Orientador: Antonio Carlos Luz Lisboa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T15:53:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_GermanGonzalez_M.pdf: 1967268 bytes, checksum: fb1da8c45ce0a2b393f58ef9ab9d72d0 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Os reatores de leito fluidizado são uma das mais importantes tecnologias atuais para processos heterogêneos gás-sólido, tanto catalíticos como não catalíticos. As aplicações industriais mais importantes incluem o craqueamento catalítico na indústria petroquímica, a combustão e/ou gaseificação de carvão, biomassa e resíduos sólidos. Estes são importantes processos para a geração de energia, produção de combustíveis e gás de síntese. Um dos tipos de reatores de leito fluidizado mais relevante é o reator de fluxo ascendente conhecido como riser. Este reator consiste de uma coluna tubular na qual o sólido e o gás escoam co-correntes de forma ascendente. Em comparação com outras tecnologias, o reator riser tem uma importante desvantagem: uma distribuição de tempos de residência variada no reator que reduz a conversão e a seletividade. Recentemente cresceu o interesse por outro tipo de reator gás-sólido circulante que possui melhor desempenho que o reator riser. Neste tipo de reator, conhecido como downer, por oposição ao riser, o escoamento co-corrente gás-sólido ocorre de forma descendente, o que lhe outorga características fluidodinâmicas que se assemelham mais ao escoamento tipo pistão e permitem um melhor controle da conversão, da seletividade e da desativação. O objetivo deste trabalho é estudar a simulação de reatores gás-sólido tipo downer, incorporando modelos fluidodinâmicos com modelos de engenharia das reações químicas e catalíticas. Desenvolve-se, de forma geral, a modelagem dos diferentes fenômenos fluidodinâmicos, físico-químicos e catalíticos que ocorrem no reator e são propostos algoritmos de solução para diferentes situações. Posteriormente, aplica-se o modelo proposto do reator downer ao estudo de um caso industrial: o craqueamento catalítico. Os resultados mostram um enfoque geral aplicável para a modelagem e simulação de sistemas de reações gás-sólido em fluxo descendente. As simulações do processo industrial de craqueamento catalítico revelam que o reator tipo downer apresenta características de desempenho que o fazem superior ao reator tipo riser convencional. / Abstract: The fluidized bed reactor is one of the most important technologies for gas-solid heterogeneous operations, considering catalytic or non catalytic processes. The most important industrial applications include catalytic cracking, coal combustion and biomass combustion. The most relevant fluidized bed reactor is the ascendant flow reactor, which is known as riser. The riser reactor consist of a tubular column in which the solid and the gas flow cocurrently upward. The riser reactor has as main disadvantage a wide residence time distribution, which reduce the conversion and the selectivity. Recently, it has grown the interest in a new type of gas-solid circulating reactor with a better performance than the riser which is known as downer. In this reactor the gas and the solid flow cocurrently downward, creating hydrodynamic features comparable to a plug flow reactor and allowing a better control over the conversion, the selectivity and the deactivation. This work regarded it had been studied the simulation of the gas-solid downer reactor, including hydrodynamic models and models from the chemical reaction engineering. It was developed in a general way the modelling of the hydrodynamic, physical chemical and catalytic phenomena occurring in the reactor. Algorithms were proposed to solve of different simulation cases. The proposed model of the downer reactor was used in the studying of one industrial case: the catalytic cracking. The results show a general approach which is applicable for modelling and simulation of gas-solid reactive system with descendent flow. The simulations of the catalytic cracking show that the downer reactor has features that make it perform better than the conventional riser reactor. / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Wilson de Figueiredo Jardim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:13:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fidelis_CarlosHenriquedeVasconcelos_M.pdf: 5748636 bytes, checksum: f1bb82d25e16ee9e8de093bbecb41629 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

