Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-05-02T17:18:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Sales, P.B.P. (Tese) 2015.pdf: 1669163 bytes, checksum: b2a8a24acaee8d011b1a9e3b2e9049fe (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-02T17:18:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Sales, P.B.P. (Tese) 2015.pdf: 1669163 bytes, checksum: b2a8a24acaee8d011b1a9e3b2e9049fe (MD5) Previous issue date: 2015-10-07 / ANP / A hidrodessulfurização (HDS) é o principal processo de remoção de sulfurados da gasolina destilada, no entanto este processo não é adequado para a dessulfurização profunda, uma vez que requer um consumo elevado de hidrogênio e inevitavelmente leva a uma perda significativa no número de octanas devido a saturação de olefinas. Diante disso a dessulfurização adsortiva pode se tornar uma alternativa viável para a redução de custo e ganho de qualidade na produção de combustíveis mais limpos. Adsorventes específicos contendo metais de transição (Ni, Zn, Ag e Cu) são capazes de capturar compostos de enxofre, por complexar moléculas de adsorbato com elétrons livres em orbitais-π. O presente trabalho objetivou a síntese de óxidos mistos tipo perovsquita, sintetizados através do método dos precursores poliméricos, para o estudo da adsorção do benzotiofeno de uma mistura modelo de gasolina, com e sem a presença de tolueno.Os adsorventes LaNiO3, La0,7Sr0,3NiO3, La0,3Sr0,7NiO3 e SrNiO3 foram caracterizados através das técnicas de espectrometria de fluorescência de raio-X (FRX), adsorção/dessorção de N2 (BET), difração de raio-X (DRX) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Estudos foram conduzidos em batelada para avaliar a concentração de adsorvente, o tempo necessário para atingir o equilíbrio, assim como para avaliar a influência do tolueno no processo de adsorção em batelada. O adsorvente selecionado foi utilizado em sistema contínuo de leito fixo. A área superficial dos adsorventes sintetizados ficou entre 30 e 50 m2.g-1, valor superior aos obtidos para este tipo de óxido. Os difratogramas de raio X indicaram a presença de óxidos de La, Ni e Sr para os óxidos com substituição parcial do La por Sr. As bandas de absorção dos espectros de infravermelho sugerem que a temperatura de calcinação não foi suficiente para a total decomposição do material de partida durante o processo de síntese. O efeito da oncentração do adsorvente foi esudado sendo 5 mg.L-1 a concentração que apresentou maior capacidade de adsorção. Dentre os adsorventes sintetizados o SrNiO3 foi o que apresentou maior remoção do sulfurado. A quantidade máxima de enxofre adsorvido no equilíbrio foi de 0,26 mmolS.g-1 e 0,21 mmolS.g-1 na ausência e presença do aromático, respectivamente. Dentre os modelos avaliados o modelo matemático de Langmuir- Freundlich foi o que se ajustou melhor para os dados do equilíbrio de adsorção. O aparato experimental para a adsorção em leito fixo foi projetado e montado, e sua eficiência avaliada. Os tempos de ruptura e saturação foram afetados pela variação da vazão e da concentração de alimentação do leito. A presença do aromático na gasolina modelo levou a saturação precoce do leito, indicando que existe a competição pelos sítios de adsorção entre o aromático e o sulfurado. Ao realizar um ciclo de regeneração a capacidade de adsorção do leito fixo foi reduzida em 14,3%. Um modelo matemático foi desenvolvido a partir de um balanço de massa e foi utilizado com sucesso na descrição da evolução do perfil de concentração do leito fixo. O ajuste do modelo indicou que a etapa controladora do processo é cinética de adsorção na superfície do adsorvente. O adsorvente SrNiO3 proposto para a remoção do benzotiofeno foi capaz de remover o sulfurado e sua aplicação em um processo de leito fixo mostrou-se promissora. / Hydrodesulphurization (HDS) is the main process for sulphur compounds removal from distilled gasoline, although this process is not appropriate for deep hydrodesulphurization due to its high hydrogen consuming and the octane loss by olefins saturation. Thus, the adsorptive desulphurization shows itself as a viable alternative for cost reduction and increment in clean fuels quality. Specific adsorbents containing transition metals (Ni, Zn, Ag and Cu) have the capacity to capture the sulfur compounds through the complexation of adsorbate with free electrons on π-orbitals. The current work aims at synthesis of mix oxides, such as perovskite, by the method of polymeric precursors for studying