Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-07-01T12:40:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_RonyMelo_Versao_BC_2.pdf: 1810035 bytes, checksum: 3c75da73e467a1195a630f09d398de6a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-01T12:40:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_RonyMelo_Versao_BC_2.pdf: 1810035 bytes, checksum: 3c75da73e467a1195a630f09d398de6a (MD5) Previous issue date: 2015-09-18 / Anp/prh-28 / O aprimoramento de tecnologias que possam tornar o processo produtivo mais amigável a sociedade e ao meio ambiente é uma busca constante das grandes indústrias, seja por questões mercadológicas, seja por obrigações legais. A indústria do refino de petróleo, pela própria natureza composicional de sua matéria prima principal, produz efluentes com os mais diferentes riscos, os quais necessitam ser eliminados ou reduzidos a níveis aceitáveis. Inserido dentro deste contexto surge à unidade de abatimentos de emissões atmosféricas SNOX®, cujos objetivos visam o tratamento de efluentes e produção de H2SO4 agregando assim valor comercial ao processo, contudo esses mesmos efluentes conferem a possibilidade de sofrer diversos processos corrosivos e que pode acarretar vazamentos de seus gases, os quais são, em sua maioria, nocivos. O presente trabalho teve como objetivos a elaboração de uma simulação em modo estacionário, do processo SNOX® utilizando o software Hysys® a fim de calcular as concentrações dos diversos gases circulantes, e avaliar, de forma probabilística, a dispersão atmosférica (através do modelo SLAB) desses gases devido à presença de incertezas em diversas variáveis. Para a avaliação probabilística foi utilizada técnicas de Quasi-Monte Carlo (Latin Hypercube) para: definição das incertezas relevantes e hierarquização destas através de análise de sensibilidade por decomposição de variâncias; cálculo do tamanho ideal das amostras que representarão as incertezas, considerando um intervalo de confiança de 90%; e exibição dos resultados na forma de famílias de curvas de distribuição de probabilidade para obtenção probabilidades de certos efeitos adversos referentes aos gases presentes no processo SNOX®. Os resultados mostraram que, considerando as condições operacionais da unidade e o tipo de consequência abordado (intoxicação por gases): coeficiente de descarga, vazão de descarga, velocidade (intensidade) dos ventos e diâmetro do orifício são as variáveis que possuem relevância e as incertezas associadas a esses resultados se propagam até as concentrações finais obtidas pelo modelo SLAB, fazendo com que sua melhor representação seja na forma de curvas de distribuição de probabilidades cumulativas. / The improvement of technologies which can implement greater eco-socialfriendly production processes are a goal for the major industries, either by marketing issues or legal restrictions. The oil industry, by its compositional nature of its feedstock, produces effluents with several hazards which must be eliminated or reduced to acceptable levels. In this context, the SNOX® unit rises as answer to the reduction of the atmospheric emissions, aiming the effluent treatment and H2SO4 production, which increases the commercial value to the process, notwithstanding the fact of these emissions enable corrosive process that may lead to leakage of gases, which are usually harmful. The current work has as main objectives the development of a simulation at stationary-state of the SNOX® process by using the HYSYS® software in order calculate the concentration of released gases and probabilistically evaluate the atmospheric dispersion of these gases employing SLAB method. The Quasi-Monte Carlo (Latin Hypercube) was used for probabilistic estimation for: defining the relevant uncertainties as well its hierarchization through sensibility analysis by variance decomposition; calculation of the ideal size for the samples which will represent the uncertainty with a reliability of 90%; and finally for displaying the results as groups of probability distribution curves to obtain the probability of some adverse effects associated with the gases at the process. The results evidenced that considering the operational conditions and the studied kind of consequences (gas intoxication): discharge coefficient, discharge flow rate, wind velocity (intensity of the wind) and the diameter of the orifice were the variables of relevance and the associated uncertainties of the results propagate to the final concentrations obtained by the SLAB model. Hence the results must be suitably represented by cumulative probability distribution curves.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-05-24T12:54:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tese mar 1.pdf: 2548372 bytes, checksum: e5acdc58a26dcd7f9102954cb7d402dc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-24T12:54:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tese mar 1.pdf: 2548372 bytes, checksum: e5acdc58a26dcd7f9102954cb7d402dc (MD5) Previous issue date: 2016-06-06 / Um dos principais problemas ambientais nos países industrializados está relacionado a liberação no meio ambiente de gases formadores de chuva ácida. A quantidade desses gases lançada para atmosfera é controlada pela legislação ambiental que vem se tornando cada vez mais restritiva. Vários são os processos aplicados a indústria capazes de remover esses contaminantes de correntes advindas de processos industriais. Dentre esses, destaca-se o processo SNOX® da Haldor Topsoe®, o qual é capaz de remover NOX e SOX de efluentes