CAICYT, proyecto de investigación nº 955/84

CAICYT (proyecto 955/84)

Orientador: Laércio Ender. / Coorientadores: Vanderleia Botton, Dilamara Riva Scharf. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Henry França Meier. / Coorientador: Jonathan Utzig. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Este trabalho avalia por meio de um IEV - Inventário de Emissão Veicular, a contribuição dos veículos automotores na poluição do ar, nos municípios de Sorocaba e Votorantim, dando ênfase às suas características de frota e posição geográfica, seus impactos, quantificação e qualificação de emissão de poluentes, através de experimentos com a utilização de diesel metropolitano - B2 e biodiesel - B100 (soja), como combustível nos veículos equipados com motores de ignição por compressão (motor diesel), em substituição total ou parcial ao diesel existente no mercado nacional e a utilização de gasolina padrão da Petrobrás e de AEHC - ácool etílico hidratado combustível em veículos flex equipados com motores de ignição por centelha (motor ciclo Otto), sem os conversores catalíticos, buscando identificar as condições mais próximas da realidade da manutenção da frota. Para este trabalho, considera-se que os poluentes de interesse são o monóxido de carbono (\'C\'O\'), os hidrocarbonetos (\'H\'C\'), os óxidos de nitrogênio (\'N\'O IND.X\'), dióxido de carbono (\'C\'O IND.2\'), hidrocarbonetos sem metano (\'N\'M\'H\'C\'), aldeídos, formaldeídos e acetaldeídos. A análise dos dados obtidos nos experimentos, sem a utilização de conversor catalítico, utilizando gasolina padrão e AEHC - álcool etílico hidratado combustível, com relação aos limites L-4 do Proconve, demonstrou que os fatores de emissão (FE) obtidos, com gasolina padrão, resultaram em aumento em torno de 184% para \'C\'O\', 167% para \'H\'C\', 680% para \'N\'O IND.X\', 468% para \'N\'M\'H\'C\' e 23% para aldeídos, já para os FE obtidos com AEHC - álcool etílico hidratado combustível, resultaram em aumento em torno de 150% para \'C\'O\', 138% para \'H\'C\', 330% para \'N\'O IND.X\', 434% para \'N\'M\'H\'C\' e 405% para aldeídos. A simulação das emissões da frota real de modelos ciclo Otto e diesel em estudo sem a utilização de conversores catalíticos, ou seja, para 317.539 veículos, sendo 75.294 movidos à AEHC - álcool etílico hidratado combustível, 157.694 movidos à gasolina padrão, 16.042 movidos à biodiesel metropolitano B2, 64.730 tipo motocicletas movidas à gasolina, excluindo-se 3.779 veículos diversos entre reboques e semi-reboques, foi constatado que, as emissões totais seriam de 21.628,525 t/ano de \'C\'O\', 3.011,947 t/ano de \'H\'C\', 5.321,934 t/ano de \'N\'O IND.X\', 540.500,022 t/ano de \'C\'O IND.2\', 2.660,792 t/ano de \'N\'M\'H\'C\', 89,253 t/ano de formaldeídos, 138,565 t/ano de acetaldeídos e 227,818 t/ano de aldeídos. A simulação das emissões da frota real de modelos ciclo Otto e diesel em estudo sem a utilização de conversores catalíticos, ou seja, para 317.539 veículos, sendo 75.294 movidos à AEHC - álcool etílico hidratado combustível, 157.694 movidos à gasolina padrão, 16.042 movidos à biodiesel B100, 64.730 tipo motocicletas movidas à gasolina, excluindo-se 3.779 veículos diversos entre reboques e semi-reboques, foi constatado que, as emissões totais seriam de 21.628,425 t/ano de \'C\'O\', 3.011,947 t/ano de \'H\'C\', 5.302,977 t/ano de \'N\'O IND.X\', 540.875,538 t/ano de \'C\'O IND.2\', 2.660,792 t/ano de \'N\'M\'H\'C\', 91,039 t/ano de formaldeídos, 138,828 t/ano de acetaldeídos e 229,868 t/ano de aldeídos. Os resultados obtidos