the benzothiophene adsorption of mixture model gasoline with and without the presence of toluene. Adsorbents LaNiO3, La0,7Sr0,3NiO3, La0,3Sr0,7NiO3 and SrNiO3 have been characterized through x-ray fluorescent spectrophotometry (FRX), adsorption/dessortion of N2 (BET) and infrared spectroscopy with Fourier Transformation (FTIR). Studies were carried at batch conditions for evaluation of adsorbent concentration, time for reaching equilibrium and evaluation of influence of toluene at the batch adsorption. The selected adsorbent has been used at a continuous fixed bed system. Surface area for the synthetized adsorbents lays in the range of 30-50 m2g-1, which is above the typical values for these oxides. X-ray diffractograms have detected the presence of La, Ni and Sr oxides for the oxides with partial substitution of La by Sr. The absorption vias of the infrared specters suggest calcination temperature has not been enough for total decomposition of feed material during the synthesis process. Adsorbent concentration study has been done, and the concentration of 5 mg.L-1 presented the highest adsorption capacity. Among the synthetized adsorbents, SrNiO3 has shown the best results at sulfur removal. The maximum quantity of adsorbed sulfur at equilibrium was 0.26 mmolSg-1 at presence of aromatics and 0.21mmolSg- 1 without presence of aromatics. Among the tested models, the model of Langmuir-Freudlich has shown the best fitting for the adsorption equilibrium data. The fixed bed adsorption apparatus has been designed and built, and had its efficiency evaluated. The breakthrough time and saturation time has been affected by feed flow variation and feed concentration of the bed. Presence of aromatic at model gasoline has led to early saturation of the bed which indicated competition for the adsorption sites of aromatics and sulfur compounds. A recycling loop has been carried and it has shown a reduction of 14.3% at the fixed bed adsorption capacity. Mathematical model for the process was developed through mass balance and was successfully adjusted for the concentration profile of the fixed bed adsorption system. The developed model has shown the kinetic step to be control step of the adsorption process at the adsorbent surface. The adsorbent SrNiO3, proposed for benzothiophene removal, has shown to be capable of this task and its application to a fixed bed process is promising.

A industria química e também a área de prospeção de petróleo utilizam freqüentemente muitas suspensões sólido-líquido de comportamento reológico não-newtoniano com tensão residual, que é um valor crítico abaixo do qual o fluido escoa sem deformação. Essa característica exige o uso de modelos reológicos mais sofisticados para descrever o seu comportamento fluido-dinâmico. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT: Several solid-liquid suspensions frequently encountered in chemical industry and also in oil well drilling operations exhibit a non-Newtonian behavior with an yield stress, a critical value of stress below which they do not flow. Due to the real conditions usually verified, it is important to master calculations techniques involve the laminar also the transitional and turbulent flow regimes.

Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-14T00:35:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zorzetto_LuizFlavioMartins_M.pdf: 4311485 bytes, checksum: a6991a6eee0e54cba104544dffab5fab (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo experimental do escoamento de soluções poliméricas, com comportamento reológico não-newtoniano, em meios porosos não consolidados, constituídos de esferas de vidro com diferentes diâmetros médios. Foram obtidas correlações entre a queda de pressão e a vazão dos fluidos, na forma de grupos adimensionais colhidos da literatura: fator de atrito e número de Reynolds, modificados de forma a incluir as características geométricas da matriz porosa, assim como os parâmetros de ajuste a três modelos reológicos distintos: - de Ostwald-de Waele, - de Ellis, - de Herschel-Bulkley. A maior parte dos dados observados restringe-se à região onde a relação entre a queda de pressão e a vazão é linear, sendo obtida uma extensão para a faixa de não linearidade para os fluidos descritos pelo modelo de Herschel-Bulkley e que apresentam, portanto, tensão de escoamento. Além disso, faz uma especulação inicial a respeito dos efeitos elásticos nesse tipo de escoamento, utilizando primeiramente uma correção empírica, proposta para