Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2005. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:00:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275551.pdf: 12536372 bytes, checksum: c80bef829b258abfb8a4e7fdd6fa004f (MD5) / O escoamento gás-sólido turbulento em um leito fluidizado circulante é estudado utilizando-se modelo matemático tridimensional transiente, com refinos de malha e temporal adequados para capturar as estruturas de aglomerados de partículas (clusters e strands) encontrados na chamada meso-escala. O trabalho baseia-se na abordagem proposta por Agrawal et al. (2001) e Zhang e van der Heyden (2001). Aplicou-se um modelo sub-malha (LES) para a fase gás e sólido baseado em Smagorinsky (1963). O modelo sub-malha apresenta-se necessário devido a impossibilidade de resolver todas as escalas envolvidas no escoamento gás-sólido em um leito fluidizado turbulento. Os resultados numéricos são comparados com dados experimentais com boa aproximação para os perfis de velocidade média axial e lateral do sólido. O modelo sub-malha aplicado apresenta comportamento excelente na região próxima à parede e intermediária, com desvio na região central (diluída), sobre estimando o arraste. Este efeito, é causado pela forma de cálculo do arraste no modelo de dois fluidos utilizado para a solução do problema. Análise espectral é realizada para os estudos de caso. A região inercial foi capturada pela resolução espacial e temporal utilizada, com inclinação -5/3, indicando que o refino de malha e temporal foi adequado para a solução do problema. Realizou-se análise de estruturas intermitentes através do coeficiente de achatamento (Kurtosis) e comparado-se com resultados experimentais. A comparação mostra que a utilização do modelo sub-malha é necessária, pois este incorpora o comportamento físico esperado para um leito fluidizado turbulento, o que não ocorre quando da não utilização do modelo sub-malha. Estabeleceu-se que as estruturas de clusters estão associadas a alta taxa de deformação e os strands a estruturas de vórtices contra rotativos estirando-se. Baseado neste fato, propôs-se uma forma de caracterizar a formação e destruição de clusters e strands, com bom resultado, assim como a dimensão característica. Uma série de conclusões e recomendações para trabalhos futuros nesta linha de pesquisa são propostas, baseadas nas análises realizadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-21T18:55:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208245.pdf: 5453155 bytes, checksum: 000a0ef4bd950404e2a77df6166d309f (MD5)

Testes foram realizados em um reator de leito fluidizado em escala piloto, o qual foi utilizado para o estudo do comportamento da dessulfuração dos gases de combustão, por meio da adição de calcário no leito, utilizando um carvão de baixo teor de enxofre, na temperatura de 850ºC. O carvão é proveniente da jazida de Candiota-RS e os calcários são de Pantano Grande-RS (dolomito) e de Candiota-RS (calcário magnesiano), sendo eles representativos da matéria-prima da região sul do Brasil. Foram analisadas as influências da razão molar Ca/S, da composição química (dolomito: 28,63% CaO, 20,13% MgO; magnesiano 50,13% CaO, 2,03% MgO) e da granulometria (diâmetro de partícula médio de 0,467mm e outro de 0,3164mm) dos calcários. Estes testes foram comparados com outros só com carvão (onde não se adicionava o calcário), calculando-se, assim, o grau de dessulfuração decorrente da adição de calcário. Foram observadas as seguintes reduções nas emissões de SO2: para o calcário magnesiano, com uma razão molar Ca/S de 3,93, obteve-se uma redução máxima de 71,51%, enquanto que para o dolomito, 66,88% com razão de 2,57. Na análise da granulometria, para o mesmo calcário, no caso o dolomito, tem-se: granulometria mais fina, 60% e mais grosseira, 30% para razão de 2,4. Na composição química, em mesma faixa granulométrica, tem-se: calcário magnesiano 70% e dolomito 50%, para razão molar Ca/S de 3,7. / Tests were carried out in a fluidized bed reactor, pilot-scale. The desulfurization behavior of the combustion gases was studied, making use of coal with low content of sulfur, through the addition of limestone in the bed, at 850ºC. The coal is from Candiota-RS mine and the limestones are from Pantano Grande-RS (dolomite) and Candiota-RS (magnesian limestone). They are representative of the raw material from the south of Brazil. The molar ratio Ca/S was studied, remarking the influence of limestone chemical composition (dolomite: 28.63% CaO, 20.13% MgO; magnesian limestone: 50.13% CaO, 2.03% MgO) and limestone particle size range (mean particle diameter 0.467mm and 0.3164mm). These tests were compared with others using only coal so that the desulfurization efficiency was calculated. For the magnesian limestone, using the molar ratio Ca/S 3.93, the maximum sulfur retention 71.51% was obtained and, using the dolomite, for Ca/S = 2.57, was obtained 66.88%. In the particle size analysis, the fine limestone reached 60% and the coarse, 30% for the same molar ratio Ca/S 2.4. In the chemical composition analysis, similar particle size range, the magnesian limestone got 70% and dolomite 50%, for the same 3.7.

