Orientador: Antonio José Gomez Cobo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T01:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Queiroz_CarlaMoreiraSantos_M.pdf: 3283587 bytes, checksum: e066f63e41c49394fe6b4a9667355aab (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Com foco na sustentabilidade alinhada à obtenção de produtos de maior valor agregado, as indústrias químicas vêm investindo em pesquisas que viabilizem o processamento de matérias primas renováveis. Em particular, o sorbitol é um poliálcool proveniente da glicose, que pode ser convertido a etileno glicol e propileno glicol, derivados químicos de forte demanda industrial. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo estudar os efeitos dos suportes SiO2 kieselguhr, ?-Al2O3 e carvão ativado, assim como do método de impregnação, sobre o desempenho de catalisadores de Ru, destinados à hidrogenólise do sorbitol. Para tanto, catalisadores com uma fração mássica de 5 % de metal foram preparados através de impregnação incipiente ou úmida, a partir do precursor RuCl3.xH2O. Os sólidos preparados por impregnação incipiente foram submetidos a uma redução direta a 473 K (200 °C), sob fluxo de H2. A impregnação úmida foi realizada a 273 K (0 ºC), utilizando-se formaldeído como agente redutor. Suportes e catalisadores foram caracterizados através de técnicas para determinação da distribuição granulométrica, de titulação potenciométrica, adsorção de N2, porosimetria de Hg, microscopia eletrônica de varredura e redução à temperatura programada. Os desempenhos dos catalisadores foram avaliados na reação de hidrogenólise do sorbitol, conduzida em reatores trifásicos do tipo "slurry" e "trickle-bed". Durante os testes catalíticos, a temperatura e a pressão de H2 nos reatores foram mantidas constantes, entre 473 e 573 K (200 e 300 ºC) e entre 5 e 7 MPa (50 e 70 atm), respectivamente. Os resultados revelam que os catalisadores de Ru suportados em carvão ativado apresentam melhores desempenhos que aqueles suportados em SiO2 ou Al2O3. Maiores rendimentos de etileno glicol e propileno glicol são obtidos quando o catalisador de Ru/C é preparado por impregnação úmida / Abstract: Focusing on sustainability aligned to obtain products with higher added value, the chemical industries are investing in research that enables the processing of renewable raw materials. In particular, sorbitol is a polyalcohol derived from the glucose, which can be converted to ethylene glycol and propylene glycol, commodity chemical of strong industrial demand. In this context, the present work aims to study the supports effects SiO2 kieselguhr, ?-Al2O3 and activated carbon as well as the impregnation method on the performance of Ru catalysts for the hydrogenolysis of sorbitol. For this purpose, catalysts with a total fraction of 5 %wt. of metal were prepared by incipient or wet impregnation from the RuCl3.xH2O precursor. The solids prepared by incipient impregnation underwent direct reduction at 473 K (200 ° C) under flow H2. The wet impregnation was conducted at 273 K (0 ° C) using formaldehyde as reducing agent. Supports and catalysts were characterized by techniques for determination of particle size distribution, potentiometric titration, N2 adsorption, Hg porosimetry, scanning electron microscopy and temperature programmed reduction. The performances of the catalysts were evaluated though the sorbitol hydrogenolysis reaction, conducted in three phase reactors such as "slurry" and "trickle-bed". During the catalytic tests the temperature and H2 pressure in the reactors were kept constant between 473 and 573 K (200 to 300 ° C) and between 5 and 7 MPa (50 to 70 atm), respectively. The results indicate that the Ru catalysts supported on activated carbon have better performance than those supported on SiO2 or Al2O3. Higher yields of ethylene glycol and propylene glycol are obtained when the catalyst Ru/C is prepared by wet impregnation / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Artur Zaghini Francesconi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T11:18:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_Marcelo_M.pdf: 1028536 bytes, checksum: 23f02a0880e6d6900107ba391cfe6c73 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Nesta dissertação foi estudado o comportamento do volume em excesso em relação à composição de sistemas contendo água, alcanodióis e um líquido iônico a 298,15 K. Os dados experimentais foram obtidos pelo método indireto utilizando-se a densitometria por oscilação mecânica. Os alcanodióis utilizados nos sistemas estudados foram o 1,2-etanodiol, o 1,2-propanodiol, 1,2-butanodiol e o 1,3-propanodiol. O líquido iônico utilizado para o experimento foi o brometo de 1-butil-3-metilimidazólio. A fração molar do líquido iônico foi de 0,01 para todos os experimentos. Os valores de VmE foram correlacionados utilizando-se um polinômio do tipo Redlich-Kister. Os dados experimentais sem o líquido iônico foram correlacionados pelo modelo ERAS e PFP. Os dados experimentais do sistema água / alcanodiol / líquido iônico foram correlacionados utilizando-se o modelo ERAS e PFP modificados com a adição da equação de Hepler relativo a um termo de efeito salino / Abstract: In this work it was studied the behavior of the excess volume in relation to composition of systems with water, alkanediols and an ionic liquid at 298.15 K. The experimental data were acquired from an indirect method by means of vibrating-tube densimeter (Anton Paar, DMA 55). Alkanediols used in this work were 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,2-butanediol and 1,3-propanediol. 