Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1801.pdf: 7196962 bytes, checksum: d8036f105e4f745f6d5cca6487bfd320 (MD5) Previous issue date: 2008-04-04 / Universidade Federal de Minas Gerais / The use of zeolites in the cracking of hydrocarbons is limited because the molecules higher than 0.74 nm do not diffuse in their micropores. In the other hand, molecular sieves as MCM-41, MCM-48 ou SBA-15, whose diameters are up 10 nm for the two formers and up to 30 nm for the last, have low hydrothermal stability and catalytic activity. To overcome those limitations, many studies are devoted to prepare materials, which can combine the high activity of zeolites with the better accessibility of the mesoporous materials. Among the possible methods, the synthesis of zeolites in confined spaces (nanocasting) it is seem as a powerful alternative. In this method: 1) a mesoporous or non-porous silica is impregnated with an organic compound, which act as a carbon precursor, after being carbonized; 2) the porous carbon is subsequently obtained by treatment with hydrofluoric acid or alkaline hydroxides; 3) the porous of the carbon are filled with the zeolite synthesis gel, which is formed after crystallization; 4) finally, the mold of the carbon and the template of the zeolite microstructure are eliminated by calcination. In the present work, it was used the above described method for the synthesis of nanocasting ZSM-5 zeolites using porous carbon, which were prepared from non-porous or mesoporous silica moulds (MCM-41, MCM-48 e SBA-15). The XRD of the prepared zeolites did not show diffraction peaks in the low angle region (< 5°2&#952;), showing that the inverse replica of the mesoporous silicas was not obtained. However, the nitrogen sorption measurements evidenced the presence of mesoporous, which resulted from the carbon nanotubes occluded during the ZSM-5 crystals formation. The mesopores observed in the Znp, nanocast from non-porous silica, were attributed to the inter-crystalline spaces generated by the agglomeration of ZSM-5 nanocrystals. The mesoporous formation in the ZSM-5 zeolites during the crystallization in a confined space (nanocating) was considerately favored by the ageing of the synthesis gel at the laboratory temperature and without stirring. That procedure allows the preparation at 180 °C of ZSM-5 zeolites with high crystallinity and in a lower time. Nevertheless, as verified by 27Al-NMR, the aluminum was incorporated partially in the zeolite microstructure, remaining as alumina in the crystal surface, which leads to a lower activity in the n-decane cracking when compared with a conventional ZSM-5 zeolite with a similar Si/Al ratio. / A utilização de zeólitas no craqueamento de hidrocarbonetos é limitada devido a não permitir a difusão de moléculas de tamanho maior que o diâmetro de seus microporos (< 0,74 nm). Por outro lado, as peneiras moleculares mesoporosas, como a MCM-41, MCM-48 ou SBA-15 com diâmetro de poros de até 10 nm, no caso das duas primeiras, e de até 30 nm no caso da última, possuem baixas estabilidade hidrotérmica e atividade catalítica. Para superar essas restrições, estuda-se a preparação de materiais que combinem a elevada atividade catalítica das zeólitas com a melhor acessibilidade dos materiais mesoporosos. Dentre os métodos possíveis, a síntese de zeóltas em espaço confinado (nanomoldagem), surge como uma potencial alternativa. Nessa técnica: 1) uma silica mesoporosa ou não porosa é impregnada com um composto orgânico precursor de carbono, sendo o sólido posteriormente carbonizado; 2) o carbono poroso é obtido após dissolução da sílica com ácido fluorídrico ou hidróxidos alcalinos; 3) os poros do carbono são preenchidos com o gel de síntese da zeólita, a qual se forma após cristalização; 4) finalmente o molde de carbono e o agente direcionador da microestrutura são eliminados via calcinação. No presente trabalho, utilizou-se a técnica descrita para a síntese de zeólitas ZSM-5 nanomoldadas em carbonos porosos, os que foram obtidos utilizando como molde sílicas não porosas ou mesoporosas (MCM-41, MCM-48 e SBA-15). Os difratogramas de raios X das zeólitas preparadas não apresentaram picos de difração em ângulos menores que 5°(2&#952;), mostrando que o ordenamento das fases mesoporosas não foi replicado, porém, os resultados de fisissorção de nitrogênio indicaram a presença de mesoporos, sugerindo que nanotubos de carbono formados nos mesoporos dos moldes de sílica foram ocluídos nos cristais da ZSM-5. Os mesoporos observados nas zeólitas Znp, nanomoldadas em carbono obtido da sílica não porosa, foram atribuídos aos espaços intercristalinos resultantes do empacotamento de cristais nanométricos da zeólita ZSM-5. A formação de mesoporos nas zeólitas ZSM-5 durante o processo de cristalização em espaço confinado (nanomoldagem) foi consideravelmente favorecida pelo envelhecimento do gel de síntese à temperatura ambiente e sem aplicação de agitação. Esse procedimento permitiu a obtenção a 180 °C de zeólitas com alta cristalinidade e em menor tempo de cristalização. Entretanto, como verificado por 27Al-RMN, o alumínio foi incorporado parcialmente na estrutura da zeólita, permanecendo como alumina na superfície dos cristais, o que provocou menor atividade para o craqueamento de n-decano quando comparado com uma zeólita ZSM-5 convencional com relação Si/Al próxima.