Testes foram realizados em um reator de leito fluidizado em escala piloto, o qual foi utilizado para o estudo do comportamento da dessulfuração dos gases de combustão, por meio da adição de calcário no leito, utilizando um carvão de baixo teor de enxofre, na temperatura de 850ºC. O carvão é proveniente da jazida de Candiota-RS e os calcários são de Pantano Grande-RS (dolomito) e de Candiota-RS (calcário magnesiano), sendo eles representativos da matéria-prima da região sul do Brasil. Foram analisadas as influências da razão molar Ca/S, da composição química (dolomito: 28,63% CaO, 20,13% MgO; magnesiano 50,13% CaO, 2,03% MgO) e da granulometria (diâmetro de partícula médio de 0,467mm e outro de 0,3164mm) dos calcários. Estes testes foram comparados com outros só com carvão (onde não se adicionava o calcário), calculando-se, assim, o grau de dessulfuração decorrente da adição de calcário. Foram observadas as seguintes reduções nas emissões de SO2: para o calcário magnesiano, com uma razão molar Ca/S de 3,93, obteve-se uma redução máxima de 71,51%, enquanto que para o dolomito, 66,88% com razão de 2,57. Na análise da granulometria, para o mesmo calcário, no caso o dolomito, tem-se: granulometria mais fina, 60% e mais grosseira, 30% para razão de 2,4. Na composição química, em mesma faixa granulométrica, tem-se: calcário magnesiano 70% e dolomito 50%, para razão molar Ca/S de 3,7. / Tests were carried out in a fluidized bed reactor, pilot-scale. The desulfurization behavior of the combustion gases was studied, making use of coal with low content of sulfur, through the addition of limestone in the bed, at 850ºC. The coal is from Candiota-RS mine and the limestones are from Pantano Grande-RS (dolomite) and Candiota-RS (magnesian limestone). They are representative of the raw material from the south of Brazil. The molar ratio Ca/S was studied, remarking the influence of limestone chemical composition (dolomite: 28.63% CaO, 20.13% MgO; magnesian limestone: 50.13% CaO, 2.03% MgO) and limestone particle size range (mean particle diameter 0.467mm and 0.3164mm). These tests were compared with others using only coal so that the desulfurization efficiency was calculated. For the magnesian limestone, using the molar ratio Ca/S 3.93, the maximum sulfur retention 71.51% was obtained and, using the dolomite, for Ca/S = 2.57, was obtained 66.88%. In the particle size analysis, the fine limestone reached 60% and the coarse, 30% for the same molar ratio Ca/S 2.4. In the chemical composition analysis, similar particle size range, the magnesian limestone got 70% and dolomite 50%, for the same 3.7.

