SANTOS, F. S. M. Simulação computacional de processos de redução das emissões de CO2 de termoelétricas através da biofixação por microalgas. 2014. 192 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Pesca) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-20T20:09:14Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2016-03-29T18:41:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-29T18:41:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5) Previous issue date: 2014 / CO2 emissions released into the atmosphere by anthropogenic activity are considered the largest causative agent of climate change. Worldwide, power plants are the largest stationary sources of CO2 emissions. According to some forecasts, by 2100, the climatic effects can become irreversible with disastrous consequences for all ecosystems on the planet. Thus, it is essential to research ways of fixing CO2 by capture and storage through natural carbon recycling processes. The integration of CO2 emitting processes and processes using CO2 as a feedstock can be implemented within the principle of Industrial Ecology. According to this concept, the residue of an industry is used as raw material to another unit, so that the environmental impact of the expanded system is minimized. The aim of this study was to conduct a technical and economic evaluation of the potential for technological pathways for recycling CO2 in natural gas fired power plants by microalgae fixation. For this purpose, two routes of CO2 were analyzed each one in two different scenarios (R1C1 , R1C2 , R2C1 and R2C2). The first route is related to the context of power generation by NGCC technology or chemical production, while the second route aims at the production of bio-hydrogen. The evaluation was carried out by computer simulation using the chemical plants simulator AspenHysys. Route R1C1, studied the direct use of natural gas for the production of synthesis gas by steam reforming process. Route R1C2 analyzed the contribution of algal biomass through gasification process for generating synthesis gas to be used to increase the efficiency of power generation. The results obtained with the route R1C1 showed a positive technical evaluation, with yields around 80 %, but the unfavorable environmental aspect associated and a small additional power generation (3.8 %). The route presented R2C1 showed unsatisfactory yields (around 64 %) and an unfavorable environmental assessment . The route R2C2 showed satisfactory yields ( around 76 %), no CO2 emissions as well as generating a byproduct of great commercial interest, carbon. The prelimiar economic evaluation performed for this route was made taking into account three different scenarios: no recycling of UASB reactor effluents for the microalgae cultivation and the addition of carbon credits to revenue from the sale of products. The first two scenarios were shown to be economically unfavorable, but the third scenario showed the possibility of economic viability of the process, with a time of return to capital invested in around five years. It can be concluded that the process of biohydrogen production from renewable sources, according to the proposed route R2C2, by the use of microalgae as a mechanism biofixação CO2 emissions from gas-fired power plants may be technically and economically possible. Finally it can be seen that the Brazilian Northeast has suitable climatic conditions for the deployment of such technology. / O CO2 lançado na atmosfera pela atividade antropogênica é considerado o maior agente causador da mudança climática. No mundo todo, as usinas termoelétricas são as maiores fontes estacionárias de emissões de CO2. Segundo algumas previsões, até 2100, os efeitos climáticos podem se tornar irreversíveis com consequências desastrosas para todos os ecossistemas do planeta. Assim, é essencial a pesquisa de formas de fixação do CO2 através da captura e armazenamento ou por processos naturais de reciclagem de carbono. A integração entre processos emissores de CO2 e processos que utilizam o CO2 como matéria-prima pode ser implementada dentro do princípio da Ecologia Industrial. Segundo esse conceito, o resíduo de uma indústria é usado como matéria-prima de outra, de modo que o impacto ambiental do sistema ampliado seja reduzido ao mínimo. O objetivo do presente trabalho foi o de realizar uma avaliação técnico-econômica do potencial de rotas tecnológicas para reciclagem das emissões de CO2 em termoelétricas a gás natural pelo uso de microalgas. Para essa finalidade foram selecionadas duas rotas de reciclagem de CO2, analisadas cada uma, em dois cenários alternativos (R1C1, R1C2, R2C1 e R2C2). A primeira rota está inserida no contexto da geração de energia ou produtos químicos pela tecnologia NGCC, enquanto que a segunda rota visa a produção do biohidrogênio. A avaliação foi levada a efeito através da simulação computacional utilizando o simulador de plantas químicas AspenHysys. Na rota 1, o cenário 1 estudou a utilização direta do gás natural para a produção do gás de síntese pelo processo de reforma a vapor. O cenário 2 analisou a contribuição da biomassa algal, através do processo de gaseificação, para a geração de gás de síntese, a ser utilizado para aumentar a eficiência de geração de energia. Os resultados obtidos com a rota R1C1 revelaram uma avaliação técnica positiva, com rendimentos em torno de 80%, mas o aspecto ambiental desfavorável, associada a uma pequena geração adicional de energia (3,8%). A rota R2C1 apresentou rendimentos de processo insatisfatórios (em torno de 64%) e uma avaliação ambiental desfavorável. A rota R2C2 apresentou rendimentos satisfatórios (em torno de 76%), nenhuma emissão de CO2 além da geração de um subproduto de grande interesse comercial, o carbono. A avaliação econômica preliminar realizada para essa rota foi feita levando-se em conta três diferentes cenários: reciclagem ou não dos efluentes do reator UASB para o cultivo de microalgas (dois primeiros cenários) e acréscimo de créditos de carbono à receita proveniente da venda dos produtos (terceiro cenário). Os dois primeiros cenários mostraram-se economicamente desfavoráveis, porém o terceiro cenário demonstrou a possibilidade de viabilidade econômica do processo, com um tempo de retorno do capital investido em torno de cinco anos. Pode-se concluir do trabalho realizado que a produção de biohidrogênio a partir de fontes renováveis, segundo a rota R2C2 proposta, pode ser viabilizada pela utilização das microalgas como mecanismo de biofixação das emissões de CO2 de termoelétricas. Finalmente pode-se constatar que o Nordeste brasileiro dispõe de condições climáticas adequadas para a implantação desse tipo de tecnologia.