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4360.pdf: 7212224 bytes, checksum: 710c4dcdcee04da2d2dac142c9fe7866 (MD5) Previous issue date: 2012-03-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / The need to develop a catalyst capable of processing heavy oil fractions, which is extracted from deeper wells, is essential. This concern has become more remarkable with the discovery of new oil fields in Brazil. This expectation, which will sustain the country's independence concerning to the production of oil and its derivatives, has led to profound changes in the scientific and technological strategies of Petrobras, in order to provide the necessary knowledge for the processing and production of Petroleum derivatives, attending the various quality and environmental constraints, as well as provide raw material for the growing demand of the petrochemical industry. In this complex context, the study of catalysts for obtaining light hydrocarbons by cracking of heavy fractions of petroleum became an important strategy. The zeolites used in this process, in despite of be very actives, have restrictions regarding to internal diffusion of bulky molecules, which must be overcome. The present research is inserted in this background. The studies were directed in a first step to check the activity and selectivity of acid zeolites in the cracking of cyclohexane, used as a model molecule. The evaluation of H-ZSM-5, H-mordenite, H-Ferrierite, H-Beta and USY, showed that the activity was greatly influenced by the number of external sites and the great potential of the H-Beta zeolite to be applied in naphthenic cracking, because it showed high activity and a better yield to light olefins than USY zeolite, used commercially. The H-ZSM- 5 zeolite confirmed their high potential as catalyst for this process. The cracking of cyclohexane on the H-zeolites also showed the influence of the external sites. Expecting to overcome the diffusional limitations in microporous commented above, in a second step, the study was focused on the preparation of solids containing micro and mesoporous. The method of nanoclusters ZSM-5 zeolite aggregation in a mesostructure matrix was used, resulting in a solid composed by a segregated material of MCM-41 and ZSM-5, but with high catalytic potential. In the materials characterization were used X-ray diffraction (XRD) at low and wide angles, scanning electron microscope (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), temperature-programmed desorption of NH3 (TPD-NH3), N2 Physisorption and nuclear magnetic resonance of Al27 (NMR Al27). / A necessidade de se desenvolver catalisadores com capacidade para o processamento de frações pesadas do petróleo, o qual é extraído de poços cada vez mais profundos, é crucial. Esta preocupação tem se tornado mais acentuada com a descoberta de novas jazidas de petróleo no Brasil. Tal expectativa, que sustentará a independência do país em relação à produção de petróleo e seus derivados, vem produzindo profundas mudanças nas estratégias científico-tecnológicas da Petrobras, no sentido de dotar a empresa do conhecimento necessário para o processamento e produção de derivados de petróleo que atendam as diversas restrições de qualidade e ambientais, assim como de fornecer matérias prima para a crescente demanda do setor petroquímico. Nesse complexo contexto, o estudo de catalisadores para a obtenção de hidrocarbonetos leves através do craqueamento de frações pesadas de petróleo, reveste-se de uma importância estratégica. As zeólitas utilizadas nesse processo, apesar de serem muito ativas, possuem restrições referentes à difusão interna de moléculas volumosas, que precisam ser superadas. É nesse cenário que se insere a presente pesquisa. Os estudos foram dirigidos numa primeira parte a verificar a atividade e seletividade de zeólitas ácidas no craqueamento de cicloexano, utilizado como molécula modelo. Os resultados da avaliação das zeólitas H-ZSM-5, H-Mordenita, H-Ferrierita, H-Beta e USY, mostraram o grande potencial da zeólita H-Beta para ser aplicada no craqueamento de hidrocarbonetos naftênicos, pois apresentou um rendimento a olefinas leves superior ao da zeólita USY, utilizada comercialmente. A zeólita H-ZSM-5, por outro lado, ratificou seu alto potencial como catalisador para esse processo. O craqueamento de cicloexano sobre as H-zeólitas consideradas mostrou, também, que a atividade foi muito influenciada pelos sítios externos. Com a expectativa de superar as limitações para a difusão em microporos acima comentada, numa segunda etapa, o estudo se concentrou na preparação de sólidos contendo micro e mesoporos. Foi utilizado o método de agregação de nanoclusters de zeólita ZSM-5 em uma matriz mesoestruturada, que resultou num material composto por partículas segregadas de MCM-41 e ZSM-5, porém com grande potencial catalítico. Na caracterização dos materiais foram utilizadas Difratometria de raios X em pequenos e grandes ângulos, Microscopia Eletrônica de Varredura, Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X, Termodessorção Programada de Amônia, Fisissorção de N2 e Ressonância Magnética Nuclear de 27Al.