os fluídos descritos pelo modelo de Ellis, e posteriormente uma expressão analítica desenvolvida por Wissler (1971), onde está inserido um fator de forma. A aplicação dessa última expressão aos diversos meios estudados possibilitou a verificação qualitativa da dependência entre o fator de forma e o diâmetro das partículas que constituem o meio / Abstract: This work contains an experimental investigation about the non-Newtonian flow of polymeric solutions, through several unconsolidated porous media, packed with small glass spheres. Data of pressure drop and rate of flow were correlated in terms of a bed friction factor and modified Reynolds numbers, that take account of the parameters of three distinct reologic models: - Ostwald-de Waele, - Ellis, - Herschel-bulkley. The most part of the data were in the range where a linear relationship between pressure drop and rate of flow is obtained but an extension to the transition region could be reached for the Herschel-Bulkley model, in fluids that present yield stress. An empirical speculation about elastic effects was undertaken using an empiric correlation, proposed to Ellis fluids, and also an analitycal expression developed by Wisssler (1971), where a geometric fator is included. The application of the last expression to each studied medium allowed to define a qualitative relationship between the geometric factor, and the mean particle diameter / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Saul Gonçalves D'Avila / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-14T02:41:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martinez_ClaudiodeLimaMiguel_M.pdf: 4937125 bytes, checksum: e5a2a9f08010eb087f5fbc68abad8317 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Uma metodologia para a predição de curvas de equilíbrio líquido-vapor (ELV) utilizando métodos de contribuição de grupos é proposta. A partir da fórmula estrutural do composto, são preditos valores de temperatura normal de ebulição, propriedades críticas, fator acêntrico, segundo coeficiente virial, pressão de vapor, coeficiente de atividade e volume molar de líquido que são as propriedades demandadas em cálculos de ponto de bolha e de orvalho, isotérmicos e isobárico. A utilização dos programas de computador de cálculo de ELV escritos em linguagem C é comandada pelo programa GERENTE.C, desenvolvido de modo a interagir diretamente com o usuário, que fornece apenas as estruturas de grupos do composto no cálculo de cada propriedade. Foram realizados 988 cálculos de equilíbrio líquido-vapor para 25 compostos diferentes, totalizando 30 sistemas binários extraídos do ¿VLE Standard Date Base¿ de Danner e Gess (1990). Foram ainda realizados 12 cálculos envolvendo sistemas binários e quaternários. A predição dos dados de equilíbrio líquido-vapor usando métodos de contribuição de grupos de um modo geral pode ser considerada boa e adequada para uso em cálculos preliminares de processos de separação. No entanto, a qualidade da predição, expressa em termos de desvios de T, P e concentrações das fases calculadas em relação aos valores experimentais é função direta tanto dos valores preditos de pressão de saturação de componentes puros como dos valores dos coeficientes da atividade... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: A methodology for predicting vapour-liquid equilibrium curves using group contribution methods is proposed. From the molecular structure of the compound, values of normal boiling temperature, critical properties, acentric factor, second virial coefficients, vapor pressure, activity coefficients and molar liquid volume are required since they are necessary in isothermic and isobaric bubble- and dew- points calculations. The utilization of the developed C language computer programs is directed by an interactive executive program GERENTE. C which requires only the group structures of the compounds for each property calculation. In this work, a number (988) of vapour-liquid equilibrium calculations has been obtained for 25 different compounds summing up 30 binary systems which were extracted from ¿VLE Standard Data Base¿ (Danner and Gess, 1990). Following the same procedure, 12 more calculations were made envolving ternary and quaternary systems. In general, the prediction of vapour-liquid equilibrium data using group contribution can be considered good and suitable to be used in preliminary separation process calculations. Nevertheless, the prediction quality, expressed in terms of pressure, temperature and phase concentration deviations calculated in relation to the experimental values is a function of both predicted pure component vapor pressure and activity coefficients values... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador : Edison Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-14T02:44:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_YedaMedeirosBastosde_M.pdf: 3603431 bytes, checksum: 512765c4e48223a1770b647f87e166c9 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: O estudo de sistemas de plastificação e da degradação do poli(cloreto de vinila), aditivado com di-2-etil-hexil ftalato, trioctil trimelitato e acetil-tributil citrato, foi realizado neste trabalho através da esterilização térmica e da esterilização por radiação gama. Ainda neste trabalho foi estudado o efeito do processo de esterilização térmica na permeabilidade dos filmes. O poli(cloreto de vinila) utilizado foi obtido pelo processo de polimerização em suspensão. O PVC em pó juntamente com outros componentes foram misturados, obtendo-se um granulado. Este granulado é em seguida extrudado para obtenção do filme. Três compostos diferentes, em relação ao tipo e quantidade de plastificantes, foram estudados na forma de filme. As variações na cor decorrentes da degradação, pelo processo de esterilização térmica e radiação gama, foram medidas através de espectrofotômetros. As modificações nas propriedades mecânicas, módulo de elasticidade, força de ruptura e elongação de ruptura, foram determinadas pelos ensaios de tração. Para a caracterização dos produtos formados pela degradação térmica e radiação gama foi utilizado o método físico-químico de espectrofotometria de UV ¿ Visível, enquanto as mudanças estruturais foram analisadas por cromatografia gasosa e diferença de peso respectivamente. A cisão da cadeia do polímero e a diminuição do módulo de elasticidade foram verificadas para todos os compostos esterilizados termicamente. A reticulação e a cisão da cadeia do polímero ocorrem simultaneamente quando o polímero é esterelizado por radiação gama. Quanto a pemeabilidade ao oxigênio e ao vapor d¿água o composto plastificado com TOTM apresenta um comportamento similar ao composto com DOP. Já o composto plastificado com ATBC e DOP, tem uma permeabilidade maior que os outros dois compostos anteriores / Abstract: The study of the effect of thermal sterilization and gamma irradiation on compositions of PVC resin with di-2-ethylhexil phatalate (DOP), tri-2-ethylhexil trimellitate (TOTM) and tributyl acetyl-citrate (ATBC) was conducted by measuring changes in mechanical, chemical, and permeability chatacteristics. The PVC used was obtained in powder form, and was synthetized by suspension polymerization. Spectrophotometric analysis was carried out to determine color changes. Elastic modulus, tensile strength and elongation at break were measured by ultraviolet spectrophotometry. Gel permation chromatography was utilized to detect changes in molecular weight distribution. Permeability to oxygen and water were measured. Sterilization with gamma irradiation was seen to induce simultaneous scission and crosslinking. Permeability properties of films plasticized with TOTM and DOP were similar. Permeabilities of ATBC films were significantily higher / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientadores : Sergio Persio Ravagnani, João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-14T02:37:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_MariaInes_M.pdf: 2757378 bytes, checksum: 86a647cbb01b1362b727cc99893433c2 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo monitorar e modificar os níveis de dois tanques em série, bem como implementar sistemas de controle digital, pelo manuseio de informações do processo, utilizando técnicas computacionais em tempo real. Para este fim foi montado um experimento em laboratório. Os programas de computador para o monitoramento e controle do processo foram desenvolvidos em linguagem C. Foi utilizado um microcomputador do tipo PC-XT, uma placa de aquisição de dados analógica-digital-analógica que permite a entrada e saída de dados de ou para o processo, dois medidores eletrônicos capacitivos de nível para a determinação dos níveis dos tanques e uma bomba de engrenagem com velocidade variável controlada eletronicamente, possibilitando a alteração da vazão de alimentação no tanque para a modificação dos níveis. Os sistemas de controle propostos foram baseados na teoria de controle clássico, isto