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2014-01-16T18:04:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_CraqueamentoTermocataliticoOleo.pdf: 1806056 bytes, checksum: 58a1a8cfc848a722eff963ee790dd550 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2014-01-20T15:57:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_CraqueamentoTermocataliticoOleo.pdf: 1806056 bytes, checksum: 58a1a8cfc848a722eff963ee790dd550 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-20T15:57:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_CraqueamentoTermocataliticoOleo.pdf: 1806056 bytes, checksum: 58a1a8cfc848a722eff963ee790dd550 (MD5) Previous issue date: 2013 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foi estudado o processo de craqueamento termocatalítico do óleo de fritura nas escalas de bancada e piloto, variando-se o percentual do catalisador carbonato de sódio de 5 e 10% m/m em relação a matéria prima utilizada e temperatura de 440 ºC. O objetivo foi obter misturas de hidrocarbonetos ricas na fração diesel. O óleo de fritura neutralizado e seco foi caracterizado em relação ao Índice de Acidez, Índice de saponificação, Viscosidade Cinemática, Densidade e Índice de Refração. Após o craqueamento, o produto líquido obtido foi purificado por decantação da fase aquosa e filtração simples em escala de bancada. Esse produto foi fracionado por destilação fracionada e os condensados foram coletados em um funil de decantação de acordo a faixa de destilação da gasolina (40ºC-175ºC), querosene (175ºC-235ºC), diesel leve (235°C-305ºC) e diesel pesado (305ºC-400 ºC). Foi realizada a caracterização tanto físico química quanto da composição dos produtos líquidos e suas respectivas frações. Também foi realizada a evolução do processo de craqueamento em escala piloto, acompanhando o comportamento das características físico químicas e de composição do produto formado no decorrer do processo de craqueamento. Os resultados mostraram que o catalisador carbonato de sódio forneceu produtos de baixa acidez e com boas características para uso como combustível. A variação do percentual de catalisador influencia significamente as propriedades físico químicas e composição tanto do produto quanto de suas frações. Verificou-se, ainda, que o craqueamento termocatalítico do óleo de fritura propicia a formação de hidrocarbonetos ricos na fração do diesel (19,16% diesel leve e 41,18% diesel pesado para o teste com 10% de Na₂CO₃ e de 13,53% leve e 52,73% diesel pesado para o teste com 5% de Na₂CO₃ ). Os intervalos de tempos finais do craqueamento geram um combustível com baixo teor de acidez e com propriedades físico químicas em conformidade a norma especificada para o diesel mineral. / This paper studied the cracking process termocatalítico the frying oil in bench and pilot scales, varying the percentage of sodium carbonate catalyst 5 and 10% m / m of raw material used and temperature of 440 º C. The objective was to obtain hydrocarbon mixtures rich in diesel fraction. The frying oil was neutralized and dried characterized in relation to the Acid Value, Saponification, Viscosity, Density and Refractive Index. After cracking, the liquid product obtained was purified by decanting the aqueous phase and simple filtration bench scale. This product was fractionated by fractional distillation and condensate were collected in a separating funnel according to the distillation range of gasoline (40ºC-175ºC), kerosene (175ºC-235ºC), light diesel (235°C-305°C) and heavy diesel (305°C-400°C). Were characterized both physical as chemical composition of the liquid products and their fractions. We also carried out the evolution of the cracking process in pilot scale, with the behavior of physical characteristics and chemical composition of the product formed during the cracking process. The results showed that the catalyst sodium carbonate supplied products of low acidity and good characteristics for use as fuel. The variation in the percentage of catalyst significantly influences the physical and chemical composition of both the product and its fractions. It was found also that the cracking termocatalítico the frying oil promotes the formation of hydrocarbons in rich fraction of diesel (19.16% and 41.18% light diesel heavy diesel to the test with 10% Na₂CO₃ and 13, 53% light and heavy diesel 52.73% for the test with 5% Na₂CO₃ ). The time intervals generate the final cracking fuel with low acid content and physicochemical properties according to the specified standard mineral diesel.