Submitted by Deyse Queiroz (deysequeirozz@hotmail.com) on 2018-05-16T14:53:03Z No. of bitstreams: 1 POTÍ OLIVEIRA CORTÊZ DOSTA - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2015..pdf: 1109832 bytes, checksum: b9946c27427ba9fe3bba90b7b91d41cd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-16T14:53:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 POTÍ OLIVEIRA CORTÊZ DOSTA - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2015..pdf: 1109832 bytes, checksum: b9946c27427ba9fe3bba90b7b91d41cd (MD5) Previous issue date: 2015-07 / Em busca de alternativas para o aproveitamento de resíduos do abate animal foi estudado um protótipo de reator contínuo de custo-benefício acessível para uso popular na agroindustrial local, com fins de produzir biocombustível líquido. Bem como, avaliação experimental por meio deste aproveitamento com o sebo, adquirido nos abatedouros públicos e caseiros de Catolé do Rocha-PB, utilizando dois tipos de métodos, a saber: hidroesterificação e craqueamento térmico catalítico. O sistema foi construído em escala de laboratório, composto por materiais metálicos de aço inox e algumas conexões de silicone. O sistema foi composto por reator, trocador de calor e uma bomba periférica comercial de 1/4CV. O aquecimento foi efetuado por chama a gás, o fluxo, a temperatura e pressão foram monitoradas. O reator foi manufaturado resultando em um volume de 687,22 mL. A avaliação experimental do sistema proposto foi realizada introduzindo gordura animal, a qual foi extraída do sebo por duas técnicas, chapa elétrica e autoclave, buscando investigar o melhor rendimento. A autoclave foi mais significativa (75,7%). Posteriormente, a síntese do biocombustível com o método da hidroesterificação adotando o referido sistema, apresentou não conformidade operacional na conexão da saída do reator, visto que estas foram rompidas, devido à formação de vapor internamente, ocasionando retorno da mistura aquecida para a conexão com a bomba periférica. Esperava-se atingir temperatura de 260 ºC e pressão de 3bar, mas não foram atingidas. A segunda tentativa foi realizada buscando se atingir 200 ºC a 2bar, porém aos 157 ºC houve nova formação de refluxo. Diante deste fato, o sistema foi modificado, entre o reator e o trocador de calor a fim de se realizar um craqueamento termocatalítico, utilizando dois tipos de catalisadores independentemente, o carbonato de cálcio e a ferrita de níquel. Adotou-se a razão de 1:10 de catalisador/gordura injetados no sistema, pressão ambiente e temperatura acima de 600 ºC. Este método revelou bom funcionamento para o sistema idealizado, mas, ainda necessita ser aprimorado, em virtude do rendimento do bio-óleo ter sido inferior ao citado em literatura. Comparando a síntese entre os catalisadores o bio-óleo de carbonato de cálcio obteve melhor rendimento (49,51%), menor índice de acidez (1,45 mgKOH/g) porém o perfil térmico sugeriu maior presença de ácidos graxos combinados, moléculas de diacilglicerídeos e triacilglicerídeos. Já com ferrita de vii níquel teve menor rendimento 32,22%, maior índice acidez (5,36 mgKOH/g) e perfil térmico característico de apenas uma decomposição térmica sugerindo uma melhor ação catalítica. Ambos os bio-óleos apresentaram índice de acidez acima das normas da ANP. / In search of alternatives to recovery waste to animals slaughter, was studied a prototype of affordable continuous reactor for public use and local agribusiness, for purposes of producing liquid biofuels. As well, through the experimental evaluation of tallow use, acquired in public and homemade slaughterhouses Catolé Rocha-PB, using two types of methods, namely: hidroesterification and catalytic thermal cracking. The system was built on a laboratory scale, composed of metallic materials of stainless steel and some silicone connections. The system is composed of reactor, heat exchanger and pumps a commercial peripheral 1/4CV. Heating was affected by flame gas, and both flow with temperature and pressure were monitored. The reactor was manufactured resulting in a volume of 687.22 mL. The experimental evaluation of the system was carried out by introducing animal fat, which was extracted from tallow by two techniques, plates and autoclave techniques in order to investigate the best performance. The autoclave was more significant (75.7%). Thereafter, the biofuels synthesis was performed in the system, initially with the method of hidroesterification, in which one cannot observe operating line of the system, the reactor outlet connection, since these were broken due to formation of steam internally, causing returning the mixture heated for connecting to peripheral pump. Was expected reach 