é, controle por realimentação proporcional e proporcional-integral, como também o controle inferencial. O programa desenvolvido permite um completo acompanhamento e controle dos níveis dos tanques em tempo real. Os resultados obtidos mostram a possibilidade do uso de microcomputadores para o monitoramento e controle de processos químicos / Abstract: Not informed. / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Lucia H. Innocentini Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-14T04:29:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Esposito_Elisa_M.pdf: 3254060 bytes, checksum: 2c89bbda51739a47ab9291ae2e663dca (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Foi realizada uma seleção entre 51 cepas de fungos ligninolíticos para descoloração de efluentes fenólicos industriais. A seleção mostrou que a cepa Lentinus edodes UED-2019 remove 73% da cor, 60% da DQO (Demanda Química de oxigênio), 30% da DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), 70% da massa molecular e 30% de fenóis em 120 horas, sem fonte adicional de carbono. Sob estas condições L. edodes foi mais eficiente que o conhecido Phanerochaete chrysosporium (BKM-F-1767). Observou-se uma pequena remoção de cor devida á adsorção micelial (13%) durante 120 horas em efluente Kraft. Foi avaliada, em escala de bancada, a remoção de cor do efluente E1 em um biorreator de leito recheado modificado (330 ml) operado em estado estacionário, utilizando-se l. edodes imobilizado em nylon e em cavacos de madeira de Eucalyptus grandis. No biorreator, operado durante 120 horas, observou-se 70% de redução de cor, 36% de fenóis e 67% de DQO na imobilização em nylon. Na imobilização nos cavacos encontrou-se 42% de remoção de cor e 26% de redução de fenóis. Esses métodos parecem ser eficientes no processo de descontaminação, representando um grande potencial no tratamento de efluentes industriais / Abstract: A screeting of 51 ligninolytic strains of fungi to examine their ability to decolorized phenolic industrial effluents was carried out. The selection showed that Lentinus edodes UEC-2019 strain removed 73% of color, 60% of COD (Chemical Oxygen Demand), 30% of BOD (Biochemical Oxygen Demand), 70% of molecular mass decrease and 30% phenols in 120 hours, without any additional carbon sources. Under these conditions L. edodes was more efficient than the known Phanerochaete chrysosporium (BKM-F-1767). A little color removal adsorption on the mycelium (13%) was observed during the 120 hours in Kraft mill effluent. The stady-state color removal from the effluent E1 in a bench-scale modified packed-bed bioreactor (330 ml) using L. edodes immobilized in nylon and wood chips of Eucalyptus grandis was evaluated. In a bioreactor, which operated by 120 hours a reduction of 70% of color, 36% of phenols and 67% of COD immobilized in nylon were found, also a 42% of color and 26% of phenols in wood immobilized chips were found. These methods appeared to be an efficient process of decontamination with a great industrial potential in effluent treatment / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:19:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339941.pdf: 1997654 bytes, checksum: fe62e4da921f4d0a81e1c7d2733bd6a1 (MD5) Previous issue date: 2016 / Os biossurfactantes são compostos anfifílicos produzidos por microrganismos e que são capazes de diminuir as tensões superficiais e interfaciais. A surfactina, produzida por Bacillus subtilis, apresenta-se como um dos biossurfactantes mais poderosos em termos de atividade superficial. Contudo, o alto custo e o baixo rendimento associados à sua produção acaba limitando sua aplicação extensiva na indústria. Assim, faz-se necessário o desenvolvimento de estratégias que visem aumentar o rendimento e diminuir os custos envolvidos na produção desse biossurfactante. O fornecimento de oxigênio dissolvido suficiente, através da agitação mecânica e da aeração, é essencial para garantir a eficiência do processo de produção da surfactina. Entretanto, quando se conduz um processo em biorreator em aerobiose, é necessário avaliar a capacidade de transferência de oxigênio do sistema através do coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa). Diante do que foi exposto, este estudo propõe a caracterização da agitação e aeração do biorreator a ser empregado, através da determinação do coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa) em condições de baixas vazões de aeração, além da execução de ensaios para a produção de