elétrico, empregados em ensaios de desgaste erosivo, tanto à temperatura ambiente como a 400°C, com ângulo de incidência entre o erodente e a superfície de 30° e 90° e velocidade de projeção de 25 m/s. Como erodente, utilizou-se alumina eletrofundida com faces anguladas e irregulares e também alumina calcinada com formando aglomerados esferoides. O revestimento dos corpos-de-prova foi caracterizado quanto à morfologia (MEV), porosidade, densidade aparente, análise térmica, espessura da camada depositada, taxa de erosão e mapeamento de elementos por espectrometria de energia dispersiva (EDS). Os erodentes foram caracterizados quanto a sua morfologia (MEV), distribuição granulométrica e área superficial (BET). Os resultados mostraram que à temperatura ambiente os ensaios realizados com alumina calcinada com ângulo de 30° e alumina eletrofundida a 90° foram os que apresentaram maiores quantidades de alumínio incrustado no revestimento para uma mesma área de análise. Os ensaios realizados com a alumina eletrofundida com ângulo de 30° foi a que apresentou a maior taxa de erosão. Já a distribuição granulométrica e área superficial dos erodentes após ensaio de erosão apresentaram uma diminuição em relação aos valores de antes do ensaio. Os ensaios realizados a 400°C de temperatura mostraram que a alumina calcinada, para os dois ângulos de ensaio, resultou em maior incrustação no revestimento ensaiado, sendo maior para o ângulo de 90° do que para o ângulo de 30°. Para essa temperatura de ensaio, a maior taxa de erosão ocorreu para o ensaio conduzido com ângulo de 30°, utilizando alumina calcinada. Ainda para os ensaios a 400°C, os resultados para o tamanho médio de partícula na distribuição granulométrica indicaram uma redução nos valores iniciais para todos os ensaios realizados. No entanto, a área superficial de ambos erodentes permaneceu com valores muito próximos ao de antes do ensaio. / This work investigated the influence of the kind of erodent based on alumina embedded in a metallic coating based on FeCr, sprayed by arc electric technique, used in erosive wear test at room temperature and 400°C with angle of incidence between the erodent and the surface of 30° and 90° and erodent velocity of 25 m/s. As erodent was used fused alumina that showed angled and irregular surfaces and also calcined alumina forming spheroids agglomerates. The coating of the samples was characterized morphology (SEM), porosity, density, thermal analysis, the layer thickness, erosion rate and mapping of elements by energy dispersive spectrometry (EDS). The erodent was characterized by their morphology (SEM), particle size distribution and surface area (BET). The results showed that the room temperature tests performed with alumina calcined with angle of 30° and fused alumina with angle of 90° were those with larger amounts of aluminum embedded in the coating to the same area of analysis. Tests performed with the electro alumina with angle of 30° were presented the highest rate of erosion. Already the particle size distribution and surface area of erodent after testing erosion showed a decrease compared to the values before the test. The tests performed at 400°C temperature showed that the calcined alumina for the both angles test resulted in greater embedded of aluminum in the tested coating, being higher for the 90° angle than the angle of 30°. For this test temperature, the higher erosion rate occurred for the experiment with 30° angle using calcined alumina. Also for the tests at 400°C, the results for the average particle size in the particle size distribution showed a reduction in initial values for all tests. However, the surface area of erodent remained with both values very close to that of before the test.