Orientador: Reginaldo Guirardello / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T16:03:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Matos_EvertonMoraes_D.pdf: 4486876 bytes, checksum: d232b1052f35d4d23f5385f7db0aa145 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho representa um esforço no sentido de predizer o comportamento de um reator químico fluidizado trifásico, turbulento, tipo coluna de lama borbulhante, onde ocorrem reações químicas térmicas, catalíticas, não controladas por difusão e catalíticas controladas por difusão onde existe perda da atividade catalítica devido à obstrução dos poros do catalisador por subprodutos da reação. O sistema é aplicado ao processamento das frações pesadas do petróleo visando produzir produtos de maior valor comercial a partir deste material. O modelo fluidodinâmico foi deduzido a partir de balanços de momentum nas dimensões r e z para fluido newtoniano. Forças axiais e radiais de interação entre as fases foram consideradas. A dimensão angular foi desconsiderada devido a presença de simetria axial. As reações envolvidas são as de hidrocraqueamento térmico de hidrocarbonetos, que visa aumentar a quantidade de hidrocarbonetos com baixo peso molecular, hidrodenitrogenação, que visa reduzir a quantidade de nitrogenados, hidrodeoxigenação, que visa reduzir a quantidade de oxigenados, hidrodemetalização, que visa reduzir a quantidade de organometálicos e hidrodessulfurização, que visa reduzir a quantidade de compostos sulfurados. As reações de hidrocraqueamento de hidrocarbonetos foram modeladas como térmicas, as reações de hidrodenitrogenação e hidrodeoxigenação foram modeladas como catalíticas não controladas por difusão e as reações de hidrodemetalização e hidrodessulfurlzação como catalíticas controladas por difusão com perda gradual da atividade catalítica com o tempo devido a obstrução dos poros do catalisador por subprodutos da reação / Abstract: This work represents an effort in the sense of predicting the behavior of a turbulent, triphase, tluidized chemical reactor, operating in bubble column regime, where there are thennal reactions, catalytic chemical reactions controlled by diffiJ:sion, and catalytic reactions controlled by diffusion where loss of the catalytic activity exists due to the obstruction of the pores of the catalyst due to by-products of the reaction. The system is applied to the processing of heavy ftactions of petroleum seeking to produce products of greater commercial value starting ftom this material. The tluiddynamic model was deduced ftom momentum balances in the dimensions r and z for newtonian tlow. Axial and radial forces of interaction among phases were considered. The angular dimension was not considered due to presence ofaxial symmetry.The involved reactions are the one of thermal hydrocracking of hydrocarbons, which seeks to increase the amount of hydrocarbons with low molecular weight, hydrodenitrogenation, that aims to reduce the amount of nitrogen compounds, hydrodeoxigenation, tOOt aims to reduce the amount of compounds Oozing oxygen, hydrodemetalization, toot aims to reduce the amount of organometalics compounds and hydrodessulfurization, toot aims to reduce the amount of sulfurated compounds. The hydrocracking reactions were modeled as thermal, the hydrodenitrogenation and hydrodeoxigenation reactions were modeled as catalytic, but not controlled by diffusion, and the hydrodemetalization and hydrodessulfurization reactions as catalytic controlled by diffusion with gradual loss of the catalytic activity with time due to obstruction of the pores of the catalyst by by-products of the reaction / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T17:31:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_Edwin_M.pdf: 1546663 bytes, checksum: 9bcb694a37827f48a2ea613478ebed27 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi estudar experimentalmente a hidrodinâmica de reatores tipo "air-lift" e desenvolver um modelo que pudesse descrever os fenômenos observados em um sistema reacional de uma mistura orgânica em reatores "air-lift", para ser posteriormente incorporado a um modelo geral do reator. O fenômeno abordado foi a taxa de aeração e sua relação com a velocidade de recirculação de líquido e velocidade de gás. Foram realizadas também medidas de diâmetro de bolhas e propostas correlações para a determinação do diâmetro das bolhas em água e água/butanol. As correlações são usadas para a determinação da área interfacial. As experiências foram realizadas em um reator "air-lift" em escala piloto, utilizando-se como sistemas ar/água, ar/água-butanol e um sistema Nz/líquido industrial, bem como três diferentes distribuidores de gás. Foram aplicadas e comparadas diferentes formas de tratamento de sinal de pressão para identificação de mudança no regime hidrodinâmico, definindo-se para cada sistema o ponto de transição com uma precisão maior que a