Orientador: Antonio Carlos Luz Lisboa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T17:26:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendez_ManoelOrlandoAlvarez_M.pdf: 2603376 bytes, checksum: 0c8ee135799f28f8bda8e30c0023f76d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Materiais Carbonosos Ativados (MCA), tais como Carvões Ativados (CA) e Peneiras Moleculares de Carbono (PMC), são caracterizados por apresentar elevada área superficial específica e um grande volume de poros em sua matriz carbonosa, sendo sua principal propriedade a de adsorver moléculas tanto na fase líquida quanto na gasosa. O Brasil importa em sua totalidade peneiras moleculares produzidas a partir de precursores carbonosos, empregando-os nas mais diversas áreas de ciência e tecnologia e em vários segmentos industriais. O coque de petróleo é um resíduo com alto teor de carbono fixo e baixo teor de cinzas, e em decorrência de sua estrutura praticamente amorfa, é um material de pouco valor comercial, sendo considerado um resíduo problemático, tanto em termos ambientais quanto comerciais. Desta forma, a utilização de coque de petróleo para a produção de CAs e de PMCs torna-se atrativa para a utilização deste resíduo. O presente trabalho teve como objetivo estudar a síntese de carvões ativados através das ativações física e química de coque de petróleo proveniente da unidade de coqueamento retardado da REPLAN - PETROBRÁS, buscando avaliar as influências dos parâmetros de processo na qualidade dos CAs, tais como: concentração de agente ativante, tempo de ativação, temperatura de ativação e granulometria do coque de petróleo. A ativação física apresentou resultados insatisfatórios devido a baixa reatividade do coque de petróleo com o dióxido de carbono. Contudo, o coque de petróleo apresentou uma maior reatividade com hidróxido de potássio, permitindo desenvolver uma metodologia adequada para a ativação química do coque de petróleo com KOH, de modo a obter carvões ativados de elevada área superficial. Os resultados obtidos indicam a possibilidade de produção de carvões ativados de elevada área superficial, superiores a 2000 m2.g-1 a partir do coque de petróleo / Abstract: Activated Carbon MateriaIs (ACM), such as Activated Carbons (AC) and Carbon Molecular Sieves (CMS), are characterized by a high specific surface area em high pore volume in their carbon matrix, being their principal property to adsorb molecules in liquid and gas phase. Brazil imports all its molecular sieves, using them in several areas of science and technology and industrial segments. Petroleum coke is a high carbon content residue with low ash content, and due to its amorphous structure have low comercial value, being considered an environmental and comercial problem. In this sense, the utilization of petroleum coke to produce AC and CMS becomes an atractive utilization of this residue. The objective of the present work was to study the synthesis of activated carbon by physical and chemical processes using as raw material the petroleum coke originated from the delayed coking unit from REPLAN PETROBRAS, evaluating the infiuence of process parameters, such as activating agent concentration, activation time, activation temperature and average particle size on the AC quality. The results of physical activation of petroleum coke was not satisfactory due to the low reactivity of the petroleum coke with the carbon dioxide. However, the petroleum coke presented higher reactivity with potassium hidroxide, given the possibility to develop an adequate methodology to chemically activate petroleum coke with KOH, in order to obtain activated carbon with high specific surface area. The results indicated the possibility to produce activated carbon materiaIs from petroleum coke with surface area higher than 2000 m2 .g-l / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: José Roberto Nunhez, Everton Moraes Matos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T22:56:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fontoura_DienerVolpinRibeiro_D.pdf: 11658919 bytes, checksum: 6a2be1fd48301240f5f4b18c84757db1 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O escoamento de fluidos é, sem dúvida, de grande importância na indústria, especialmente no transporte de fluidos entre as unidades de operação. Sistemas multifásicos são bastante comuns, e em muitos casos, também ocorrem processos de transferência de massa e energia, como é o caso dos fornos de pré-aquecimento na indústria petroquímica. O escoamento gás-líquido nessas linhas é muitas vezes complexos, pois durante a vaporização da carga ocorre também o craqueamento térmico do petróleo. É comum nestas operações a formação de coque no interior do tubo, o que é muito indesejável. Para entender as condições nas quais esta formação de coque é minimizada, ou aumentada, foi proposto um modelo uidodinâmico computacional para simular o escoamento bifásico gás - liquido do petróleo no interior desses tubos. O modelo foi implementado na plataforma OpenFOAM, ao qual foram acrescidas novas rotinas para a estimativa das temperaturas e concentrações através das equações de conservação de massa e energia. O modelo k - epsilon foi utilizado para descrever a turbulência e dois modelos de vaporização foram utilizado para caracterizar a mudança de fase. Uma formulação não conservativa foi adotada na escrita das equações do modelo para maior estabilidade numérica em altas frações volumétricas. Foi também implementada uma rede cinética dependente da temperatura para descrever o craqueamento térmico. Através do modelo foi possível simular o escoamento tridimensional de petróleo no interior de um tubo com as dimensões da planta obtendo como resultado os perfis de velocidades, temperaturas e concentrações das fases líquida e gasosa / Abstract: Fluid flow is of great importance in the industry, especially for its transport between the operating units. Multiphase systems are very frequent. In many cases, mass