GUERRERO, Jorge Recarte Henriquez, também é conhecido em citações bibliográficas por: HENRIQUEZ, Jorge Recarte / Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-21T18:37:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Daniel Alejandro Torres Villablanca.pdf: 1891575 bytes, checksum: 1a05e7810bc21a00f6ceb7b7bfe63aa1 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-29T18:21:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Daniel Alejandro Torres Villablanca.pdf: 1891575 bytes, checksum: 1a05e7810bc21a00f6ceb7b7bfe63aa1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-29T18:21:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Daniel Alejandro Torres Villablanca.pdf: 1891575 bytes, checksum: 1a05e7810bc21a00f6ceb7b7bfe63aa1 (MD5) Previous issue date: 2016-09-08 / FACEPE / Devido à importância de diversificar a matriz energética do Brasil e do mundo é importante a utilização de novas fontes de energia que substituam os combustíveis fósseis, como é o caso da biomassa procedente do bagaço de cana-de-açúcar que está presente no Brasil de maneira abundante. As vantagens da utilização dessa biomassa é a diversificação da matriz energética nacional bem como diminuir a poluição resultante da utilização de combustíveis fósseis. Este trabalho tem como objetivo estabelecer os parâmetros básicos para a modelagem computacional do processo de conversão termoquímica de biomassa sólida em gás combustível em um reator de leito fluidizado e a construção de um algoritmo numérico que permita realizar estudos futuros sobre quais e como os principais parâmetros envolvidos afetam o processo de conversão. Para estabelecer os parâmetros e desenvolver o modelo foi utilizado o software Matlab 2011.a. Primeiramente foram determinados os parâmetros fixos e as variáveis. Em seguida, foram calculadas as condições de operação do reator em função das características da biomassa e da vazão de gás que entra no reator. Finalmente, foram estabelecidas as equações diferenciais que modelam o comportamento das espécies em função da altura do reator. O modelo desenvolvido foi de três fases; unidimensional e com taxas de reação. A pirólise é instantânea. A transferência de calor entre as fases foi considerada e a variação da distribuição do tamanho de partícula não foi considerado.A modelagem mostrou que as reações pertencentes à pirolise do alcatrão atingem sua conversão total num período de tempo pequeno (10⁻⁵s) , o que comprova que as espécies gasosas, produto da pirolise, podem ser consideradas no inicio do modelo sem ter que realizar sua modelagem. O modelo desenvolvido pode ser aplicado para qualquer tipo de biomassa que seja do tipo A dentro da classificação de Geldart para partículas. / Due to the importance of diversifying the energy matrix of Brazil and the world, it is important to use new energy sources to replace fossil fuels, such as the biomass derived of bagasse sugarcane that is abundantly present in Brazil. The advantages of using this biomass is the diversification of the national energy matrix and reduce pollution resulting from the use of fossil fuels. This study aims to establish the basic parameters for the computational modeling of thermochemical conversion process of solid biomass in fuel gas in a fluidized bed reactor and, also, the construction of a numerical algorithm to enable further studies on what and how the main parameters involved affect the conversion process. To establish the parameters and develop the model, the Matlab software 2011.a was used. First, the parameters fix and variables were established. Then, we calculated the reactor operating conditions according to the characteristics of biomass and gas flow entering in the reactor. Finally, we established the differential equations that shape the behavior of the species in function of the reactor’s height. The developed model has three phases; one dimension and reaction rates. The pyrolysis is instantaneous. The heat transfer between masses was considered and the variation of the particle size distribution was not considered. The freeboard was not included in the modeling. The model showed that the reactions belonging to the tar pyrolysis reach their full conversion within a short period of time (10⁻⁵s), which proves that the gas species, pyrolysis products, may be considered in the begin of the model without having to make their modeling. The developed model can be applied to any type of biomass that is of type A (Geldart classification for particles).