gasosos industriais, visando enquadrar a concentração desses gases dentro dos parâmetros exigidos pela legislação ambiental. A remoção desses gases é realizada por um reator constituído por dois leitos catalíticos, distintos, em série. O primeiro leito catalítico é constituído por um catalisador de estrutura monolítica, nesse ocorre a reação de redução do NOX. Enquanto que, o segundo leito é constituído por um catalisador em formato de anéis de Rashig, e nesse ocorre a oxidação do SO2. Neste trabalho foi modelado e simulado o comportamento dinâmico de um reator de abatimento de emissões atmosféricas nas condições operacionais similares a um reator de uma unidade SNOX®. Cada um dos leitos catalíticos que compõem o reator foi modelado e validado separadamente. No primeiro leito além da reação de redução do NO também considerou-se a reação de oxidação do SO2, esse modelo matemático foi simulado e avaliado nas condições operacionais apresentadas em Tronconni et al. (1998). No segundo leito catalítico do reator considerou-se apenas que a reação de oxidação do SO2 acontecia no leito, o modelo matemático do leito de oxidação foi simulado e avaliado nas condições operacionais apresentadas em Almqvist et al. (2008). Ambos os modelos apresentaram bom ajuste aos dados experimentais com erros entre 2 e 11%. Com isso, os dois modelos foram acoplados num código computacional e simulados nas condições operacionais do reator SNOX® mostrado em Schoubye e Jensen (2007). O primeiro leito catalítico teve um incremento na temperatura ao longo do reator de 9°C e a conversão de NO foi de 92%, a região de entrada do primeiro leito foi a região com maior quantidade de sítios catalíticos ocupados pela amônia. Já no segundo leito catalítico a conversão do SO2 foi de 96%. Como parte do estudo de modelagem e simulação do reator, técnicas de análise de sensibilidade global foram aplicadas, determinando-se o grau de dependência de parâmetros específicos sobre: as concentrações de NO, NH3 e SO3, no primeiro leito do reator, e as concentrações de SO2 e SO3 no segundo leito. Determinou-se que dentre os parâmetros avaliados o que teve maior influência sobre as concentrações de saída de ambos os leitos foi o comprimento do leito. A partir do modelo matemático desenvolvido neste trabalho também foram gerados dados para inferir as concentrações de NO e SO3 na saída do reator, que foi realizada através de redes neurais e máquinas de vetor de suporte. Verificou-se que a performance da estimação realizada pelas redes neurais se assemelha a das máquinas de vetor de suporte. / One of the main environmental problems in industrialized countries is related to release into the forming gas environment of acid rain. The amount of greenhouse gases released into the atmosphere is controlled by the environmental legislation, that is becoming increasingly restrictive. Several processes are applied to industry to remove these contaminants from currents resulting from industrial processes. Among these, there is the SNOX® Haldor Topsoe process, which is capable of removing NOx and SOx from industrial emissions, aiming to frame the concentration of these gases within the parameters required by environmental legislation. The removal of these gases is conducted by the process reactor consisting of two catalytic beds distinct in series. The first catalyst bed has a monolithic catalyst structure, in it occurs the reduction reaction of NOx. The second bed has a catalyst with shape of cylindrical rings, in this bed occurs the oxidation of SO2. In this work was modeled and simulated the dynamic behavior of atmospheric emissions abatement reactor in similar operating conditions to a reactor of a SNOX® unit. Each of the catalyst beds, that it make up the reactor, was modeled and validated separately. In the first bed was considered the reactions of reduction of NO and oxidation of SO2, this mathematical model was simulated and evaluated in the operating conditions presented in Tronconni et al. (1998). In the second catalytic bed was considered that only the reaction of oxidation SO2 occurred in the bed, the mathematical model of the oxidation bed was simulated and evaluated in operating conditions presented in Almqvist et al. (2008). Both models showed good fit to the experimental data with error between 2-11%. Thus, the two models had been written in computer code and simulated in reactor operating conditions SNOX® shown on Schoubye and Jensen (2007). The first catalyst bed had an increase in temperature along it of 9 ° C and the conversion of NO was 92%. In the first bed, the inlet region was the region with larger amount of catalytic sites occupied by ammonia. On the second catalytic bed, the SO2 conversion was 96,6%. As part of the modeling and simulation study for reactor the global sensitivity analysis techniques were applied aiming to determine the influence of some parameters over the concentrations of NO, NH3 and SO3 in the bed of catalytic reduction of NO and the concentration SO2 and SO3 in SO2 oxidation bed. From this study it was determined that among the evaluated parameters which it had the greatest influence on the output levels of the first reactor bed was the length of this bed. From the mathematical model developed in this paper we were also generated data to infer the concentrations of NO and SO3 in the reactor outlet, which was performed by neural networks and support vector machines. It was found that the performance of infer carried out by the neural network resembles to the performance of support vector machines.