260 °C temperature and 3bar pressure, without success. A second attempt was carried out in order to achieve 2bar to 200 ºC, but at 157 ºC was new line of reflux. Given this fact, the system was modified between the reactor and the heat exchanger in order to hold a thermo catalytic cracking using two types of catalysts, independently, calcium carbonate and nickel ferrite. Adopted the ratio of 1:10 catalyst/fat injected into the system, ambient pressure and temperature above 600 °C. This method showed good run for the idealized system, but still needs to be improved since the yield of bio-oil was lower than that cited in the literature. Comparing the synthesis of the catalysts as calcium carbonate bio-oil obtained better yield (49.51%), acidity index (1.45 mgKOH/g), however the thermal profile suggested greater presence of fatty acids combined, diacilglicerídeos and triacilgerídeos molecules. Already with nickel ferrite had lower yield (32.22%), higher acidity index (5.36 mgKOH /g) and ix characteristic thermal profile of just one thermal decomposition suggesting a better catalytic action. Both bio-oils had acidity index above the standard of the ANP.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T14:16:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_PleycienneTrajano_M.pdf: 6676447 bytes, checksum: 6c29c9cac1ca3769c0c23d1c86851348 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Por representar um importante processo de conversão da indústria petroquímica, o craqueamento catalítico é um dos processos de conversão mais estudados. Nele, moléculas de alto peso molecular são quebradas em moléculas com menor peso molecular, obtendo-se assim produtos economicamente mais desejáveis. Os estudos do processo, de sua modelagem matemática e dos seus sistemas de controle, podem garantir o conhecimento necessário para alcançar condições operacionais ótimas que levem à máxima conversão da carga. Neste contexto, este trabalho teve como objetivos: a pesquisa e utilização de uma modelagem matemática para o conversor FCC (Fluid Catalytic Cracking); o estudo do processo sob influência de um controlador PID clássico, muito utilizado em refinarias; a estruturação de uma rede neural artificial (RNA) e o seu posterior uso como modelo interno de um controlador avançado tipo preditivo desenvolvido a partir dos estudos feitos no processo de craqueamento catalítico. Em paralelo, foi cirada uma ferramenta de simulação que possibilitou o meio mais amigável e prático para realização de todas as simulações necessárias para o desenvolvimento do presente trabalho. O FCCGUI (Fluid Catalytic Cracking Graphical User Interface), nome dado ao simulador, proporciona a escolha de parâmetros de simulação, diferentes estruturas de controle (PID, DMC e MPC - baseado em redes neurais), a visualização de diferentes variáveis manipuladas, controladas e sinais de válvulas e facilidades para perturbar o sistema. Através das simulações foi possível acompanhar o comportamento das variáveis de processo em diferentes condições testadas, realizar a estruturação da rede neural e obter as respostas das variáveis controladas para os dois tipos de controladores estudados. Os resultados obtidos foram bastante satisfatórios, visto que a modelagem matemática escolhida representa bem o sistema e o controlador MPC-Neural desenvolvido se mostrou eficiente, por conseguir manter o processo estável e próximo ao set point, mesmo após a aplicação de perturbações no processo / Abstract: Catalytic cracking is one of the most studied conversion processes due its importance in the petrochemical industry. In this process high weight molecules are broken into lighter ones, yielding more economically valuable products. The study about the process, its mathematical modeling, and its control systems may guarantee the necessary knowledge needed to reach optimal operational conditions which lead to maximum load conversion. In this context, the present work thesis has as main objectives the research and use of a mathematical modeling for a FCC (Fluid Catalytic Cracking) conversion unit, the study of the system under PID control loop widely used in refineries, structuring of an artificial neural network (ANN) with its use as an internal model of a predictive control system developed for catalytic cracking. Parallel to this, it was developed a computational tool which in a friendly and practical way made possible to carry out simulations needed to accomplish this work. FCCGUI (Fluid Catalytic Cracking Graphical User Interface), name given to this simulator, allows to choose simulation parameters, different control systems (PID, DMC, and MPC-ANN Based), graphical visualization of many