utilizada convencionalmente. Na modelagem hidrodinâmica foram adotados dois grupos bem distintos de equações: um baseado em balanços de quantidade de movimento e energia e um outro grupo formado por correlações ajustadas a partir de experimentos realizados. Esta abordagem permite extrapolar para reatores de diferentes geometria, além de servir de referência para levantamento de parâmetros para sistemas líquidos com características diferentes. Os resultados do modelo foram satisfatórios, sendo condizentes com dados experimentais / Abstract: The pourpose of this work was study the hydrodynamic of air-lift reactors with liquids with non-coalescing behaviour. A lD hydrodynamic model has been developed for gas hold-up and liquid circulation velocity prediction in air-lift reactors. The model is based on momentum balance equations and has been adjusted to experimental data collected on a pilot plant reactor equipped with three different gas distributors and using water, water/butanol and a organic industrial mixture as the liquid phase. In addition, measurements of bubble diameter in the water and water/butanol medium are presented and were propose correlations for determinations ofbubble diameter. Theyare used for interfacial area calculation. Different techniques of signal analysis have also been applied to pressure fluctuations in order to extract information about flow regimes and regime transitions. A good knowledge of the flow partem is essential to establish adequate correlations for the hydrodynamic model. It has been shown that this technique is a good tool to support for hydrodynamic modelling. Comparison between model and pilot experimental data is quite satisfactorily / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Sergio Persio Ravagnani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T19:55:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_SergioBello_D.pdf: 6504601 bytes, checksum: 8db3d2443679814e54a9e19cee56cd3b (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Processos de adsorção vêm tendo importância crescente na indústria de processamento químico e petroquímico, bem como em áreas como biotecnologia, farmacêutica e química fma. Dentre esses processos, o de adsorção em Leito Móvel Simulado (LMS) tem destaque para diversas aplicações onde a separação é muito difícil, por fazer uso da operação em contracorrente. Este trabalho objetiva o desenvolvimento de um modelo e de um programa computacional para a simulação dinâmica do comportamento de uma unidade de adsorção em Leito Móvel Simulado e sua aplicação em diversas situações práticas. O desenvolvimento do modelo de LMS parte do modelo de uma coluna de adsorção multicomponente em leito fixo que leva em conta as cinéticas de transferência de massa interna e externa à partícula de absorvente. A descrição dos fenômenos envolve um sistema de equações diferenciais parciais onde as concentrações dos componentes intra e extra-partícula são funções da posição na coluna e do tempo. O sistema foi resolvido numericamente usando o método de colocação ortogonal para a discretização da solução ao longo do comprimento da coluna e diferenças finitas para o cálculo da solução no tempo. Foram desenvolvidos modelos e programas para a condição ideal do LMS, sem a existência de zona morta entre os leitos, e mais dois modelos alternativos para levar em conta a existência de zona morta e do atraso na mudança dos leitos, analisando a influência destes fatores no desempenho da unidade por comparação com o modelo ideal de LMS. Critérios de convergência numérica e de estabelecimento do estado estacionário cíc1ico foram adotados. O programa e o modelo foram testados para diferentes sistemas disponíveis na literatura. Foi buscado um entendimento do processo de LMS pela sua utilização em estudos de sensibilidade para predizer os efeitos das variáveis de operação no desempenho do LMS, com aplicações em projeto e otimização de unidades. Os resultados obtidos foram satisfatórios, reproduzindo bem dados experimentais disponíveis e prestando-se como ferramenta de projeto de novas unidades. A abordagem proposta de usar um modelo de coluna de adsorção em leito fixo como ponto de partida para a modelagem do processo de Leito Móvel Simulado mostrou-se apropriada, resultando num modelo rigoroso que tem aplicações em diversas situações práticas. A partir do modelo obtido abrem-se portas para novas investigações, tais como a otimização energética de uma unidade completa de LMS e o treinamento de redes neurais / Abstract: Adsorption processes are becoming increasingly important in the chemical and petrochemical industries, as well as in the areas of biotechnology, pharmaceuticals and fine chemistry. Among these processes the 8imulated Moving Bed (8MB) adsorption process is specially important when separation is difficult, as it makes use of coutercurrent operation. The objective of this work is to develop a