Orientador: Luis Augusto Barbosa Cortez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-07-22T14:41:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OlivaresGomez_Edgardo_M.pdf: 6764544 bytes, checksum: 671689453428e894e7a71a91f66a2723 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O interesse atual pela gaseificação de biomassa no mundo está baseado em dois aspectos principais: (a) A possibilidade de se desenvolver comercialmente a tecnologia BIG/GT-CC (Biomass Integrated Gasifiers /Gas Turbine-Combined Cycles) que permite diminuiro custo do kW.h desde valores de aproximadamente 8 centavos utilizando a tecnologia convencional (com ciclo Rankine), até valores estimados de 3,8 centavos utilizando a tecnologia BIG/GT-CC de segunda geração (com turbinas a gás mais eficientes) e (b) A sua utilização contribui na melhoria do balanço de CO2, de NOx e de SOx na atmosfera, quando comparado com os combustíveis fósseis. Sem dúvida, o primeiro destes aspectos tomaria a energia obtida a partir da biomassa competitiva com relação à energia obtida a partir dos combustíveis comvencionais. Nesta direção vários projetos estão sendo desenvolvidos em diversos países do mundo, por empresas do setor energético, instituções de pesquisa e grupos de pesquisa a nível de universidades. A Faculdade de Engenharia Agricola-UNICAMP em colaboração com o Departamento de Engenharia Térmica e de Fluídos da Faculdade de Engenharia Mecânica-UNICAMP, desenvolveu o projeto de um protótipo de reator de leito fluidizado de 280 kW de potência térmica visando a gaseificação dos subprodutos da agroindústria sucroalcooleira, o bagaço e a palha da cana-de-açúcar. Para tanto foi necessário desenvolver uma metodologia aproximada de dimensionamento do reator, que embora não considere uma teoria rigurosa constitui uma útil ferramenta prática. O projeto considerou também o dimensionamento do sistema de distribuição do agente de gaseificação (ar), do sistema de alimentação de biomassa e do ciclone da instalação de gaseificação. A construção e montagem da instalação e da estrutura de suporte foi realizada pela TERMOQUIP ENERGIA ALTERNATIVA LIDA, de Campinas, São Paulo. Os primeiros testes a mo e em condições de gaseificação permitiram comprovar as dificuldades e limitações impostas pelo sistema de alimentação (do tipo rosca sem-fim), devido às quais foi praticamente impossível desenvolver os experimentos quando trabalhando com bagaço ("in natura") e palha da cana. Como resultado dos testes realizados utilizando pellets de bagaço de cana, verificou-se um aceitável desempenho energético do reator para a faixa de fator de ar empregada de 0,17 até 0,22. O poder caloófico inferior médio do gás obtido foi de 4 MJ/Nm3,valor considerado bom na gaseificação com ar. Os maiores valores da eficiência a mo e a quente do gaseificador (29,23 % e 33,42% respectivamente) foram obtidos para um valor de 0,22 do fator de ar, não sendo verificado neste ponto seu valor máximo por limitações na operação do reator para maiores valores do fator de ar. Elevados valores das perdas ao meio ambiente são, provavelmente, a principal causa das baixas eficiências. Nestas perdas são consideradas as perdas de energia pelo carbono não gaseificado que permaneceu no leito e as perdas com o alcatrão e os particulados sólidos no gás de saída do ciclone, as quais não foram avaliadas por falta de medidas experimentais. O completamento da avaliação do desempenho do reator é feita com o cálculo das perdas de energia com a entalpia sensível do gás de saída e com o resíduo sólido que sai por baixo do ciclone, cujos valores foram aceitáveis na faixa de fator de ar estudada / Abstract: The present interest in biomass gasification throughout the world is fundamented in two matn aspects: a) the potential for commercial development of the BIG/GT-CC (Biomass Integrated GasifierslGas Turbine-Combined Cycles) technology which allows costs of US$ 0,038/kWh against some US$ 0,08/kWh when utilizing existing the Rankine cycle conventional systems: the use of biomass gasification may contribute to improve the CO2balance and reduce NOx and SOx emissions in the atmosphere because the source of energy utilized is biomass and recovers a carbon which is already present in the biosphere. Several projects are being oriented in this direction throughout the world and are lead by private companies and research groups ITom universities. The School of Agricultural Engineering- FEAGRI ITom the State University of Campinas-UNICAMP, Brazil, in cooperation with the School of Mechanical engineering-FEM/UNlCAMP has developed a prototype of a fluidized-bed reactor to gasify by-products ITomthe sugar-ethanol industry, such as the bagasse and the trash (Ieaves and tops). To implement