and energy transfer processes, such as the case of preheating furnaces in petrochemical industry, are also observed. The gas-liquid flow in these lines is often complex, because during the vaporization of the charge it also occurs the petroleum thermal cracking. It is common in these operations the very undesirable formation of coke inside the tube. With the aim of understanding under which conditions the formation of coke is minimized or increased it was proposed a computational fluid dynamic model for simulating the petroleum gas-liquid two-phase flow inside of these tubes. The model was implemented on the OpenFOAM software, to which new routines for the calculation of temperatures and concentrations using the equations of conservation of mass and energy were added. The model k - epsilon was used to describe the turbulence and two vaporization models were used to characterize the phase change. A non-conservative formulation was adopted for describing the equations of the model in order to obtain numerical stability at high volumetric fractions. It was also implemented a temperature dependent kinetic net to describe the thermal cracking. With this model it was possible to simulate the three-dimensional flow of petroleum inside a tube with real industrial dimensions as a result of the gas and liquid phase's profiles of velocities, temperatures and concentrations / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

[pt] O Ácido Húmico (AH) é uma fração orgânica obtida em solos, corpos hídricos bem como em matrizes carbonáceas. Nos últimos anos o interesse associado a esta substância vem crescendo progressivamente à medida que novas aplicações são descobertas, tais como: fertilizantes, recuperação de áreas degradadas e tratamento de efluentes contaminados com metais. As principais características dos AH são dependentes do método de extração e da matriz escolhida, posto que se pode extraí-lo de uma ampla gama de matérias primas, assim como por meio de diferentes métodos. Dentro deste contexto, o objetivo principal do presente trabalho pretende avaliar o potencial de extração de ácido húmico a partir de diferentes precursores carbonáceos. Foram utilizadas três matrizes carbonáceas distintas: rejeito de carvão mineral (RCM), coque mineral (CM) e coque verde de petróleo (CVP). Além deste estudo experimental foram apresentados alguns resultados de estudo semelhante disponível na literatura. O método de extração utilizado foi adaptado de Trompowski et al (2005), e a caracterização foi feita utilizando-se técnicas de ICP-OES, CNHS, MEV/EDS, FTIR e Difração de Raio-X. A eficiência da extração, em termos de recuperação em massa, variou, significativamente, em função do método adotado, sendo os melhores resultados associados ao rejeito de carvão mineral (17,0 porcento), ao passo que a menor eficiência está relacionada ao coque verde de petróleo, após destilação (0,2 porcento). A extração a partir do coque verde de petróleo, como recebido, é inviável em função da sua imiscibilidade com a solução de ácido nítrico. Os resultados obtidos a partir do FTIR foram satisfatórios para todos os AH analisados, apresentando bandas características de AH e compatíveis com o indicado na literatura. Os resultados da análise de ICP-OES apresentaram baixa presença de metais e elementos traços para o AH oriundo do coque mineral. No que diz respeito ao ácido húmico extraído do rejeito de carvão mineral, que apresentou a maior concentração inicial de metais, principalmente ferro, foi implementado, com sucesso, uma purificação utilizando ácido nítrico. Com base nos resultados obtidos é possível afirmar que a utilização de diferente precursores carbonosos permitiu a extração de AH com características semelhantes aqueles citados na literatura e extraídos de outras fontes. / [en] The humic acid (HA) is an organic fraction that can be found in soil and watercourses as well as in carbonaceous matrices. In recent years the interest associated with this substance has been growing steadily as new applications are discovered, such as fertilizers, remediation of degraded areas and treatment of wastewater contaminated with metals. The main features of HA are dependent on the method of extraction and the chosen matrix, since it can be extract from a wide range of raw materials, as well as by different methods. Within this context, the main objective of this work is related to an assessment of the potential of extracting humic acid from different carbonaceous precursors. three different carbonaceous matrices were used: coal tailings (RCM), coke (CM) and green petroleum coke (CVP). Besides this experimental study some results of a similar study available in the literature were presented. The extraction method used was adapted from Trompowski et al, and the characterization was done using ICP- OES techniques, CNHS, MEV / EDS and FTIR. The extraction efficiency, in terms of mass recovery, significantly varied depending on the method used, the best results being associated with coal tailings (17.0 percent), while lower efficiency relates to the calcinated petrocoke after distillation (0.2 percent). The extraction from green petroleum coke, as received, is unfeasible due to its immiscibility with the nitric acid solution. The results obtained from FTIR were satisfactory for all the HA analyzed, displaying bands consistent with those from HA and compatible with bands shown in the literature. The results of the analysis of ICP-OES showed a low presence of metals and trace elements coming from the HA for coke. With respect to the extracted humic acid from coal tailings, which showed the highest initial concentration of metals, particularly iron, was successfully implemented, a purification with nitric acid. Based on the results obtained it can be stated that the use of different carbonaceous precursors allowed the extraction of humic acid with similar characteristics as cited in the literature and those obtained from other sources.