computational model for the dynamic simulation of a 8imulated Moving Bed adsorption unit and its application on several practical situations. In this work the development of an 8MB mo deI starts from a multicomponent fixed bed adsorption column model and takes into account internal and externaJ. Mass transfer coefficients in the adsorbent particle. Phenomena description involves a system of partial differential equations in which concentrations inside and outside adsorbent particle deppends on time and column length. The system is solved numerically by the orthogonal collocation method along column length and finite differences to calculate solution through time. Three versions of the model have been developed. The first is the ideal situation where there is no dead volume between adsorption beds. The other two take into account dead volume and a delay in shifting positions of beds inlet/outlet, respectivelly. Programs were evaluated and some mIes were created concerning numerical convergence and cyclic steady state. Programs and models were evaluated for several different systems available in literature. The 8MB performance was evaluated in sensitivity studies to predict the effects of operational variables, with applications in design and optimization case studies. The results show the mo deI is reliable in reproducing experimental data and as a tool for process design. The use of a fixed bed adsorption eolumn mode! as starting point to simulate the Simulated Moving Bed adsorption unit has shown to be a suitable approaeh. A rigorous model was obtained with applieations in several praetieal situations. This model ean be used in new investigations like energy integration of an 5MB unit and neural network training / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: João Alexandre F. R. Pereira, Valdemir Alexandre dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T09:25:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vasconcelos_ElianeCardosode_D.pdf: 3754860 bytes, checksum: 9e207da528729142928aee3672104b7c (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Os biorreatores de leito fluidizado trifásico (Tree-Phase Fluidized-Bed-Bioreactor ¿ 3PFBB) apresentam vantagens como simplicidade de construção e elevados coeficientes de transferências de calor e massa. Entretanto, tem sido constatada a falta de modelos matemáticos adequados para descrever a fluidodinâmica dos mesmos, em função da complexidade do escoamento; restringindo sua utilização industrial. Uma das principais deficiências na elaboração dos modelos existentes tem sido a adoção de uma distribuição homogênea de biomassa. O presente trabalho tem como objetivo demonstrar a existência de uma distribuição não homogênea do perfil axial da fração volumétrica de biomassa, em um 3PFBB, através da modelagem e simulação desse perfil em diferentes condições operacionais. A técnica de atenuação de um feixe de luz visível foi adaptada para permitir a realização de medidas diretas da fração volumétrica de biomassa e foi aplicada a várias seções transversais do escoamento de um 3PFBB, desenvolvido para produzir etanol com auxílio de leveduras floculantes, em escala de laboratório. Um modelo semi-empírico elaborado com auxílio da análise dimensional ajustou-se satisfatoriamente aos dados experimentais. Os resultados da simulação demonstram uma grande dependência do perfil axial da fração volumétrica de biomassa com a altura relativa, ou distância da base do leito, para diferentes vazões da fase líquida... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The Three-Phase Fluidized-Bed-Bioreactor-3PFBB have advantages as construction simplicity and high mass and heat transfers coefficients. However, has been verified a lack of mathematical models adapted to describe the fluid dynamics of the same; restricting its industrial use. One of the main deficiencies in the elaboration of the existent models is the adoption of a homogeneous biomass distribution. The present work has a objective to demonstrate the existence of a non homogeneous distribution in the axial profile of the biomass holdup, in a 3PFBB, through the modeling and simulation of that profile in different operational conditions. The technique of attenuation of a visible light beam was adapted to allow the accomplishment of direct measures of the biomass holdup and it was applied to several traverse sections of the 3PFBB flow, developed to produce ethanol with aid of flocculent yeasts, in laboratory scale. A semi-empiric model elaborated with aid of the dimensional analysis was adjusted satisfactorily to the experimental data. The results of the simulation demonstrate a great dependence of the axial profile of the biomass holdup with the relative height, or distance or the bed base, for different liquid flow rate. The simulate profiles also demonstrated an important dependence with this parameter of the process and the reduction of the concentration gradient with the increase of the liquid flow rate... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Denis J. Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-28T12:55:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mezzomo_CristinaCledia_M.pdf: 1491987 bytes, checksum: 81792c9c86ca0be6153b06b02109d913 (MD5) Previous issue date: 2001 / Mestrado