this research it was necessary to develop a method for sizing the reactor combining practical parameters and a theoretical approach. In this project it was considered also the sizing of other auxiliary systems: the gasifying agent (air) distribution, the biomass feeding, and the cyclone for gas purification. The construction and assembling of the whole installation as well as the structure was conducted by Termoquip Energia Alternativa Ltda, a leading enterprise dedicated to biomass gasifier construction with factory located in Campinas, Brazil. The first "cold" tests in gasification conditions allowed to conflrm the difficulties and limitations imposed by the biomass feeding system (screw type). It was almost impossible to conduct experiments when working with bagasse "in natura" and straw. However, the obtained results when bagasse pellets were used indicated acceptable reactor energy efficiencyfor an air factor in the range of 0.17 to 0.22. The obtained gas low heating value was 4 MJ/Nm3which was considered acceptable for air gasification. The higher reactor "cold" and "hot" efficiencies were 29,23% and 33.42%, respectively.They were obtained for air factors ofO.22. However, it was not possible to obtain higher efficienciesbecause the reactor operating conditions did not allow tests with higher air factors. High energy losses to the environrnent are probably the main cause for low efficiencies. Within these losses are included the non-gasified carbons which IX rernained in the reactor bed and the losses with tar and solids or particulate found in the exiting gas after the cyclone. These losses were not evaluated due to the lack of appropriated experimental equiprnent. The overall thermodynamic evaluation was done calculating the energy losses ITornthe sensible enthalpy ITornthe exiting gas which values were considered acceptable for the studied air-factor / Mestrado / Construções Rurais / Mestre em Engenharia Agrícola

Orientador: Osvaldir Pereira Taranto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-26T04:46:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_DanielaPiresda_M.pdf: 3068299 bytes, checksum: 81d56b5e0fe31162dba378fa7d811cad (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre a fluidização de microgrânulos de celulose microcristalina (CMC), visando utilizar esta partícula num futuro processo de recobrimento. A CMC foi analisada em duas faixas de diâmetro e nas formas esférica e não­esférica. Foram analisados parâmetros fluidodinâmicos fundamentais, como a velocidade de mínima fluidização, a queda de pressão, a porosidade e a expansão do leito de partículas. O efeito do atrito devido à operação de fluidização foi estudado e verificou-se que, dentro da faixa de velocidades utilizada, este efeito é negligenciável. A distribuição de temperatura radial dentro do leito foi determinada à diferentes velocidades superficiais de ar. Estes perfis foram analisados de forma a verificar sua validade como indicador da qualidade de fluidização. Verificou-se a existência de perfis parabólicos que achatavam-se a medida que aumentava-se a velocidade de operação, indicando um aumento na homogeneidade na distribuição de sólidos dentro do leito. A partir da análise destas distribuições pode-se dizer que atinge-se uma boa qualidade de fluidização com velocidades de operação superiores a 7 vezes a velocidade de mínima fluidização. Nesta mesma condição encontra-se expansões do leito de 35% em relação à altura de mínima fluidização. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que a CMC apresenta uma fluidização com qualidade e adequa-se ao processo. de recobrimento em leito fluidizado / Abstract: This work presents a study over the fluidization of microcristalline cellulose microgranules (CMC), aimming to the use of these partic1es in a future process of coating. CMC was analised in two ranges of partic1es diameter and in spherical and non­spherical forms. Some fundamental fluid-dynamic parameters were studied, like minimum fluidization velocity, pressure drop, porosity and bed expansion. The effect of rnction due to the fluidization operation were studied too and it was verified that this effect is neglectable within the range ofvelocity used. The bed temperature distribution over the radius was determined at different air superficial velocities. These profiles were analised in the form of verifying its validity as a fluidization quality indicator. It was verifyed the existence of parabolic profiles that tended to linearization when the velocity is rised, indicating an increase in the homogeneity of the concentration of solids in the bed. From the ana1ysis of these distributions, it can be said that a good fluidization quality achieved with operation velocities