different variables, such as manipulated and controlled variables plus valve signals, also it allows for and easy means for disturbing the system while the simulation continues. Through the simulations it was possible to follow the behavior of many process variables under different tested operational conditions, to structure the neural network, and to obtain controlled variables responses for both types of control systems studied. The obtained results were quite satisfactory since the chosen mathematical modeling represents well the system and the developed MPC-ANN controller showed to be efficient to maintain the process stable and close to the set points even after the introduction of disturbances in the process. Taking all these into account, compared to PID controller, MPC-ANN showed to be less oscillatory and to be more effective / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

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.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T00:14:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_PleycienneTrajano_D.pdf: 5889372 bytes, checksum: fb40a08b4781dc281483bc320321f3ff (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho teve como principal objetivo o desenvolvimento e implementação de um controlador adaptativo do tipo regulador auto-ajustável (STR - Self Tuning Regulator), com a subsequente comparação de seu desempenho com um controlador PID (proporcionalintegrativo-derivativo) e dois controladores preditivos: um preditivo baseado em redes neurais artificiais e um controlador DMC (Dynamic Matrix Control). Esses esquemas de controle foram todos implementados na ferramenta de simulação desenvolvida, o FCCGUI (Fluid Catalytic Cracking Graphical User Interface). Como modelo para estimativa dos parâmetros do controlador adaptativo foi treinada e validada uma rede neural. Esse modelo caixa-preta forneceu uma abordagem eficiente para identificação e controle não-linear do processo de craqueamento catalítico. Para implementação do controlador adaptativo foram estruturadas três novas malhas de controle PID a partir de estudos estatísticos desenvolvidos para a análise dos efeitos das variáveis de processo e suas interações. Dentre essas novas malhas de controle, optou-se pela implementação do controle adaptativo no par manipulada-controlada CTCV-SEVER (abertura de catalisador regenerado - severidade da reação). Após aperfeiçoamentos e reestruturações no simulador FCCGUI, foram realizadas várias simulações para avaliação gráfica e numérica do desempenho do controlador através do critério de desempenho dinâmico ITAE (Integral of Time and Absolute Error). O controlador adaptativo apresentou bons resultados, tanto para testes servo quanto para regulatórios em comparação com a estratégia PID sem adaptação, bem como para as demais estratégias disponíveis no simulador, MPC-RNA (Model Predictive Control baseado em uma Rede Neural Artificial) e DMC. A capacidade de ajuste dos parâmetros do controlador torna-o uma estratégia promissora para sistemas que sofrem com alterações contínuas em suas variáveis de processo ou mudanças de setpoint / Abstract: This work had as main objective the development and implementation of an selftuning regulator (STR) adaptive controller, with subsequent comparison of its performance with a PID (proportional-integral-derivative) controller and two predictive controllers, namely a predictive based on artificial neural networks (MPC-ANN) and a dynamic matrix controller (DMC). These control schemes were all implemented in the developed simulation tool, the FCCGUI - Fluid Catalytic Cracking Graphical User Interface. An artificial neural network, used as a model to estimate controller parameters, was trained and validated. This black box model provided an efficient approach for identification and nonlinear control of the catalytic cracking process. To implement the adaptive controller, three new PID control loops were structured based on statistical studies designed to analyze the effects of process variables and their interactions. The implementation of adaptive control was chosen to be in the manipulated-controlled pair CTCV-SEVER (regenerated catalyst valve opening - reaction severity). After restructuring and improvements in the simulator FCCGUI, several simulations were performed for graphical and numerical evaluation of controller performance through ITAE (Integral of Time and Absolute Error) dynamic performance criterion. The adaptive controller presented good results for both tests: servo and regulatory, in comparison with PID strategy without adaptation and other strategies available to the simulator, MPC-ANN and DMC. The ability