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-13T14:51:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ProducaoBiocombustiveisDiferentes.pdf: 5339081 bytes, checksum: b556f39638786ec4b14bc0034d4c5875 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-15T13:04:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ProducaoBiocombustiveisDiferentes.pdf: 5339081 bytes, checksum: b556f39638786ec4b14bc0034d4c5875 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T13:04:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ProducaoBiocombustiveisDiferentes.pdf: 5339081 bytes, checksum: b556f39638786ec4b14bc0034d4c5875 (MD5) Previous issue date: 2015-07-03 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente trabalho apresenta a gordura residual retirada de caixas retentoras de gordura como uma matéria-prima potencial e alternativa para produção de combustíveis renováveis. A gordura residual foi utilizada como carga em experimentos de craqueamento térmico catalítico em Unidades de Bancada, Semi-Piloto e Piloto. Diferentes teores de carbonato de sódio (5%, 10% e 15%) foram utilizados como catalisador nos experimentos de craqueamneto térmico catalítico. Os produtos líquidos orgânicos (PLO’s) obtidos nos experimentos de craqueamento foram destilados em unidades de destilação em escala de bancada e piloto. Os processos de destilação resultaram na obtenção de frações de hidrocarbonetos nas faixas do querosene, diesel leve e pesado. Os PLO’s juntamente com as frações de diesel verde leve e pesado foram caracterizados de acordo com as especificações estabelecidas pela norma da ANP Nº 65 para óleo diesel S10. As frações de querosene verde foram caracterizadas de acordo com as especificações estabelecidas pela norma da ANP Nº 37 para querosene derivado do petróleo. Os resultados mostraram que os PLO’s apresentaram baixos valores para o índice de acidez, além disso, foi confirmado que a utilização de diferentes percentuais do catalisador carbonato de sódio nas três escalas de produção contribuiu para a obtenção de resultados promissores quanto ao rendimento e as características físico-químicas e composicionais, indicando a eficiência deste catalisador básico. Os resultados também mostraram que as frações de querosene verde, diesel verde leve e pesado apresentaram baixos teores de ácidos graxos livres, rendimentos significativos e características físico-químicas consonantes com as suas respectivas normas. Os experimentos que utilizaram o percentual de 10% de carbonato de sódio como catalisador apresentaram os maiores rendimentos, os menores índices de acidez e os melhores resultados das caracterizações físico-químicas e composicionais entre todos os testes feitos neste estudo. O PLO produzido utilizando o teor de 10% de carbonato de sódio apresentou um total de 78,98% de hidrocarbonetos em sua composição, enquanto o querosene verde obtido após a destilação deste mesmo PLO apresentou um total de 92,64% de hidrocarbonetos em sua composição, estes resultados foram ratificados através de análises como: FT-IR, RMN e GC-MS. / This paper presents the residual fat taken from retaining grease traps as a potential feedstock for the production of alternative and renewable fuels. The residual oil was used as filler in experiments catalytic thermal cracking countertop units, Semi-pilot and pilot. Different levels of sodium carbonate (5%, 10% and 15%) were used as a catalyst in the catalytic thermal craqueamneto experiments. Organic liquids (PLO's) obtained in the cracking experiments were distilled in distillation units in bench and pilot scale. Distillation processes resulted in the development of hydrocarbon fractions in kerosene bands, light and heavy diesel. The PLO's with the green light and heavy diesel fractions were characterized according to the specifications established by the standard of ANP 65 for diesel S10. The green kerosene fractions were characterized according to the specifications established by the standard of ANP 37 for petroleum-based kerosene. The results showed that the PLO's had low values for the acid value, moreover, it was confirmed that the use of different percentages of catalyst ash in the three scales of production contributed to obtaining promising results in terms of yield and physico -chemical and compositional, indicating the efficiency of this basic catalyst. The results also showed that the fractions of green kerosene, heavy and light green diesel had low levels of free fatty acids, significant income and physical and chemical characteristics in line with their respective standards. The experiments using the percentage of 10% sodium carbonate as catalyst showed the highest incomes, lower levels of acidity and the best results of physicochemical and compositional characterization of all the tests in this study. The PLO produced using the level of 10% of sodium carbonate showed a total of 78.98% of hydrocarbons in the composition, while the green kerosene obtained after distillation of the same PLO showed 92.64% total hydrocarbons in its composition, these results were confirmed by analysis as FT-IR, RMN and GC-MS.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-03T11:58:33Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ProducaoBiocombustiveisCraqueamento.pdf: 5496406 bytes, checksum: f52006a35f97d32245ed1de01046c7be (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-07T16:35:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ProducaoBiocombustiveisCraqueamento.pdf: 5496406 bytes, checksum: f52006a35f97d32245ed1de01046c7be (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T16:35:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ProducaoBiocombustiveisCraqueamento.pdf: 5496406 bytes, checksum: f52006a35f97d32245ed1de01046c7be (MD5) Previous issue date: 2015-04 / Este trabalho teve o objetivo precípuo de estudar a obtenção de biocombustíveis a partir do processo de Craqueamento Térmico-Catalítico em escala piloto, a partir da gordura residual removida das caixas de gordura do restaurante universitário da Universidade Federal do Pará (RU-UFPA). A gordura residual foi coletada e tratada por peneiramento, desidratação e decantação, e introduzida na unidade piloto de craqueamento. Foram utilizados como catalisadores o carbonato de sódio e a lama vermelha ativada termicamente a 1000 C°, material rejeito da produção de alumina da empresa Hydro-Alunorte, que também se trata de um passivo ambiental. Após o craqueamento, o Produto Líquido Orgânico obtido foi caracterizado e destilado em escalas de laboratório e piloto, obtendo-se bicombustíveis na faixa do bioquerosene, biogasolina, diesel leve e pesado. Adicionalmente, investigou-se o consumo de água potável do referido restaurante e a geração de esgoto, determinando-se o per capita de consumo