durante os experimentos, demonstram que uma manutenção inadequada, torna ineficaz qualquer ganho ambiental obtido, tendo em vista a crescente ampliação da frota existente, baseada em políticas públicas equivocadas, as quais, continuam a incentivar a aquisição de veículos particulares em detrimento do sistema de transporte público, o qual continua ineficiente, além de caro para os padrões econômicos da população. / This study evaluates by means of a IEV - inventory of vehicle emission to propagate, the contribution of motor vehicles in air pollution in the cities of Sorocaba and Votorantim, of the emphasis to the characteristics of the fleet and the geographic position of these cities, to the impacts of these characteristics, the quantification and qualification of the emission of pollutants, through experiments with the use of diesel metropolitano - B2 and biodiesel - B100, as combustible in vehicles equipped with engines of ignition for compression (motor diesel), in total or partial substitution to existing diesel in national market, and gasoline standard of Petrobras and AEHC - combustible hidrated ethyl alcohol and its mixtures in equipped vehicles flex with engines of ignition for flash (cycle Otto motor), without the catalytic converters; searching to identify the conditions next to the reality of the maintenance of the fleet. For this work, it is considered that the interest pollutants are the carbono monoxide (\'C\'O\'), hidrocarbons (\'H\'C\'), the nitrogen oxides (\'N\'O IND.X\'), carbono dioxide (\'C\'O IND.2\'), non-methane hydrocarbons (\'N\'M\'H\'C\'), aldehydes, formaldehydes and acetaldehydes. The analysis of the data gotten in the experiments, without the use of catalytic converter, using gasoline standard and AEHC - hydrated ethilic alcohol, with regard to the L-4 limits of the Proconve, demonstrated that the factors of emission (FE) gotten, with gasoline standard, had resulted in increase around 184% for \'C\'O\', 167% for \'H\'C\', 680% for \'N\'O IND.X\', 468% for \'N\'M\'H\'C\' and 23% for aldehydes, already for the FE gotten with AEHC, had resulted in increase around 150% for \'C\'O\', 138% for \'H\'C\', 330% for \'N\'O IND.X\', 434% for \'N\'M\'H\'C\' and 405% for aldehydes. The simulation of the emissions of the real fleet of models cycle Otto and diesel in study without the use of catalytic converters, that is, for 317.539 vehicles, being 75.924 moved to the AEHC, 157.694 moved by gasoline, 16.042 moved by the metropolitan biodiesel B2, 64.730 type motorcycles moved by the gasoline, abstaining itself 3.779 diverse vehicles between tows and semitrailers, was evidenced that, the total emissions would be of 21.628,525 tons per year (tpy) of \'C\'O\', 3.011,947 tpy of \'H\'C\', 5.231,934 tpy of \'N\'O IND.X\', 540.500,022 tpy of \'C\'O IND.2\', 2.660,792 tpy of \'N\'M\'H\'C\', 89,253 tpy of formaldehyde, 138,565 tpy for acetaldehyde and 227,818 tpy for aldehyde. The simulation of the emissions of the real fleet of models cycle Otto and diesel in study without the use of catalytic converters, that is, for 317.539 vehicles, being 75.294 moved by the AEHC, 157.694 moved by gasoline, 16.042 moved by the biodiesel B100 from syo bean oil, 64.730 type motorcycles moved by the gasoline, abstaining itself 3.779 diverse vehicles between tows and semitrailers, was evidenced that, the total emissions would be of 21.628,425 tpy of \'C\'O\', 3.011,947 tpy of \'H\'C\', 5.302,977 tpy of \'N\'O IND.X\', 540.875,538 tpy of \'C\'O IND.2\', 2.660,792 tpy of \'N\'M\'H\'C\', 91,039 tpy of formaldehyde, 138,828 tpy for acetaldeíhyde and 229,868 tpy for aldehydes. The results obtained during the experiments show that inadequate maintenance, makes ineffective any environmental gains achieved, with a view to increasing expansion of the existing fleet, based on misguided public policies, which continue to encourage the purchase of cars at the expense of public transport system, which remains inefficient, and expensive for the economic standards of the population.