to adjust the parameters of the controller makes it a promising strategy for systems that suffer from continuous changes in their process variables or setpoints / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T12:59:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batista_LilianeMariaFerraresoLona_D.pdf: 8083842 bytes, checksum: 2820c934ae200a1da7baff5f7e60ac9e (MD5) Previous issue date: 1996 / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T16:03:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CuadrosBohorquez_JoseFernando_M.pdf: 955377 bytes, checksum: 373ed9ca95fec71c8fc315f656b0a361 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A extração de petróleo no Brasil produz, em grande parte, petróleos pesados. Este tipo de óleo é de difícil processamento e gera grande quantidade de resíduos provenientes das torres de destilação atmosférica e de vácuo. É necessário fracionar esse tipo de petróleo pesado, com a finalidade de incrementar a produção de frações leves, principalmente o Diesel. A caracterização do petróleo é feita mediante as curvas PEV (Ponto de Ebulição Verdadeiro), através das normas padronizadas ASTM (American Society fot Testing and Materials); porém, a curva de destilação só pode ser obtida mediante as normas ASTM até 565ºC. Uma extensão acima dessa temperatura limite, 565ºC, foi desenvolvida pelo grupo de pesquisa do Laboratório de Desenvolvimento de Processos de Separação (LDPS) e do Laboratório de Otimização, Projeto e Controle Avançado (LOPCA), da Faculdade de Engenharia Química da Universidade Estadual de Campinas (FEQ/ UNICAMP), como apresentado em diversos trabalhos prévios (SBAITE, 2005). A metodologia desta extensão envolve o processo de Destilação Molecular, tornando possível a caracterização de frações pesadas de petróleo acima de 565ºC. A caracterização feita com a extensão da curva PEV (nova curva PEV ou DESTMOL) foi usada nesta dissertação que fez uso do simulador de processos Hysys.Plant®, mediante a geração de pseudocomponentes, para fazer a caracterização da alimentação do sistema no processo de refino. Nesta dissertação, foi desenvolvida uma metodologia de simulação para avaliar as curvas PEV estendidas no esquema de separação após o reator de FCC (Fluid Catalytic Cracking). Nesta unidade, são obtidos diferentes produtos: GLP (Gás Liquefeito de Petróleo), gasolina e diesel. O esquema de separação e um processo complexo, incluindo diferentes correntes de reciclo. Os resultados das simulações de dois tipos de resíduos de petróleo foram comparados com dados industriais, obtendo-se bons resultados. Deste trabalho, foi possível concluir que a avaliação das curvas PEV no sistema de separação após o FCC, depende das condições de projeto e de operação desta unidade, uma vez que para valores da curva PEV na alimentação acima de 550ºC, não ocorre a vaporização de alimentações com óleos mais leves, afetando significativamente a operação da unidade. Depois de fazer comparações entre os dados industriais e os dados da simulação, pode-se concluir que a avaliação deste tipo de análise (Curva PEV estendida) deveria ser feita em outro tipo de unidade, por exemplo o riser de FCC, pois este tem a capacidade de processar frações pesadas de petróleo, que é o que esta sendo representado mediante a curva PEV estendida, em frações mais leves como: gases combustíveis, GLP e nafta de craqueamento, obtidas após sua separação na unidade de fracionamento e recuperação de produtos. / Abstract: The oil extraction in Brazil is predominantly of heavy oil. This type of oil is difficult to process and it produces great quantity of residues from atmospheric and vacuum columns. It is necessary to upgrade such kind of residues in order to increase productivity of light fractions, mainly diesel. Oil characterization is made with the aid of the True Boiling Point (TBP) curve through ASTM standard test methods; however, it is possible to have this curve only until 565 ºC. An extension beyond this temperature limit was developed by this research group and it is presented in previous works in the literature, (SBAITE, 2005). For such purpose, molecular distillation process was used, which uses high vacuum as separating agent. In this sense, extension of the True Boiling Point (TBP) curve was obtained using the molecular distillation process, making possible the characterization of the heavy oil fractions of TBP higher than 565ºC. The characterization made with the extension of the TBP was used in this work in the process simulator Hysys.Plant® by the generation of pseudocomponents for characterizing the systems feeding distillation columns in the refining process. In this work, it was developed a