over seven times the minimun fluidization velocity. The results obtained in this work show that the CMC can be fluidized with quality and the solids circulation shall be adequate to the coating process in fluid bed. / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Sandra Cristina dos Santos Rocha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:51:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cunha_RobertoLuisGomesda_D.pdf: 5308810 bytes, checksum: 23031bb71d61ff09f951cb9f06de28e9 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Atualmente a granulação de partículas finas encontra suas principais aplicações nas indústrias de alimentos, química, agrícola e especialmente farmacêutica e tem sido cada vez mais objeto de pesquisa, com finalidades de melhorar aspecto, perdas por manuseio, compactação e transporte. A granulação consiste em aumentar o tamanho (volume) da partícula, através da incorporação de materiais ativos e/ou inertes. Os primeiros trabalhos foram desenvolvidos na década de 50, utilizando areia em granuladores cilíndricos. Desde então, uma grande quantidade de trabalhos vem sendo realizado com a utilização de equipamentos tais como misturadores, tambores rotativos e leito fluidizado. A utilização do leito fluidizado modificado tem como objetivo melhorar o processo, otimizando a técnica e tornando-a economicamente viável. Neste trabalho, estudou-se a granulação de pós em leito fluidizado com tubo interno, utilizando uma solução aquosa com concentração de 35 % de maltodextrina como agente granulante, e efetuou-se a caracterização física dos grânulos formados e de pastilhas obtidas a partir desses grânulos. O material empregado como excipiente foi a celulose microcristalina com diâmetros que variam de partículas menores que 125 mm a 420 mm. O leito consiste de uma coluna em acrílico de 60 cm de altura e 14 cm de diâmetro interno. Um tubo com 14 cm de altura e 7 cm de diâmetro interno foi adaptado no centro do leito, preso ao topo por uma haste retrátil, facilitando o seu deslocamento e fixação em relação à placa distribuidora. A utilização do leito fluidizado com um tubo interno facilitou a condução do processo em relação ao leito fluidizado convencional, pois foi observada uma melhora na fluidodinâmica durante o processo. A solução granulante foi aspergida sobre o leito de partículas, através de um bico atomizador de duplo-fluido. As variáveis operacionais analisadas foram: vazão da solução granulante (Ws), com valores de 4, 7 e 10 ml/min no display da bomba, pressão de atomização (Pat) de 68,95, 103,42 e 137,89 kPa, temperatura do ar de fluidização (T) de 60, 70 e 80 °C, e altura do tubo interno (ht) em relação à placa distribuidora de 4, 6 e 8 cm. O trabalho experimental foi realizado com auxílio de um planejamento fatorial completo 24 para avaliar a influência das condições operacionais nas variáveis de resposta: crescimento das partículas, índice de torrões e índice de Carr. O planejamento experimental forneceu modelos estatisticamente significativos para as respostas crescimento dos grânulos e índice de Carr. O crescimento dos grânulos foi favorecido pelo aumento da vazão da solução granulante associada à baixa pressão de atomização. Os grânulos apresentaram compressibilidade de 2,44 a 16,9 % e ângulo de repouso de 37,6±1,77° a 42±1,49°, indicando ótima fluidez e coesividade intermediária. Além disso, analisou-se também a compressão e compactação dos grânulos. Pastilhas foram confeccionadas aplicando 1,5 ton. aos grânulos em prensa hidráulica e submetidas à análise de resistência. Os resultados mostraram-se satisfatórios, estando os valores obtidos de acordo com os especificados na literatura. / Abstract: Currently the fine particle granulation finds its main applications in the food chemical, agricultural and especially pharmaceutical industries, and has been attracting more and more interest with purposes to improve aspect, losses, compacting and transport. The granulation consists of increasing the size of the particle, through the incorporation of active and/or inert materials. The first works had been developed in the decade of 50. Since then, a great amount of works comes, being carried through with the use of different equipments such as mixers, rotary drums and fluidized beds. Modified fluidized bed granulators had been proposed with the objective of improving the process. The use of modified fluidized beds optimizes the technique and turns it economically viable. The objective of this work was the study of granulation of powders in a fluidized bed modified with the inclusion of a draft-tube, using an aqueous solution of maltodextrin (35% in weight), and the physical characterization of the granules and tablets compressed from