de água, o coeficiente de retorno de esgoto, a carga poluidora e o equivalente populacional. O maior rendimento em PLO, em torno de 82 %, foi obtido com 15% de catalisador carbonato de sódio. O índice de acidez do PLO (14,97 mg KOH/g) apresentou um valor considerado baixo e bastante satisfatório quando comparado a valores obtidos na literatura. Os resultados cromatográficos do experimento com 10% de carbonato de sódio apresentaram elevado teor de hidrocarbonetos PLO (78,98%), querosene verde (92,64% de hidrocarbonetos) e diesel leve (90,21% de hidrocarbonetos). Os resultados obtidos denotam viabilidade na produção dos biocombustíveis, a partir da gordura residual tratada das caixas de gordura. / This work has the main objective to study the production of biofuels from Thermal-Catalytic Cracking process pilot scale using residual fat removed from the grease traps of the university restaurant of Universidade Federal do Pará (RU-UFPA). The residual fat was collected and treated by sifting, dewatering and separating and introduced into the cracking pilot unit. Were used as catalysts soda ash and red mud thermally activated at 1000 ° C, reject material from the production of alumina Hydro-Alunorte company, which also is an environmental liability. After cracking the organic liquid product obtained was distilled and characterized in the laboratory and pilot scales, obtaining the biofuel Biokerosene band, biogasoline, light and heavy diesel. Additionally, it was investigated the consumption of drinking water of that restaurant and the generation of wastewater, determining the per-capita water consumption, the coefficient of sewage return, the pollution load and the population equivalent. The PLO higher yield of around 82% was obtained with 15% sodium carbonate catalyst. The acid value of the PLO (14.97 mg KOH / g) showed a figure considered low and very satisfactory when compared with the values obtained in the literature. The chromatographic results of the experiment with 10% sodium carbonate showed high content PLO hydrocarbons (78.98%), green kerosene (92.64% of oil) and light diesel (90.21% hydrocarbons). The results denote viability in the production of biofuels from the treated residual fat of the fat boxes.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-03T12:13:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModelagemSimulacaoFracionamento.pdf: 3350218 bytes, checksum: 0754d039cf498289a08d274d77fe1c4f (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-07T16:39:42Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModelagemSimulacaoFracionamento.pdf: 3350218 bytes, checksum: 0754d039cf498289a08d274d77fe1c4f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T16:39:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModelagemSimulacaoFracionamento.pdf: 3350218 bytes, checksum: 0754d039cf498289a08d274d77fe1c4f (MD5) Previous issue date: 2016-10-03 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia empregando o simulador de processos comercial Aspen Hysys utilizando colunas de multiestágios em contracorrente para o fracionamento/desacidificação de óleos vegetais aplicando os processos de extração líquido-líquido, com o etanol como solvente, e de fracionamento supercrítico, com o CO2 como solvente. O óleo de palma e o óleo de oliva foram aplicados nos estudos de caso. Dados experimentais de equilíbrio dos sistemas multicomponentes publicados na literatura foram correlacionados tanto pelo modelo NRTL quanto pelo modelo RK-Aspen e os parâmetros de interação obtidos foram utilizados nas simulações. Foi aplicada a mesma metodologia para o processo de fracionamento/desacidificação do produto líquido orgânico (PLO) do craqueamento térmico catalítico do óleo de palma empregando o CO2 supercrítico como solvente. A correlação de dados de equilíbrio líquido-líquido dos diferentes sistemas mostrou que o modelo NRTL foi capaz de descrever os dados experimentais para todos os sistemas estudados com RMSD entre 0,15 a 1,72%. Para todas as razões S/F estudadas, os resultados das simulações, em coluna de 10 estágios, demonstraram que somente usando uma mistura etanol+água (12,41%) como solvente, o limite máximo aceitável para a perda de óleo neutro para o refino físico industrial (5 wt%) foi alcançado. A correlação de dados experimentais de equilíbrio a altas pressões mostrou que o modelo RK-Aspen foi capaz de descrever os dados de equilíbrio para todos os sistemas estudados com RMSD de 3.0E-05% a 0,58% para a fase líquida e de 2.0E-06% a 0,02% para a fase vapor, para cada porcentagem de ácido graxo livre na alimentação. Os desvios absolutos médios entre o processo de fracionamento supercrítico simulado com 10 estágios empregando a mistura modelo óleo de oliva e os resultados experimentais de fracionamento supercrítico de óleo de oliva em coluna piloto a 313K, S/F=20, diferentes pressões e diferentes porcentagens de ácido graxo livre na alimentação, foram de 2,25% para o rendimento da corrente de rafinado e 0,15% para a concentração de ácido graxo na corrente de rafinado. / In this work, a method was developed employing the commercial process simulator Aspen Hysys using a countercurrent multistage column to the fractioning/deacidification of vegetable oils applying processes such as liquid-liquid extraction, using ethanol as solvent, and supercritical fractioning, with CO2 as solvent. Palm and olive oil were used in the case study. Experimental equilibrium data of multicomponent systems published in the literature were correlated with both NRTL model and RK-Aspen models, the binary interaction parameters obtained from these correlations were used in the simulations. The same procedure was applied to the fractioning/deacidification process of the organic liquid products (OLP) from the thermal-catalytic cracking of palm oil, using supercritical CO2 as solvent. The correlation of liquid-liquid equilibrium data of the systems showed that the NRTL model was able to suitably fit the experimental data for all the