Orientador : Sergio Persio Ravagnani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-29T02:15:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brogna_FabioMarceloSouza_M.pdf: 2332989 bytes, checksum: 809fde5f8ea241ec1939a9daad3c8d62 (MD5) Previous issue date: 2001 / Mestrado

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-02T14:49:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kamimura_ElianaSetsuko_D.pdf: 39877702 bytes, checksum: 6e962c13b3c97b540096fbbafbe3c116 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O interesse na produção de lipases microbianas tem aumentado significativamente nas últimas décadas, devido ao seu amplo potencial em aplicações industriais, como aditivos em alimentos (modificação de "flavour"), reagentes industriais (hidrólise de glicerídeos) e detergentes (aditivos), bem como em aplicações no campo da medicina como remédios, digestivos e enzimas para diagnósticos. Então surge a necessidade de métodos de purificação de alta resolução, ou seja, as técnicas cromatográficas. Dentre estas técnicas a cromatografia por afinidade tem despertado grande interesse por proporcionar um alto grau de pureza em uma etapa. Para atingir o objetivo deste trabalho foi realizado a purificação de lipase de Geotrichum sp em coluna cromatográfica por afinidade, modelagem e simulação do processo de adsorção, tendo como etapa inicial o preparo da resina bioespecífica, utilizando o ácido oleico como ligante. A lipase de Geotrichum sp foi produzida em fermentador, utilizando o meio para inóculo e fermentação composto por 5% de água de maceração, 0,5% de nitrato de amônio e 1% de óleo de oliva à temperatura de 30°C, 400 rpm e 1 vvm, fornecendo uma lipase com uma atividade enzimática em torno de 20 U/ml depois de 10 horas de fermentação. A purificação do filtrado do caldo bruto foi feita utilizando o sistema FPLC (Fast Protein Liquid Chromatography) com a coluna cromatográfica por afinidade, que apresentou um fator de purificação de 91,16 vezes superior ao caldo bruto e recuperação na atividade de 19,33%. A puriifcação desta lipase foi foi feita também em troca iônica fornecendo um fator de purificação 4,44 vezes superior ao filtrado do caldo bruto e recuperação de 55,13% na atividade ¿Observação: O resumo, na íntegra poderá ser visualizado no texto completo da tese digital. / Abstract: There is a growing interest on microbiallipases production due to its great potential in industrial applications as food additives, industrial reagents and stain removers, as well as for medical applications. Specially for medical applications high degree of purity is required which is accomplished with high resolution chromatographic techniques. In this work, the purification of lipase from Geotrichum sp was performed in a column packed with an affinity resin. Affinity chromatography is known as very high resolution chromatographic technique. The Response Surface Method (RSM) was chosen to study the column efficiency. This method allows to understanding the interaction among the variables with advantages over conventional methods, which involves changing one variable while fixing others at certain levels. The resin was prepared using EAH sepharose 48 gel (Pharmacia), making it to react with oleic acid as especific ligand. Lipase from Geotrichum sp was produced in a complex medium composed by 5% of com steep liquor, 0.5% ammonium nitrate and 1% olive oil, temperature of 30°C, aeration 1vvm and agitation 400 rpm in a 5 liters fermenter. The lipase activity was about 20 U/ml after 9 hours of fermentation. The purification of lipase was carried out also with an ionic exchange and affinity resins. The purification results were 9.16 fold and a recovery activity of 19.33% for affinity resin and 4.44 fold and activity recovery of 55.13% for the ionic exchange resin ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations. / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Evandro Conforti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:27:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vivacqua_RafaelPeixotoDerenzi_M.pdf: 1201927 bytes, checksum: 0badc50e8e4e055634d222d678b4f67c (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientadores: Liliane M. F. Lona, Telma F. Franco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:28:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_Sueli_D.pdf: 2942835 bytes, checksum: bdc6ec768a5eaec8a0e18e8af804de07 (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Antonio Jose