Este trabalho teve o objetivo de verificar a existência de correlação entre as concentrações de amônia no município de São Paulo e as concentrações dos poluentes regulamentados associados à emissão veicular. Foi testada a correlação estatística entre as concentrações de amônia e os seguintes parâmetros: fumaça, partículas inaláveis finas, monóxido de carbono, dióxido, monóxido e óxidos de nitrogênio; temperatura e umidade relativa do ar. Os dados utilizados foram fornecidos pela CETESB e medidos na Estação Pinheiros no período de abril/12 a setembro/13. Os resultados obtidos nas análises foram que as concentrações diárias de amônia variaram de 1,3 g/m³ (limite de detecção do método) a 40,0 g/m³, sendo que a média aritmética das concentrações desse período foi de 14,3 g/m³ ± 9,5 g/m³ e a mediana de 14,1 g/m³. Esse valor de média é muito próximo às encontradas em Santiago, Roma, Cidade do México, Pequim e Xian, e os maiores valores diários de amônia foram observados entre novembro/2012 e fevereiro/2013 e as concentrações médias por dia da semana apontaram uma variação entre 12,1 g/m³ a 19,0 g/m³, sendo que a maior média foi observada no domingo. Na comparação com os poluentes atmosféricos, foram observadas algumas tendências de comportamento semelhantes em determinados períodos, porém as correlações foram muito fracas. Com relação aos parâmetros meteorológicos, observou-se que quando ocorreu a máxima de temperatura, o valor de concentração de amônia também foi elevado, porém nos dias em que as concentrações de amônia foram mais altas, as máximas de temperatura não foram as mais elevadas. A correlação encontrada entre a amônia e temperatura foi muito fraca e nos dias com os maiores percentuais de umidade relativa do ar apresentaram valores baixos de concentração de amônia. Não foi possível identificar correlação significante entre concentrações de amônia em relação aos demais poluentes atmosféricos de influência veicular e aos parâmetros meteorológicos temperatura e umidade relativa do ar. Portanto, para o período estudado, as emissões veiculares não influenciaram as concentrações de amônia presentes na região de estudo. Assim, sugere-se o prosseguimento do monitoramento de amônia no ar e estudos posteriores, tendo em vista o aumento de veículos com catalisadores veiculares que podem ocasionar emissão de amônia. / The general objective of this study was to verify the existence of correlation between the ammonia concentrations in São Paulo city and the concentrations of regulated pollutants associated with vehicle emissions. The concentration of air pollutants: black smoke, fine particulate matter, carbon monoxide and nitrogen dioxide, monoxide and oxides; temperature and relative humidity were statistically tested. CETESB measured the pollutants data at Pinheiros Station from April/12 to September/13. The daily ammonia concentrations ranged from 1.3 g/m³ (method detection limit) to 40.0 g/m³ and the average concentrations of this period was 14.3 g/m³ ± 9.5 g/m³ and the median 14.1 g/m³. This average value is very close to those found in Santiago, Rome, Mexico City, Beijing and Xi\'an, the largest daily ammonia values were observed between November/2012 and February/2013, and the average concentrations by day of week pointed a variation between 12.1 to 19.0 g/m³. The highest average was observed on Sunday. In the comparison between the atmospheric pollutants and air temperature and humidity some similar trends behavior were observed in certain periods, but the correlations were very weak. It was not possible to identify a significant correlation between ammonia concentration with air pollutants vehicular influence and meteorological parameters temperature and relative humidity. Therefore, for the period studied, vehicle emissions did not affect the concentrations of ammonia present in the study area. It is suggested to continue the monitoring of ammonia in the air and further studies due to the increase of vehicles equipped with catalysts, which can cause emission of ammonia.