studied systems with RMSD between 0.15 to 1.72%. For all the S/F ratios analyzed, simulation results demonstrated, on the 10 stage column, that only when a mixture water+ethanol (12.41%) was used as solvent, the maximum acceptable level of neutral oil loss for industrial physical refining (5%wt) was attained. Correlation of experimental equilibrium data at high pressures indicated that the RK-Aspen model was able to properly fit the equilibrium data for all studied systems, with RMSD from 3.0E-05% to 0.58% for the liquid phase and between 2.0E-06% to 0,02% for vapor phase, for each composition of free fatty acid in the feed. The absolute mean deviations between the supercritical fractioning process simulated with 10 stages using the olive oil model mixture and the experimental results of supercritical fractioning of olive oil in a pilot scale column at 313K, S/F=20, with varying pressure and different fatty acid composition in the feed, were 2.25% for the yield of raffinate stream and 0.15% for the fatty acid concentration in the raffinate stream. The simulations of supercritical fractioning of OLP, with 10-staged columns, showed that the CO2 was able to deacidificate the produced fractions. For both proposed process diagrams with the column 1 using S/F=17 or 19, column 2 for all the studied S/F ratios, presented top streams (extract) containing compositions characteristic of kerosene from petroleum, with lower olefin and oxygenated content compared to the experimental fraction distillated within the same temperature range of petroleum kerosene published in the literature.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-13T14:38:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoProcessoCraqueamento.pdf: 4936251 bytes, checksum: 0a25f4d40d68131290ddaf54164b4405 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-14T16:48:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoProcessoCraqueamento.pdf: 4936251 bytes, checksum: 0a25f4d40d68131290ddaf54164b4405 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T16:48:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoProcessoCraqueamento.pdf: 4936251 bytes, checksum: 0a25f4d40d68131290ddaf54164b4405 (MD5) Previous issue date: 2015-05-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, visou-se estudar o processo de craqueamento termocatalítico do óleo de palma para a produção de biocombustíveis. No desenvolvimento desse estudo foram realizados craqueamentos nas Escalas de Bancada e Semipiloto. Inicialmente, foram realizados testes de craqueamento com catalisadores básicos (Lama Vermelha; Lama Vermelha Calcinada a 550ºC; Lama Vermelha Calcinada a 800ºC; Lama Vermelha Calcinada a 1000ºC; Alumina Ativada (AA) com solução de NaOH a 20% e Alumina Ativada (AA) com solução de NaOH a 30%) e ácido (Alumina não ativada) na Escala de Bancada utilizando como matéria-prima o óleo de palma. Antes dos catalisadores mencionados serem utilizados nos craqueamentos termocatalíticos, eles foram submetidos às seguintes análises: Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR); Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV); Difração de Raios-X (DRX) e B.E.T com o intuito de caracterizá-los. Os resultados obtidos na Escala de Bancada mostraram que os Produtos Craqueados Brutos (PCB’s) conseguidos nos craqueamentos termocatalíticos do óleo, utilizando como catalisadores 15% de Lama Vermelha Calcinada a 800 ºC e 15% de AA com solução de NaOH a 20%, tiveram uma redução significativa nos seus Índices de Acidez (IA’s) quando comparados com os IA’s dos craqueamentos térmico e termocatalíticos realizados com os outros catalisadores. Na Escala Semipiloto foram desenvolvidos os craqueamentos termocatalíticos com os melhores resultados obtidos, na Escala de Bancada, entre as Lamas Vermelhas Calcinadas ou não em diferentes concentrações (15% de Lama Vermelha Calcinada a 800 ºC) e entre as Aluminas Ativadas ou não em concentrações diversas (15% de AA com solução de NaOH a 20%) em relação aos IA’s, além do craqueamento térmico que também foi reproduzido nessa escala. Parte dos produtos obtidos na Escala Semipiloto foi submetida à destilação em Escala de Bancada visando obter frações correspondentes às faixas: da gasolina, do querosene, do diesel leve e do diesel pesado. A análise de RMN de 13C, realizada sobre os dieseis dos craqueamentos térmico e termocatalítico com 15% de Lama Vermelha Calcinada a 800 ºC comprovou que eles são formados basicamente por ácidos graxos de cadeias longas. Além disso, os GC-MS realizados na faixa de corte da gasolina (40ºC-175ºC) comprovaram que as três gasolinas analisadas apresentaram a formação de hidrocarbonetos parafínicos, olefínicos e naftênicos. / In the present work was to study the thermal catalytic cracking process palm oil for biofuel production. In the development of this study were performed in crackings Bench and Semipilot. Initially, basic catalysts in cracking tests were performed (Red Mud; Red Mud Calcined at 550 ° C; Red Mud Calcined at 800C; Red Mud Calcined at 1000 ° C; Activated Alumina (AA) with NaOH 20% solution and Activated Alumina (AA) NaOH solution 30%) and acid (not activated alumina) in bench scale using as raw palm oil. Before the mentioned catalysts are used in thermal catalytics crackings, they were subjected to the following tests: Fourier Transform Infrared (FT-IR); Scanning Electron Microscopy (SEM); X-ray Diffraction (XRD) and BET in order to characterize them. The results of the bench scale showed that the cracked products Gross (PCB's) achieved in thermal catalytics oil crackings using as a catalyst 15% Red Mud Calcined at 800 ° C and 15% AA by NaOH 20% solution, had a significant reduction in their Acidity Index (IA's) compared to the IA's of heat and thermal catalytics crackings used with other catalysts. In Semipilot Scale the thermal catalytics crackings were developed with the best results obtained, Bench Scale, between the Red Mud’s Calcined or not in different concentrations (15% of Red Mud Calcined 800 ° C) and between the Activated Aluminas or not at various concentrations (AA with 15% NaOH solution at 20%) compared to IA's, in addition to the thermal cracking which was also reproduced on the scale. Some of the products obtained in Semipilot Scale was submitted to distillation in Bench Scale to obtain fractions corresponding to the tracks: gasoline, kerosene, light diesel and heavy diesel. The RMN analysis of 13C, held on the heat crackings and diesel thermal catalytic with 15% Red Mud Calcined at 800 °C proves that they are basically formed from long chain fatty acids. Moreover, the GC-MS performed in the cut of gasoline range (40 °C- 175 °C) showed that the three gasolines analyzed showed the formation of paraffinic hydrocarbons, olefinic and naphthenic.