A. Meirelles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:28:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JoseMarcosFranciscoda_D.pdf: 5218547 bytes, checksum: fed832582402c17e3dcc6a23c97bff66 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Separação de misturas por cristalização tem sido usado por muitos anos. A remoção de água por cristalização e a, subseqüente, separação do gelo do líquido concentrado é chamada de crioconcentração, qualquer que seja o sistema considerado. Recentemente, porém, a aplicação de certos produtos químicos e bioquímicos utilizados na indústria farmacêutica e de alimentos, ou na produção de polímeros de alto-desempenho fizeram aumentar o interesse no estudo da cristalização. Somando-se a isso, tem-se as restrições impostas por leis ambientais, que requerem cada vez mais processos com tecnologias limpas. No esforço de se obter um modelo teórico para cristalização, esse processo de separação é associado, na presente tese, ao problema de Stefan (1889). Usualmente, o problema de Stefan é utilizado para modelar a cristalização de sólidos fundidos, em que a difusão de calor é o principal fenômeno. No presente trabalho, o problema de Stefan foi resolvido para uma situação em que a transferência de massa é o principal fenômeno, comumente chamada de cristalização de solução. Vale apenas salientar que esta solução é inédita na literatrura. O presente trabalho de tese está concentrada no desenvolvimento de um modelo unidimensional para cristalização de uma solução binária ou pseudo-binária. O problema foi resolvido e resultados típicos são apresentados sob várias condições. Observa-se que a expressão para a velocidade de crescimento do cristal concorda qualitativamente e quantitativamente, em alguns casos, com dados reportados na literatura. Em seguida, foi desenvolvida uma expressão teórica para o coeficiente de transferência de massa para sistemas em cristalização, baseado na condição de Stefan. Observa-se que o mesmo apresenta valores finitos, mesmo quando a espessura da camada limite tende a zero, indicando que é possível explicar o crescimento de cristais em solução, apenas com o fenômeno difusional. Na última parte da tese, a expressão da velocidade de crescimento do cristal, desenvolvida na presente tese, é aplicada ao estudo do regime dinâmico, do estado estacionário e à distribuição dos momentos de um cristalizador contínuo tipo MSMPR (Mixed Suepension, Mixed Producto Remova_. As equações foram resolvidas e uma extensa análise foi feita. Esses resultados podem ser aplicados no desenvolvimento de projetos de cristalizadores contínuos tipo MSMPR / Abstract: Separation of mixtures by crystallization has been used for many years. Recently, however, the advent of certain chemical and biochemical specialties used in pharmaceutical and in food industries, or in the production of high-performance polymers, among other processes, as well as new constraints, such as environmental laws and increased economical competition, have expanded the interest in the crystallization studies, from both practical and theoretical points of view. As an effort for obtaining a theoretical model for the crystallization, this separation process is associated, in the present work, to the Stefan problem. The first work that can be associated to the mathematical problem of moving boundary is that proposed by Clapeyron and Lamé. Usually, the Stefan problem is associated to the crystallization of melted solids, in which the heat diffusion (or energy transfer) is the main phenomenon In the present work, the Stefan problem was solved for a situation in which the mass transfer is the most important phenomenon, namely the crystallization of solutions The present investigation is concerned with the development of a one-dimensional model for the crystallization of a binary or a pseudo-binary solution. The one-dimensional model is viewed as an appropriate starting point for due to its relatively simple approach, making possible the achievment of an analytical solution of the differential equation describing the process, so that the results are exact and easily interpreted. Results for a typical system are presented under various conditions and it is observed that the expression for the crystal growth agrees qualitatively well with experimental data reported in the literature. After that, it was developed one expression for mass transfer coefficient of the crystallization of the solution based in Stefan problem. Important results are obtained from the model, such an as: a finite coefficient of mass transfer is obtained wenh the thickness of the layer vanishes. In the last part of the thesis, the expression of the crystal growth rates is applied to the study of the stationary and dynamic steady state of a crystallizer MSMPR. These results can be applied in the development of designs of continuous crystallizers type MSMPR / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química