1-n-butyl-3-methylimidazolium bromide was the ionic liquid used in this experiment. The ionic liquid was 0.01 of mole fraction for all experiments. The VmE data were correlated with a Redlich-Kister type polynomial. Experimental data from water + alkanediol system were correlated with ERAS and PFP model. Water + alkanediol + ionic liquid system were correlated using an ERAS and PFP modified with a Hepler equation related to a salt effect term / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Artur Zaghini Francesconi, José Vicente Hallak d'Angelo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T16:46:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Galvao_AlessandroCazonatto_D.pdf: 1443346 bytes, checksum: 3ba4e46035f827ac2560295d1297d0a4 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre a solubilidade do metano e do dióxido de carbono em etilenoglicol, 1,2-propilenoglicol e 1,4-butilenoglicol. Os estudos foram conduzidos a cinco diferentes temperaturas e pressões moderadas. Os resultados mostraram que para as soluções investigadas, o dióxido de carbono é mais solúvel do que o metano. O comportamento da solubilidade com a temperatura mostrou que a solubilidade do dióxido de carbono diminui com o aumento da temperatura, e a solubilidade do metano aumenta com o aumento da temperatura. Além das soluções binárias avaliadas, todas as soluções foram submetidas a uma pequena quantidade de um terceiro componente, o líquido iônico brometo de 1-butil 3- metil-imidazólio. O uso do eletrólito foi feito a fim de verificar efeitos específicos, saltingin ou salting-out. Foi observada a existência de ambos os efeitos, dependendo da temperatura, da pressão e dos componentes envolvidos. Todavia, constatou-se a predominância de efeito salting-in. Este trabalho também apresenta o desenvolvimento de um modelo capaz de correlacionar a solubilidade de gases em líquidos utilizando dois parâmetros ajustáveis para sistemas binários e três parâmetros ajustáveis para sistemas ternários. O modelo aplica o conceito de potencial químico associado a uma equação de estado expressa no volume e uma equação de coeficiente de atividade. A modelagem apresentou desvios aceitáveis em relação aos valores experimentais / Abstract: This work presents a study of the solubility of methane and carbon dioxide in ethylene glycol, 1-2 propylene glycol and 1-4 butylene glycol. The investigation was carried out for five different temperatures and moderate pressures. The results showed that the solubility of carbon dioxide is higher than methane for the studied mixtures. When it comes to temperature, the solubility of carbon dioxide decreases with the increase of it and the solubility of methane increases with the increase of it. In order to evaluate the existence of the special effects, salting-in or salting-out, a little amount of the ionic liquid 1-butyl-3 methylimidazolium bromide was used as a third component. The influence of the electrolyte shown that both effects take place depending on temperature, pressure and the solute and solvent considered although, the salting-in effect tends to be dominant. This work also presents the development of a model, the model is based on the chemical potential concept associated with an equation of state expressed in volume and an equation of activity coefficient. The model has two adjustable parameters for binary systems and three adjustable parameters for ternary systems. The performance of the model showed the capability of the model to correlate the solubility of gases in liquids with acceptable deviations / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Mulita tem sido utilizada em peças sujeitas a grandes esforços mecânicos e térmicos devido às suas propriedades químicas, físicas e mecânicas sendo que, estas propriedades estão correlacionadas ao método de síntese utilizado na sua obtenção. Este trabalho tem como objetivo estudar o efeito da concentração do etileno glicol (EG) no processo cinético de cristalização da mulita. O material precursor de mulita foi obtido através do processo sol-gel, utilizando o silanol como fonte de sílica e o nitrato de alumínio nonahidratado como fonte de alumínio. As amostras mais ricas em etileno glicol cristalizaram apenas mulita rica em alumina quando tratadas a 1000 oC, enquanto que a amostra mais pobre, sem etileno glicol, cristalizou mulita somente a 1200 oC junto com ?-alumina. Para a sistematização do estudo, também foi estudado o efeito da presença do etileno glicol na formação de géis de sílica e alumina. Foi observado que o etileno glicol diminui a velocidade de polimerização da sílica e favorece a velocidade de polimerização da alumina. Estas mudanças nas velocidades de polimerização seriam a responsável pela diminuição da temperatura de cristalização da mulita em meio de etileno glicol. Este fato estaria relacionado à formação de ?Si-O-C2H2-O-Al=, resultado da ligação de sílica e alumina através de uma molécula de etileno glicol.