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-13T14:39:48Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesacidificacaoFracoesDestiladas.pdf: 2889911 bytes, checksum: 46a68fb9f2542c626bdd08f273e474fc (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-14T17:11:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesacidificacaoFracoesDestiladas.pdf: 2889911 bytes, checksum: 46a68fb9f2542c626bdd08f273e474fc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T17:11:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesacidificacaoFracoesDestiladas.pdf: 2889911 bytes, checksum: 46a68fb9f2542c626bdd08f273e474fc (MD5) Previous issue date: 2015-04-16 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foi estudado o processo de adsorção de ácidos graxos livres residuais (ácidos carboxílicos) presentes em frações destiladas provenientes do Produto Líquido Orgânico (PLO) obtido por craqueamento termo-catalítico de óleo vegetal. O objetivo foi a desacidificação das frações destiladas obtidas a partir da destilação do PLO. Os experimentos foram realizados empregando diferentes frações destiladas empregando três diferentes adsorventes, y-Alumina, Lama Vermelha Ativada Termicamente (400ºC) e Lama Vermelha Ativada Quimicamente com soluções de HCl em diferentes concentrações (0.25, 1 e 2M). A capacidade do adsorvente em relação à adsorção de ácidos graxos livres foi avaliada por meio de estudos cinéticos, medindo-se a variação da concentração de ácidos graxos livres presentes antes e após a adsorção, através da determinação do Índice de Acidez. Os resultados indicaram que o aumento da concentração de ácidos iniciais diminui a capacidade de adsorção do adsorvente, mostrando que o processo é menos eficiente para concentrações mais elevadas. Para os experimentos com diferentes porcentagens de adsorventes vimos que ao se utilizar 0,5% de adsorvente obtemos a maior eficiência na remoção dos ácidos graxos, a qual vai diminuindo com o aumento da porcentagem de adsorvente. O adsorvente mais eficiente foi a Lama Vermelha ativada com 1M de HCl, onde foi obtida uma redução de 98% dos ácidos graxos para uma amostra com índice de acidez inicial 4 mg KOH/g. A modelagem matemática indicou que o modelo cinético que melhor representa o processo foi o modelo Cinético de Pseudo-2ª Ordem. Portanto, os resultados mostraram que os adsorventes utilizados são, na sua maioria, eficientes na remoção dos ácidos graxos livres e que a concentração inicial de ácidos na amostra tem efeito direto sobre o desempenho da adsorção dos mesmos. / This paper studied the adsorption of residual free fatty acids (carboxylic acids) present in distilled fractions from the Liquid Organic Product (PLO) obtained by thermal catalytic cracking of vegetable oil. The objective was to deacidification of distilled fractions obtained from the distillation of the PLO. The experiments were performed using different distilled fractions using three different adsorbents, y-Alumina, Red Mud Thermally activated (400 °C) and Red mud chemically activated with solutions of HCl in different concentrations (0.25, 1 and 2M). The adsorbent capacity relative to adsorption of free fatty acids was evaluated by means of kinetic studies, measuring the change in concentration of free fatty acids present before and after adsorption by determining the Acid Number. The results indicated that increasing the initial concentration of acids decreases the adsorption capacity of the adsorbent, showing that the process is less effective at higher concentrations. For experiments with different percentages of adsorbents seen that when using 0.5% adsorbent to obtain greater efficiency in the removal of fatty acids, which decreases with increasing percentage of adsorbent. The most efficient adsorbent was red mud activated with 1M HCl, which was obtained a reduction of 98% of the fatty acids to a sample with an initial acid number of 4 mg KOH/g. Mathematical modeling indicated that the kinetic model that best represents the process was the Pseudo Second- Order. Therefore, the results show that the adsorbents used are mostly effective in the removal of free fatty acids and the initial concentration of acids in the sample has a direct effect on the performance of adsorption thereof.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-13T15:10:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SimulacaoProcessoDesacidificacao.pdf: 8150686 bytes, checksum: 1cc8cb22ce4b00ee907ba262cba9637b (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-16T12:03:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SimulacaoProcessoDesacidificacao.pdf: 8150686 bytes, checksum: 1cc8cb22ce4b00ee907ba262cba9637b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-16T12:03:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SimulacaoProcessoDesacidificacao.pdf: 8150686 bytes, checksum: 1cc8cb22ce4b00ee907ba262cba9637b (MD5) Previous issue date: 2015-07-02 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A abordagem proposta para condução deste trabalho tem por objetivo a simulação e a análise comparativa entre duas rotas de processo, possíveis de serem aplicadas na etapa de desacidificação do produto liquido orgânico (PLO) obtido através do