simulation methodology in order to evaluate all the separation sequencing after the FCC (Fluid Catalytic Cracking) reactor, in order to produce different products, like (LPG), gasoline and diesel. A complex configuration characterizes this step of the refining process, including several recycle streams. The simulation results of two types of petroleum residues, Alpha 565C+ and Gamma 545C+ were compared with industrial data, yielding, very good match. From this work, it was possible to conclude that the evaluation of the TBP curves in the FCC separation steps depends on the design conditions of this unit, considering that feed at fractionation temperature above 550 ºC remains in liquid state affecting significantly the fractionator tower operation. These results are new in the open literature. After the comparisons between industrial and simulation results, can be concluded that the evaluation of this type heavy oil analysis should be performed in another unit capable to convert these products, called heavy gasoil in noble products, which can be used in the downstream FCC. This conversion process can be performed in the FCC riser. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Jose Roberto Nunhez, Gustavo Paim Valença / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T11:29:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pagani_AdrianaSiviero_D.pdf: 5130407 bytes, checksum: b53a0b1f8d58411a68c3cb683c12eba0 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O 1-octeno, 2,2,4-trimetil-pentano e n-octano foram utilizados como moléculas modelo para o estudo experimental e de modelagem do craqueamento catalítico na superfície de dois catalisadores comerciais (PETROBRAS), compostos por zeólita USY e matriz (SiO2-Al2O3) com impregnação de terras raras (CTR) e sem a impregnação de terras raras (STR), ambos desativados pelo método vapor. Os testes de craqueamento catalítico foram realizados em fase gasosa em reator tubular de leito fixo, construído em quartzo, na faixa de temperatura de 325 a 685 K para o 1-octeno, 725 a 950 K para o 2,2,4-trimetil-pentano e 815 a 975 K para o n-octano à pressão atmosférica. O catalisador STR apresentou valores de taxa de giro (s-1) maiores que os encontrados para o CTR. As energias de ativação aparente apresentaram a seguinte ordem decrescente: n-octano (STR: 180 kJ mol-1 e CTR: 192 kJ mol-1) > 2,2,4-trimetil-pentano (STR: 121 kJ mol-1 / CTR: 127 kJ mol-1) > 1-octeno (STR: 18 kJ mol-1 / CTR: 23 kJ mol-1). Os mecanismos de reações foram determinados para as três moléculas modelo através dos produtos de reação determinados experimentalmente e considerando as famílias de reações de iniciação, isomerização, transferência de hidrogênio, adsorção/dessorção e cisão-ß/oligomerização. A modelagem do craqueamento catalítico foi desenvolvida segundo a teoria da colisão, a teoria do estado de transição e as propriedades termodinâmicas das espécies envolvidas nos mecanismos. As taxas de giro da modelagem cinética apresentaram uma diferença com as taxas de giro experimentais de aproximadamente 20%. / Abstract: The 1-octene, 2,2,4-trimethylpentane and n-octane were used as model molecules in an experimental and modeling study for the catalytic cracking on the surface of commercial catalysts (PETROBRAS) that are composed of USY zeolite and matrix with rare earth impregnation (CTR) and without rare earth impregnation (STR), both deactivated by steam method. The experimental tests were carried out in the gas phase, in a fixed bed tubular reactor made of quartz in the temperature range of 325 to 685 K for the 1-octene, 725 to 950 K for the 2,2,4-trimethylpentane and 815 to 975 K for the n-octane at atmospheric pressure. The catalyst STR showed higher values of turnover rate (s-1) than the catalyst CTR. The apparent activation energies showed the following decreasing order: n-octane (STR: 180 kJ mol-1 and CTR: 192 kJ mol-1) > 2,2,4-trimethylpentane (STR: 121 kJ mol-1 / CTR: 127 kJ mol-1) > 1-octene (STR: 18 kJ mol-1 / CTR: 23 kJ mol-1). The reactions mechanisms were determined for the three model molecules with the reaction products obtained experimentally and considering the families of reactions of initiation, isomerization, hydride transfer, adsorption/desorption and ß-scission/oligomerization. The modeling of the catalytic cracking was developed according to the collision theory, the transition state theory and the thermodynamics properties of the adsorbed species involved in the mechanisms. The model turnover rates showed a difference between the experimental turnover rates near 20 %. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

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.