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3781.pdf: 6243852 bytes, checksum: de980a103652d1661d6344b86c6efb74 (MD5) Previous issue date: 2011-05-09 / The erosion wear is a mechanism that results in the removal of material from the surface by erosive particles. In some applications, such as calciners used in the aluminum industry and risers of the petrochemical industry, the erosive wear is one of the most critical problems of the refractory lining. Since they are equipments used in the critical phases of these industries production process, needs of long maintenance stops can severely impact their productive process, resulting in significant financial losses. Aiming to maximize the periods in which maintenance calls are not required, refractory materials qualifications are periodically performed in order to help on selecting the highest performance materials. However, even though the service temperatures for these applications are usually high, nowadays the erosion tests are performed only at room temperature in these qualification processes. Additionally, it uses a correlation that assumes that a higher hot modulus of rupture will result in a higher erosive resistance, in the same temperature range. Thus, aiming to reproduce the operation conditions in a more realistic way, the main goal for the present work (which was conducted in partnership with Alcoa and Petrobras) was to enhance the operation of the hot erosion equipment previously developed by other members of GEMM/UFSCar (Materials Microstructure Engineering Group), by making adjustments on its initial design. This enhancement resulted in the development of a calibration methodology for the equipment and the elaboration of a standard procedure for hot erosion tests. And finally, refractory materials were characterized and the results indicated that, for the analyzed materials, the erosive behavior varies as function of the temperature and that there is not always a linear correlation between erosion resistance and the other properties analyzed. / O desgaste por erosão se trata de um mecanismo que resulta na remoção de material da superfície por partículas abrasivas. Em algumas aplicações, como em calcinadores usados na indústria do alumínio e em risers da indústria petroquímica, o desgaste erosivo é uma das solicitações mais críticas do revestimento refratário. Como se tratam de equipamentos usados em etapas fundamentais dos processos de produção dessas indústrias, eventuais necessidade de paradas prolongadas para manutenção podem comprometer os respectivos ciclos produtivos, resultando em significativas perdas financeiras. Visando maximizar o intervalo de tempo entre a necessidade de paradas, periodicamente são realizados processos de qualificação de materiais refratários com o intuito de auxiliar na escolha de materiais com maior desempenho. Entretanto, apesar de, para as aplicações em questão, as temperaturas de serviço serem elevadas, atualmente, nesses processos de qualificação, os ensaios de erosão são realizados somente à temperatura ambiente. Adicionalmente, é usada uma correlação suposta pelos pesquisadores na qual um maior módulo de ruptura a quente resulta em uma maior resistência a erosão na mesma faixa de temperatura. Assim, buscando reproduzir de forma mais realística as condições de operação, o presente trabalho, realizado em parceria com a Alcoa e a Petrobrás, teve como objetivo principal aperfeiçoar o funcionamento do erosímetro a quente previamente desenvolvido por outros membros do GEMM/UFSCar (Grupo de Engenharia e Microestrutura de Materiais), por meio de ajustes no seu projeto inicial. Esse aperfeiçoamento resultou no desenvolvimento de uma metodologia de calibração do equipamento e na elaboração de um procedimento padrão para ensaios de erosão a quente. A seguir, materiais refratários foram caracterizados e os resultados mostraram que, para os materiais analisados, o comportamento erosivo varia em função da temperatura e que nem sempre há uma correlação linear entre resistência a erosão e as outras propriedades analisadas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4445.pdf: 6135592 bytes, checksum: 9a1ebffa2ca083786400ffa973e8b424 (MD5) Previous issue date: 2012-04-27 / Universidade Federal de Sao Carlos / Due to their potential as acid catalyst and hydrothermal stability, USY, ZSM-5 and modernite zeolites are widely used in several processes of petroleum refining and petrochemical industries. With the discovery of new reserves in Brazil, the petroleum industry must adequate its technology