processo de Craqueamento Termocatalítico do óleo de palma, visando definir qual dos processos apresenta a maior eficiência operacional. Foi utilizado para a elaboração do diagrama de fluxo do processo o simulador de processos ASPEN HYSYS Versão 8.4, parte integrante do pacote computacional Aspen ONE da Aspen Technology. Os processos analisados foram o da extração liquido-liquido e o da destilação fracionada. Para o processo de desacidificação via extração liquido-liquido o diagrama de fluxo foi concebido com três estágios de extração em série, seguido de dois vasos separadores e duas colunas de destilação fracionada, uma com 10 pratos teóricos para recuperação dos hidrocarbonetos contidos na corrente de rafinado e outra com 5 pratos teóricos, para adequação da acidez contida na corrente rica em hidrocabornetos ao limite definido na norma ANP. Para o processo de desacidificação via destilação fracionada o diagrama de fluxo do processo foi constituído de uma coluna, com 25 pratos teóricos. Na simulação foram avaliados os impactos no rendimento e no consumo de insumos e utilidades do processo, causados pelas variações da acidez da corrente de alimentação, teor de água no etanol utilizado como solvente, número de pratos da coluna bem como as iniciativas de recuperação de energia perdidas ao longo do fluxo. Nas condições simuladas, ambos os processos demonstraram ser eficaz no processo de desacidificação do PLO, sendo obtido na extração liquido-liquido 80% e na destilação fracionada 91% de remoção da acidez total, entretanto a destilação fracionada demonstrou ser mais eficiente, por apresentar um custo operacional 34,1% inferior ao obtido pela extração liquido-liquido. / The suggested approach to lead this work aims at the simulation comparative analysis between two process routes, both able to be applied in the deacidification process and both responsible to adequate the Organic Liquid Product (OLP) acid obtained by the process of Thermocatalytic cracking of oil palm for separation of the fractions in derivatives step, in order to define which process performs the higher operational efficiency. To elaborate the process flow diagram it was used the process simulator ASPEN HYSYS Version 8.4, part of the package Aspen ONE from Aspen Technology. The analyzed cases were the liquid-liquid extraction and the fractional distillation. For the acidification process by liquid-liquid extraction the flow diagram was designed through three extraction stages in series, followed by two separator vessels and two distillation columns, one of them containing 10 theoretical plates for recovery of the hydrocarbons contained in the refined stream, and the other containing 05 theoretical plates to suit the acidity contained in the stream with high hydrocarbonets level to the limit set in the ANP standard. For the acidification process via fractional distillation it was designed a process flow diagram which consists of a column with 25 theoretical plates. In the simulation it was evaluated the impacts on yield and energy consumption of the process variations caused by the acidity of the feed stream, water content of the ethanol used as the solvent, number of plates of the column and energy recovery initiatives lost along the flow . In the simulated conditions, both processes have proven to be effective in the acidification process of the PLO, being obtained from the liquid-liquid extraction 80% and the fractional distillation 91% of the total acidity removal, however, the fractional distillation proved to be more effective for presenting an operating cost lower than the 34.1% obtained by liquid-liquid extraction.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-14T11:27:33Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoAplicacaoLama.pdf: 5232326 bytes, checksum: 96b71b7f92a99747009c65afde540dfa (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-16T12:33:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoAplicacaoLama.pdf: 5232326 bytes, checksum: 96b71b7f92a99747009c65afde540dfa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-16T12:33:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoAplicacaoLama.pdf: 5232326 bytes, checksum: 96b71b7f92a99747009c65afde540dfa (MD5) Previous issue date: 2015-07-02 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente trabalho teve o intuito de avaliar a utilização da gordura residual retirada de caixas retentoras de gordura como uma matéria-prima alternativa no processo de produção de biocombustíveis. O processo de craqueamento térmico catalítico da gordura residual foi realizado nas escalas de bancada e piloto utilizando a Lama vermelha (LV) calcinada a 1000°C como catalisador em diferentes concentrações (5%, 10% e 15%). Os produtos líquidos orgânicos (PLO’s) obtidos nos experimentos de craqueamento foram destilados em uma Unidade de Bancada, onde ocorreu a produção de frações de hidrocarbonetos nas faixas do diesel verde leve e diesel verde pesado. Desta forma, os PLO´s e as frações foram caracterizados através da realização de análises físico-químicas e composicional, onde os resultados obtidos acabaram sendo comparados de acordo com as especificações estabelecidas pela norma da ANP N° 65 para óleo diesel S10. O PLO produzido na unidade de bancada e piloto de craqueamento utilizando o teor de 5% de catalisador (LV calcinada a 1000°C) quando comparado com os experimentos que utilizaram concentrações de 10% e 15% de LV, mostrou os melhores resultados para o índice de acidez, viscosidade cinemática e densidade, ratificando que esse experimento apresentou um dos melhores rendimentos do processo e resultados significativos no que tange as análises físico-químicas e de composição. Os processos de destilação dos PLO’s realizado na Unidade de Destilação em Escala de Bancada apresentaram bons rendimentos para as frações de hidrocarbonetos na faixa do diesel verde pesado. As frações de diesel verde pesado obtidas após a destilação do PLO produzido com o teor de 5% de catalisador apresentaram