surfactina por Bacillus subitlis ATCC 21332 em determinados valores de kLa. Os ensaios foram conduzidos em biorreator descontínuo, em meio salino composto por 10 g.L-1 de glicose e suplementado com extrato de levedura. Os resultados mostraram que as maiores produtividades em surfactina foram obtidas quando houve uma transferência de oxigênio mais eficiente, ou seja, quando se utilizaram os maiores valores de kLa, Para os ensaios realizados com aeração em profundidade, a concentração de surfactina foi muito maior no líquido efluente do que dentro do biorreator, e, assim, a maior parte do biossurfactante produzido foi recuperada através da espuma. Além disso, na maioria dos ensaios houve uma redução da concentração celular na espuma, bem como da concentração de substrato, em relação ao que foi encontrado no reator, o que pode ser de grande importância, dependendo de como se pretende operar o biorreator.<br> / Abstract: Biosurfactants are amphiphilic compounds that are able to lower the surface and interfacial tension. Surfactin appears as one of the most powerful biosurfactants due its high superficial activity. However, the high cost and low yield associated with surfactin production end up limiting its widespread implementation in industry. Thus, it is necessary to develop strategies that allow higher yields and lower costs in the production of this biosurfactant. The supply of sufficient dissolved oxygen through mechanical agitation and aeration appears to play important roles in the efficiency of surfactin production. Nevertheless, when we operates a reactor under aerobic conditions, it is necessary to evaluate the oxygen transfer capacity of the system through the volumetric oxygen transfer coefficient (kLa). Based on the above considerations, the aim of this study is to characterize the aeration and agitation of the bioreactor, which will be used, by determining the volumetric oxygen transfer coefficient under low rates of aeration and agitation, as well as carrying on experiments for surfactin production by Bacillus subtilis ATCC 21332 according to the certain kLa values. The fermentations were carried on in a stirred tank batch bioreactor in a mineral salts medium composed by 10 g.L-1 of glucose and supplemented with yeast extract. The results showed that the highest surfactin productivities were achieved when there was an efficient oxygen transfer, in other words, when larger kLa values were employed. For the experiments conducted under a series of combination of aeration and agitation rates, surfactin concentration was higher in the effluent liquid than into the bioreactor, and thus, most of the biosurfactant was recovered in the foam. In addition, in most of the fermentations there was a biomass concentration decrease in the foam, as well as a substrate concentration decrease, which may be valuable information for process design.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016 / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:20:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340830.pdf: 6650867 bytes, checksum: fc897ea7f459d7c495f755d19c249b36 (MD5) Previous issue date: 2016 / O silício é um material empregado industrialmente na fabricação de ligas de ferrossilício (95% de toda produção mundial de silício é utilizada nessas ligas). Além disso, o silício é utilizado na manufatura de produtos de alta tecnologia, como componentes microeletrônicos e dispositivos fotoelétricos, onde é esse material com alto grau de pureza. O mercado de silício, em 2014, movimentou cerca de 7680 mil toneladas, oriundas dos maiores produtores mundiais: China (65,14%), Rússia (9,11%), Noruega (4.81%), EUA (4,68%), Brasil (3%) e França (1,71%). O silício grau metalúrgico, produzido por meio da redução carbotérmica em escala industrial, possui cerca de 98-99,5% de pureza. Porém, há o inconveniente de consumir uma grande quantidade de energia e gerar grande quantidade de efluentes gasosos. Muitas técnicas têm sido estudas como uma alternativa à rota carbotérmica, como é o caso da redução magnesiotérmica da sílica (2Mg + SiO2 - 2MgO + Si), pelo fato de consumir pouca energia e não emitir poluentes gasosos. Entretanto, esse processo necessita ser acoplado a uma operação unitária de separação de sólidos-líquidos, denominada lixiviação. Essa operação geralmente necessita de longos tempos, múltiplas etapas, diferentes tipos de ácidos e diferentes temperaturas. Nesse contexto, verificou-se uma nova técnica de lixiviação assistida por