to be able to process heavy oil fractions and satisfy the increased demand for more valuable derivatives (gasoline, diesel and olefins). To achieve this, a better performance of such zeolites needs to be reach by improvement of the active sites accessibility and/or diminishing the diffusion path inside of their microporous system. In this context, the objective of this research was to synthesize ZSM-5 zeolites with hierarchical pore structure and evaluate their potential as acid catalyst in the cracking of hydrocarbons, using cyclohexane as model molecule. In the synthesis of these materials, Black Pearls 2000 carbon and an organosilane surfactant molecule were employed as structure-directing agent for mesopores formation. Zeolites were characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, nitrogen physisorption, small-angle X-ray scattering, scanning electron microscopy, nuclear magnetic resonance of 27Al nucleus, Fourier transformed infrared spectroscopy and ammonium temperature programmed desorption. The properties and acid activity of the synthesized zeolites were compared with a ZSM-5 zeolite without mesopores. The results revealed that the used synthesis methodologies were effective in the formation of crystals of ZSM-5 zeolite containing the intrinsic micropores of the MFI structure combined with the presence of intracrystalline mesopores. The Black Pearls 2000 carbon generated mesopores that were an inverse replica of the carbon particles with an average diameter of 12 nm and the amphiphilic surfactant mesopores with diameters of about 4 nm. The cracking of cyclohexane showed that the solids with hierarchical structure of pores preserved the acid potential of ZSM-5 zeolites, with all the micro-mesoporous zeolites presenting similar catalytic behaviour related with the yield and selectivity in the considered reaction. Other hand, the presence of mesopores favoured the formation of products resulting from isomerization and hydrogen transfer reactions. / Devido ao seu potencial como catalisador ácido e estabilidade hidrotérmica, as zeólitas USY, ZSM-5 e mordenita são utilizadas em diversos processos no refino de petróleo e em petroquímica. Com a descoberta de novas jazidas no Brasil, a indústria do petróleo deve se adequar tecnologicamente para ter capacidade de processar frações pesadas e atender o aumento da demanda por derivados de maior valor agregado (gasolina, diesel e olefinas). Para isso, um desempenho mais eficiente no uso dessas zeólitas pode ser alcançado melhorando a acessibilidade aos sítios ativos e/ou reduzindo o caminho difusional no interior do seu sistema microporoso. Nesse contexto, o objetivo do estudo foi sintetizar zeólitas ZSM-5 com estrutura hierárquica de poros e avaliar seu potencial como catalisador ácido por meio do craqueamento de cicloexano, utilizado como molécula modelo. Na síntese desses materiais foram utilizados o carbono Black Pearls 2000 e uma molécula surfactante organossilano, como agentes direcionadores da formação de mesoporos. As zeólitas foram caracterizadas por difração de raios X, fisissorção de nitrogênio, espalhamento de raios X a baixos pequenos, microscopia eletrônica de varredura e transmissão, ressonância magnética nuclear do núcleo 27Al, fluorescência de raios X, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier e dessorção de amônia a temperatura programada. As propriedades e atividade ácida das zeólitas sintetizadas foram comparadas às de uma zeólita ZSM-5 isenta de mesoporosidade. Os resultados revelaram que as metodologias de síntese foram efetivas na formação de cristais de zeólita ZSM-5 contendo a microporosidade intrínseca da estrutura MFI combinada à presença intracristalina de mesoporos. O carbono Black Pearls 2000 gerou mesoporos que foram uma replica inversa das partículas desse material com diâmetro médio de 12 nm e o surfactante anfifílico mesoporos com diâmetros em torno de 4 nm. O craqueamento de cicloexano mostrou que os sólidos com estrutura hierárquica de poros mantiveram o potencial ácido de zeólitas ZSM-5, sendo os rendimentos e seletividades dessa reação similares para todas as zeólitas micro-mesoporosas sintetizadas. A presença de mesoporos favoreceu, entretanto, a formação de produtos resultantes de isomerização e transferência de hidrogênio.