these granules. The granulation operation was carried out by top spraying the granulating liquid on the fluidized bed of particles using a double-fluid nozzle. Microcrystalline cellulose particles (mean diameter from below 125µm to 420µm) were chosen as the raw material to be granulated. The fluidized bed consisted of a cylindrical column constructed in Plexiglass with 0.14 m of internal diameter and 0.6 m of height. A draft-tube with 0.14 m of height and 0.07 m of internal diameter was adapted in the center. The experimental work was carried through with the aid of a 24 experimental design with three central points, resulting in 19 runs to evaluate the effects of the operational variables on the granulation process. The independent variables studied were the flow rate of granulating solution (Ws); the air pressure of atomization (Pat); the inlet air temperature (T) and the height of the drafttube (ht). The values of the variables at the lower, central and upper levels were fixed in 4, 7 and 10 mL/min for Ws; 68.95, 103.42 and 137.89 kPa for Pat; 60, 70 and 80°C for T and 4, 6 and 8 cm for ht. The responses analyzed were the particles growth, agglomeration index, angle of repose and Carr index. The growth of granules was favored by the increase of the flow rate of the granulating solution associated to a low pressure of atomization. The granules showed compressibility in the range of 2.44 to 16.9% and angle of repose from 37.6±1.8° to 42.0±1.5°, indicating free flow ability and intermediate cohesiveness. Also, the granules compression and compaction was analyzed. Tablets were done by applying 1.5 tons to the granules using a hydraulic press and then submitted to resistance analyses. The results obtained were satisfactory as the values were in the range specified in the literature for pharmaceutical tablets. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

As grandes taxas de consumo de calcário são uma característica problemática em relação à absorção de enxofre na combustão de carvão em leito fluidizado. O conhecimento da conversão e das taxas de reação é um fator chave para a redução do consumo, permitindo uma utilização mais eficiente e uma melhor seleção dos absorventes. Neste trabalho a conversão e o coeficiente da taxa de reação global para a absorção de enxofre por diferentes calcários são determinados num reator de leito fluidizado de escala reduzida. O reator é uma coluna de 160 mm de diâmetro interno, utilizando areia como material do leito, e fluidizado por ar pré-aquecido em 750 e 850ºC. Uma fração de SO2 é adicionada ao ar de fluidização, e bateladas de calcário são alimentadas no leito para a remoção de enxofre. O tamanho médio das partículas de areia e de calcário é de 545 &#956m. As temperaturas, o tamanho das partículas e a fração de SO2 no gás são típicos do processo de combustão de carvão em leito fluidizado. Quando as bateladas de calcário são alimentadas no leito previamente aquecido, as concentrações transientes de saída de SO2, CO2 e O2 são monitoradas continuamente no tempo com a temperatura do processo. Cinco calcários de três regiões diferentes foram testados, sendo dois calcíticos, dois dolomíticos e um magnesiano. Os resultados mostraram que o calcário dolomítico, relativamente mais jovem em relação a sua idade geológica, foi o que apresentou uma melhor eficiência para a remoção de SO2. / The high rates of consumption of limestone is a problematic feature regarding sulfur absorption in coal fluidized bed combustion. The knowledge of conversion and reaction rates is a key factor towards reducing that consumption, allowing a more efficient utilization and a better selection of absorbents. In this work the conversion and the global reaction rate coefficient for sulfur absorption by different limestones are determined in a bench scale fluidized bed reactor. The reactor is a 160 mm internal diameter column using silica sand as bed material, fluidized by pre-heated air at 750°C and 850°C. A fraction of SO2 is added to the fluidization air, and batches of limestone are fed to the bed to perform sulfur removal. The mean particle size of both silica sand and limestone is of 545 &#956m. The considered temperatures, particle size and fraction of SO2 in the gas of the bed are typical of the coal fluidized bed combustion process. As the batches of limestone are fed to the previously heated bed, the exit transient concentrations of SO2, CO, CO2 and O2 are continuously recorded alongside with the process temperature. Five different limestones were tested, including two calcitic, two dolomitic and one magnesian. The results show that the dolomitic limestone, relatively younger regarding its geological age, presented a better efliciency for SO2 removal.