A reação entre resinas epóxi e polialquileno glicóis gera um aduto de elevado peso molecular que pode ter aplicações em diferentes segmentos, tais como polímeros usados na composição base de fluidos de têmpera, viscosificantes para lubrificantes e desemulsificantes de petróleo. As condições envolvendo a formação destes adutos possuem referências limitadas na literatura aberta e basicamente envolvem um polialquileno glicol com diferentes funcionalidades, tipicamente duas hidroxilas reagindo com os grupos epóxi presentes na resina epóxi que tipicamente possui funcionalidade igual a dois, a uma temperatura ao redor de 120°C na presença de catalisador de hidróxido de potássio (KOH). O presente trabalho avaliou a formação destes adutos considerando um delineamento experimental de resolução III onde as variáveis de controle foram temperatura, velocidade de agitação do meio reacional, velocidade de adição de resina epóxi, concentração de catalisador e relação molar entre a resina epóxi e o polialquileno glicol. Ao total onze experimentos foram realizados de acordo com o planejamento experimental e incluindo triplicata para avaliação do erro experimental. Diferenças significativas nas características físico químicas dos produtos obtidos tais como viscosidade, teor de epóxi residual e de performance de desemulsificação foram encontradas. Dois produtos apresentaram gelificação. Com um bom nível de confiabilidade estatística pode-se dizer que o peso molecular ponderal médio é influenciado principalmente pelo teor de catalisador seguido da temperatura e proporção molar entre resina epóxi e polialquileno glicol nesta ordem de importância. Com menor nível de significância a conversão é influenciada positivamente com respeito ao incremento do teor de catalisador e da temperatura e pela redução na proporção molar entre resina epóxi e polialquileno glicol. Apesar de terem sido atingidos elevados níveis de conversão de resina epóxi na maioria dos experimentos, pelas analises de GPC foi observado uma grande proporção de polialquileno glicol livre residual nos produtos. Pode-se observar também uma fraca correlação estatística positiva entre a qualidade da separação petróleo-água com respeito à conversão e ao peso molecular numérico médio dos produtos. / The reaction between epoxy resins and polyalkylene glycols generates an adduct of high molecular weight that may have applications in several sectors such as polymers for metal quenchant fluids, demulsifiers and viscosifiers for lubricating oil. The conditions involving the formation of these adducts have limited references in the open literature and basically it involves a polyalkylene glycol having different functionalities, typically two hydroxyl groups reacting with the epoxy groups present in the epoxy resin with typical functionality equal to two at a temperature around 120°C and in the presence of catalyst, potassium hydroxide (KOH). This study evaluated the formation of these adducts considering a resolution III experiment design where the controllable variables were temperature, stirring speed of the reaction medium, rate of addition of epoxy resin, catalyst concentration and molar ratio between the epoxy resin and polyalkylene glycol . In total eleven experiments were carried out according to the experimental design, including three replications at the center point to evaluate the experimental error. Significant differences in chemical and physical characteristics such as viscosity, residual epoxy content and performance of demulsification were found between the synthesized materials. Two products showed gelation. With a good level of statistical reliability it can be considered that the weight average molecular weight is mainly influenced by the amount of catalyst followed by temperature and mole ratio of epoxy resin to polyalkylene glycol in this order of importance. With lower significance level conversion is influenced positively with respect to the increment of the catalyst amount and temperature and by the decrease in molar ratio of epoxy resin and polyalkylene glycol. Despite achieving high levels of conversion of epoxy resin in most of the experiments, by GPC analysis it was observed a large proportion of free residual polyalkylene glycol in the products. It can be observed also a slight positive statistical correlation between the quality of oil-water separation with respect to conversion and number average molecular weight of the products.