micro-ondas, apresentada por diversos autores e que se mostrou eficiente na recuperação de espécies químicas de valor, com a diminuição significativa no tempo de processamento. Dessa forma, decidiu-se analisar a lixiviação ácida assistida por micro-ondas para a purificação do silício obtido por redução magnesiotérmica da sílica, utilizando um reator de escala laboratorial, construído especialmente para essa aplicação. Como resultado deste estudo, verificou-se que o efeito das micro-ondas na lixiviação apresentou índices de extração superiores aos encontrados na literatura, isto é, promoveu alta remoção de óxido de magnésio, de 50% para 0,3%, e de forsterita, de 29% para índices indetectáveis (pela técnica utilizada), além de purificar o silício contido no pó original, que possuía cerca 19,9% antes da lixiviação e foi para 99,7% após a lixiviação em uma única etapa. O reator construído apresentou um bom desempenho e segurança em sua operação, considerando que o nível de vazamento de radiação ficou dentro do limite estabelecido pela norma, assim como o sistema de refluxo (condensador/coluna) evitou de forma eficiente a emissão de vapores tóxicos para o ambiente. Em relação à malha de controle de temperatura, obteve-se função de transferência do processo e os parâmetros de ajuste do controlador PID, a partir do que confirmou-se uma boa estabilidade e precisão no controle de temperatura do processo.<br> / Abstract: Silicon is a material industrially employed in the manufacturing of ferrosilicon alloys (95% of all of the world production of silicon is used in theses alloys). Besides this, silicon with levels of purity is used in the manufacturing of high technology products such as microelectronic components and photoelectric devices. The silicon market put into movement about 7680 tons of the product, which came from the world's greatest producers: China (65,14%), Russia (9,11%), Norway (4.81%), USA (4,68%), Brazil (3%) e France (1,71%). Silicon in a metallurgical level, produced by means of carbon-thermic reduction in industrial scale has about 98-99,5% of purity. However, there is the inconvenience of consuming a great quantity of gaseous effluents. Many techniques have been studied as an alternative to the carbon-thermic route, such as the case of magnesium-thermic reduction of silicon (2Mg + SiO2 - 2MgO + Si), due to the fact that its consumes little energy and does not emit gaseous pollutants. However, this process needs to be linked to a unitarian operation of separation of solids-liquids, called leaching. This operation usually needs long periods of time, multiple phases, different types of acid and different temperatures. Within this context, a new technique of leaching assisted by microwaves was verified, presented by several diverse authors and that proved to be efficient in the recovery of valued chemical species, with a significant decrease in the processing time. In this manner, it was decided to analyze the acid leaching assisted by microwaves for the purification of the silicon obtained through magnesium-thermic reduction of silica, using a reactor of laboratory scale, built especially for this application. As a result of this study, it was verified that the effect of the microwaves in the leaching presented levels of extraction higher than the ones found in the literature, that is, it promoted a high removal of magnesium oxide, from 50% to 0,3%, and of forsterite, from 29% to undetectable levels (through the technique used), besides purifying the silicon contained in the original powder, that presented about 19,9% before the leaching and went to 99,7% after the leaching in a single step. The reactor constructed presented a good performance and security in its operation, considering that the level of leakage of radiation remained within the limit established by the norms, as well as the system of reflux (condenser/column) avoided in efficient manner the emission of toxic vapor for the environment. As to the temperature control loop, the function of transference of the process and the parameters of adjustment of the PID controller were obtained, based on the confirmation of a good stability and precision in the control of the temperature of the process.

Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-13T22:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Laruccia_MoacyrBartholomeu_M.pdf: 2642350 bytes, checksum: 2d10f897d7abe699a73fd48b490b184f (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: No presente trabalho é desenvolvida uma correlação para o cálculo do coeficiente de arraste de partículas não esféricas sedimentando em fluidos não-newtonianos independentes do tempo. A utilização da Análise Dimensional e de uma grande quantidade de dados experimentais que cobrem os regimes laminar, intermediário e turbulento conduziram a uma correlação generalizada para a determinação da velocidade de sedimentação de partículas numa faixa de esfericidade de 0.5 a 1.0. Ao contrário de resultados publicados anteriormente por diversos autores, a correlação aqui desenvolvida não depende de um modelo reológico particular do fluido. Um resumo dos resultados é dado por: CD = {[24 'ômega¿ ('fi¿) / 'Re IND. GEN¿] POT. M + [X('fi¿)] POT. M} Pot. 1/m sendo o Número de Reynolds Generalizado 'RE IND. Gen¿ definido por: 'RE IND. Gen¿ = P 'V.SUP.2.INF. T.¿ 'teta¿('fi¿) / 'tau¿ ('gama¿). Na equação acima, ¿teta¿ é um fator de forma conhecido e 'tau¿ ('gama¿) é a tensão de cisalhamento correspondente a uma taxa de deformação 'gama' relacionada como diâmetro 'D IND. P¿ da partícula esférica de mesmo volume e com a velocidade de sedimentação ¿V IND. T¿ por: 'gama¿ = 'V IND. T¿ / 'D IND. P 'teta¿ ('fi¿). Na primeira equação, as funções ¿omega¿ ('fi¿) e X ('fi¿) são conhecidas a partir de experimentos que consideram os casos limites de escoamento laminar e turbulento e o expoente m é determinado a partir do ajuste dos dados no modelo proposto usando o método das assíntotas de Churchill. No presente trabalho também é analisada a influência da concentração de partículas sólidas na velocidade de queda de partículas não-esféricas em fluidos não-newtonianos independentes do tempo. Os resultados experimentais foram obtidos com a fluidização homogênea de partículas com diversas densidades e esfericidades utilizando-se soluções poliméricas de carboximetil celulose. A interpretação dos resultados através da correlação do tipo Richardson e Zaki conduziu ao relacionamento do expoente da porosidade 'jota¿ com um número de Reynolds generalizado baseado na velocidade de queda num fluido não-newtoniano infinito. Uma simulação do transporte hidráulico de cascalho com fluidos de perfuração foi realizada a partir dos resultados obtidos / Abstract: This research is involved with the development of a drag-coefficient correlation for nonspherical particles settling in purely viscous non-Newtonian fluids. The dynamic interaction term between fluids and particles was studied using both the dimensional analysis and a large number of experimental data covering the laminar, transitional and turbulent flow regime to obtain a generalized correlation for the determination of the settling velocity valid for particles on a sphericity ('fi¿) range from 0.5 to 1. Unlike the previous published research in this area, this generalized correlation doesnot depend on a particular rheological model. The developed correlation for the drag coefficient GD assumes the form 'C IND. D¿ = {[24 'ômega¿ ('fi¿) / 'Re IND. GEN¿] POT. M + [X('fi¿)] POT. M} Pot. 1/m being the generalized Reynolds number 'RE IND. Gen¿ defined here as: RE IND. Gen¿ = P 'V.SUP.2.INF. T.¿ 'teta¿('fi¿) / 'tau¿ ('gama¿) On above equation , ¿teta¿ ('fi¿) is a known form factor and 'tau¿('gama¿) is the shear stress correspondent to a shear rate 'gama¿ related to the particle diameter 'D IND. P¿ and to the settling velocity 'V IND. T¿ by equation: 'V IND. T¿ por: 'gama¿ = 'V IND. T¿ / 'D IND. P 'teta¿ ('fi¿) In the first equation the functions 'omega¿ ('fi¿) and X ('fi¿) are known from experiments considering the limit cases of laminar and fully turbulent flow and the exponent m is determined from the data reduction using the Churchill's asymptotic method and an extensive data file from the literature. In this work is also made an analysis oí the particle concentration effect on the non-spherical particle settling velocity in purely viscous non-Newtonian fluids. The experimental data were obtained with homogeneous fluidization oí solid particles with variously density and sphericity using polimeric solutions oí carboxymethyl cellulose. The explanation oí the results through Richardson and Zaki correlation led to the relation between voidage exponent i and generalized Reynolds Number Regen based at the particle settling velocity in a infinite environment oí purely viscous non-Newtonian fluids. A simulation oí the hydraulic cutting transport with drilling muds has been done from experimental data obtained in this work / Mestrado / Mestre em Engenharia Química