rendimento significativo e os melhores resultados físico-químicos entre todas as frações obtidas neste estudo, principalmente no que tange ao índice de acidez. Foi comprovado através das análises de Infravermelho, Ressonância Magnética Nuclear e Cromatografia gasosa acoplado a um espectrômetro de massa a presença de hidrocarbonetos na composição dos produtos líquidos orgânicos. / This study aimed to evaluate the use of residual fat taken from retaining grease traps as an alternative raw material in the biofuel production process. The catalytic process of thermal cracking of the residual fat was carried out in bench scale and pilot using the red mud (LV) calcined at 1000 ° C as catalyst at different concentrations (5%, 10% and 15%). Organic liquids (PLO's) obtained in the cracking experiments were distilled in a bench unit, which was the production of hydrocarbon fractions in bands of light green diesel and heavy green diesel. Thus, PLO'se fractions were characterized by carrying out physicochemical and compositional analysis where the results turned out to be compared according to the specifications established by the standard of ANP No. 65 for diesel S10. The produced in the PLO counter and cracking unit using the pilot content of 5% catalyst (LV calcined at 1000 ° C) when compared with experiments using concentrations of 10% and 15% of LV showed the best results for the acid value, kinematic viscosity and density, confirming that this experiment had one of the best yields of the process and significant results regarding the physicochemical and compositional analysis. Distillation processes of the PLO's done in the distillation unit in Bench Scale showed good yields for hydrocarbon fractions in heavy green diesel range. The heavy green diesel fractions obtained after distillation of the PLO produced with 5% catalyst content showed significant yield and the best physicochemical results of all fractions obtained in this study, especially with regard to the acid value. It was confirmed through analysis of the Infrared, nuclear magnetic resonance, and gas chromatography coupled to a mass spectrometer the presence of hydrocarbons in the composition of the organic liquids.

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-04-24T19:46:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ProducaoFracionamentoDesacidificacao.pdf: 3295466 bytes, checksum: a888007ded2626ddc829b022e0f31b2e (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-04-25T20:13:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ProducaoFracionamentoDesacidificacao.pdf: 3295466 bytes, checksum: a888007ded2626ddc829b022e0f31b2e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T20:13:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ProducaoFracionamentoDesacidificacao.pdf: 3295466 bytes, checksum: a888007ded2626ddc829b022e0f31b2e (MD5) Previous issue date: 2015-04 / Neste trabalho, investigou-se as seguintes etapas: (1) etapa de produção dos biocombustíveis via craqueamento térmico catalítico; (2) etapa de fracionamento dos biocombustíveis e (3) etapa de tratamento dos biocombustíveis através da aplicação da extração líquido-líquido e da adsorção como alternativas a desacidificação dos biocombustíveis. Os resultados da etapa de produção de biocombustíveis mostram que a conversão variou de 86 a 97%. O rendimento em PLO aumentou de 41 a 76% e as propriedades físico-químicas como o NAT, diminuíram com o aumento da porcentagem de catalisador. Os resultados de GC-MS mostram que o aumento da porcentagem de catalisador promove um aumento no teor de hidrocarbonetos e diminuição de compostos oxigenados no PLO. As olefinas foram as principais classes de hidrocarbonetos presentes no PLO. O fracionamento do PLO mostrou que a principal fração destilada é a fração de diesel pesado seguida do diesel leve, atingindo rendimento máximo de 36,37 e 30,51%, respectivamente. Em relação à etapa de desacidificação por extração líquido-líquido, os resultados mostram que o aumento da concentração de água no solvente provoca uma diminuição na razão de partição do ácido. O álcool metílico foi o único solvente que apresentou aumento na sua capacidade de remoção de AGL com o aumento da temperatura. Em relação à desacidificação das frações destiladas por adsorção, os resultados indicam que as lamas vermelhas ativadas quimicamente com 0,25, 1 e 2 M HCl apresentam alto potencial para aplicações nos processos adsortivos de AGL, uma vez que o qt destes adsorventes foi superior a 2000 mg/g. / In this work, we investigated the following steps: (1) production step of biofuels via catalytic thermal cracking; (2) fractionation step of the biofuels and (3) treating step of the biofuels by applying the liquid-liquid extraction and adsorption as alternatives deacidification of biofuels. The results of biofuel production step show that conversion varied from 86 to 97%. The yield in OLP increased from 41 to 76%, and the physicochemical properties such as TAN, decreased with increasing percentage of catalyst. The GC-MS results show that increasing the percentage catalyst promotes an increase in the content of hydrocarbons and reduction of oxygenates in the OLP. The olefins are the main classes of hydrocarbons present in the OLP. The OLP fractionation showed that the major distilled fraction is heavy diesel fraction followed by light diesel, reaching a maximum yield of 36.37 and 30.51%, respectively. In relation to the deacidification step by liquid-liquid extraction, the results show that increasing the concentration of water in the solvent causes a decrease in the partition ratio of acid. The methyl alcohol was the only solvent showed an increase in their FFA removal capacity with increasing temperature. Regarding the deacidification of distilled fractions by adsorption, the results indicate that the red mud chemically activated with 0.25, 1 and 2M HCl show a high potential for application in adsorptive processes of FFA, since qt these adsorbents was greater than 2000 mg/g.