A reação entre resinas epóxi e polialquileno glicóis gera um aduto de elevado peso molecular que pode ter aplicações em diferentes segmentos, tais como polímeros usados na composição base de fluidos de têmpera, viscosificantes para lubrificantes e desemulsificantes de petróleo. As condições envolvendo a formação destes adutos possuem referências limitadas na literatura aberta e basicamente envolvem um polialquileno glicol com diferentes funcionalidades, tipicamente duas hidroxilas reagindo com os grupos epóxi presentes na resina epóxi que tipicamente possui funcionalidade igual a dois, a uma temperatura ao redor de 120°C na presença de catalisador de hidróxido de potássio (KOH). O presente trabalho avaliou a formação destes adutos considerando um delineamento experimental de resolução III onde as variáveis de controle foram temperatura, velocidade de agitação do meio reacional, velocidade de adição de resina epóxi, concentração de catalisador e relação molar entre a resina epóxi e o polialquileno glicol. Ao total onze experimentos foram realizados de acordo com o planejamento experimental e incluindo triplicata para avaliação do erro experimental. Diferenças significativas nas características físico químicas dos produtos obtidos tais como viscosidade, teor de epóxi residual e de performance de desemulsificação foram encontradas. Dois produtos apresentaram gelificação. Com um bom nível de confiabilidade estatística pode-se dizer que o peso molecular ponderal médio é influenciado principalmente pelo teor de catalisador seguido da temperatura e proporção molar entre resina epóxi e polialquileno glicol nesta ordem de importância. Com menor nível de significância a conversão é influenciada positivamente com respeito ao incremento do teor de catalisador e da temperatura e pela redução na proporção molar entre resina epóxi e polialquileno glicol. Apesar de terem sido atingidos elevados níveis de conversão de resina epóxi na maioria dos experimentos, pelas analises de GPC foi observado uma grande proporção de polialquileno glicol livre residual nos produtos. Pode-se observar também uma fraca correlação estatística positiva entre a qualidade da separação petróleo-água com respeito à conversão e ao peso molecular numérico médio dos produtos. / The reaction between epoxy resins and polyalkylene glycols generates an adduct of high molecular weight that may have applications in several sectors such as polymers for metal quenchant fluids, demulsifiers and viscosifiers for lubricating oil. The conditions involving the formation of these adducts have limited references in the open literature and basically it involves a polyalkylene glycol having different functionalities, typically two hydroxyl groups reacting with the epoxy groups present in the epoxy resin with typical functionality equal to two at a temperature around 120°C and in the presence of catalyst, potassium hydroxide (KOH). This study evaluated the formation of these adducts considering a resolution III experiment design where the controllable variables were temperature, stirring speed of the reaction medium, rate of addition of epoxy resin, catalyst concentration and molar ratio between the epoxy resin and polyalkylene glycol . In total eleven experiments were carried out according to the experimental design, including three replications at the center point to evaluate the experimental error. Significant differences in chemical and physical characteristics such as viscosity, residual epoxy content and performance of demulsification were found between the synthesized materials. Two products showed gelation. With a good level of statistical reliability it can be considered that the weight average molecular weight is mainly influenced by the amount of catalyst followed by temperature and mole ratio of epoxy resin to polyalkylene glycol in this order of importance. With lower significance level conversion is influenced positively with respect to the increment of the catalyst amount and temperature and by the decrease in molar ratio of epoxy resin and polyalkylene glycol. Despite achieving high levels of conversion of epoxy resin in most of the experiments, by GPC analysis it was observed a large proportion of free residual polyalkylene glycol in the products. It can be observed also a slight positive statistical correlation between the quality of oil-water separation with respect to conversion and number average molecular weight of the products.