Melanoidin, a high molecular-weight heterogeneous pollutant in the effluents of molasses-using industries, poses a significant threat to the environment due to its non-biodegradability, unpleasant odour, and harmful effect. Various advanced oxidation processes (AOPs) that produce reactive oxygen species (ROS) are used for the degradation of melanoidins. Heterogeneous photo-Fenton process has emerged as a promising alternative approach in wastewater treatment owing to its enhanced catalytic activity, lower hydrogen peroxide (H2O2) consumption, and reusability of the catalyst. In this work, we investigated the photo-Fenton oxidation of melanoidins using heterogeneous catalyst ZnO@SnOx@nZVI supported on a flexible substrate. The effects of reaction pH, amount of catalyst and H2O2 on color and chemical oxygen demand (COD) removal, as well as the removal kinetics, were studied. It is found that the developed heterogeneous catalyst can lead to 97.3% decolorization of melanoidin (7000 COD) after 4 hours irradiation of simulated sunlight at pH 6 with a much lower dosage of H2O2 than the stoichiometric ratio with respect to COD. The generation of ·OH free radicals and residual H2O2 were monitored to understand the mechanism of melanoidin degradation at near-neutral pH with insufficient H2O2. The findings of this work have significant implications in treatment of non-biodegradable organic pollutants, owing to the advantages in avoiding low pH treatment condition, reducing the cost of H2O2, and enhanced chemical stability of photo-Fenton catalyst. / Melanoidin, en heterogen förorening med hög molekylvikt i avloppsvatten från industrier som använder melass, utgör ett betydande hot mot miljön på grund av dess icke-biologiska nedbrytbarhet, obehagliga lukt och skadliga effekt. Olika avancerade oxidationsprocesser (AOP) som producerar reaktiva syreföreningar (ROS) används för nedbrytning av melanoidiner. Heterogen foto-Fenton-process har framstått som ett lovande alternativ för avloppsrening på grund av dess förbättrade katalytiska aktivitet, lägre väteperoxid (H2O2) förbrukning och återanvändbarhet av katalysatorn. I detta arbete undersökte vi foto-Fenton-oxidationen av melanoidiner med hjälp av heterogen katalysator ZnO@SnOx@nZVI som stöds på ett flexibelt substrat. Effekterna av reaktionens pH, mängden katalysator och H2O2 på färg och avlägsnande av kemisk syreförbrukning (COD), liksom avlägsnandets kinetik, studerades. Det visade sig att den utvecklade heterogena katalysatorn kan leda till 97,3% avfärgning av melanoidin (7000 COD) efter 4 timmars bestrålning av simulerat solljus vid pH 6 med en mycket lågre dosering av H2O2 än det stökiometriska förhållandet med avseende på COD. Generering av ·OH fria radikaler och kvarvarande H2O2 övervakades för att förstå mekanismen för nedbrytning av melanoidin vid nära neutralt pH med otillräcklig H2O2. Resultaten av detta arbete har betydande konsekvenser vid behandling av icke- biologiskt nedbrytbara organiska föroreningar, på grund av fördelarna med att undvika behandlingsförhållanden med lågt pH, minska kostnaden för H2O2 och förbättrad kemiska stabilitet hos foto-Fenton-katalysatorn.