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-09-05T18:33:10Z No. of bitstreams: 1 RONALDO ANTONIO CORREIA D.PDF: 1659150 bytes, checksum: 94e12a1ddf216376c1e321f248c2f772 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-05T18:33:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RONALDO ANTONIO CORREIA D.PDF: 1659150 bytes, checksum: 94e12a1ddf216376c1e321f248c2f772 (MD5) Previous issue date: 2006-10 / Este trabalho relaciona-se à remoção de fenol de águas residuais industriais, por adsorção em resinas poliméricas comerciais. Trata-se de uma alternativa não só economicamente viável, mas também conservacionista quando comparada ao uso de carvão ativado granulado de origem vegetal, tradicionalmente empregado nesses casos. Para esta finalidade foi desenvolvido e operado com sucesso um sistema de leito fluidizado em circuito fechado, em escala de bancada. Soluções aquosas de fenol com concentrações iniciais na faixa de 84 a 451 mg/L foram utilizadas para fluidizar cerca de 400 cápsulas permeáveis, confeccionadas artesanalmente em tela de aço inoxidável 42 mech. Cada cápsula continha cerca de 100 mg da resina comercial AmberliteTMXADTM4, da qual foram previamente eliminadas as partículas menores que a abertura da tela. A resina ocupava cerca da metade do volume da cápsula, o que propiciava agitação interna das partículas durante a fluidização, diminuindo assim a resistência ao transporte difusivo do fenol da fase líquida para o adsorvente. O sistema foi operado a 35°C, temperatura típica de descarte de rejeitos industriais. Os experimentos foram realizados usando velocidade superficial de fluidização 20% acima da velocidade superficial mínima de fluidização das cápsulas, o que propiciou intensa circulação das mesmas no leito. Tipicamente, 30 passagens do volume total de líquido circulante através do leito eram requeridas para alcançar na fase líquida uma concentração de fenol muito próxima daquela do equilíbrio. Um modelo de adsorção em batelada, simples, porém muito confiável e incorporando a clássica isoterma de Freundlich, previu satisfatoriamente as concentrações finais de fenol no líquido. Com base nos perfis temporais da concentração de fenol no líquido, desenvolveu-se também um modelo transiente de 2ª ordem para o processo. Sólidos em suspensão, freqüentemente presentes em águas residuais industriais e causa comum de entupimentos em leito fixos, foram simulados com serragem de pinho com tamanhos de partícula na faixa -16+28 mech. A intensa agitação do leito fluidizado impediu o bloqueio das telas das cápsulas. / This work is related to the removal of phenol from industrial wastewaters by adsorption onto commercial polymeric resins. It is a current alternative, not only economically viable but also conservationist when compared to granulated activated carbon of vegetal origin, traditionally used in these cases. For this purpose, a closed circuit bench scale liquid fluidized bed system was developed and operated successfully. Phenol aqueous solutions with initial concentrations in the range 84 to 451 mg/L were used to fluidize some 400 handcrafted small permeable capsules of stainless steel screen, 42 mech. Each capsule contained about 100 mg of the commercial resin AmberliteTMXADTM4, which was previously sieved to eliminate particles smaller than the screen aperture. The resin occupied roughly half the volume of the capsule, enabling internal mixture of particles during fluidization, thus decreasing the diffusional resistance to phenol transport within the liquid phase towards adsorbent. The system was operated at 35°C, a typical temperature of industrial wastewaters. Experiments were carried out using a fluidizing superficial velocity 20% above the minimum superficial fluidization velocity of the bed of capsules. Typically, 30 passages of the total circulating liquid volume through the bed were required to reach a concentration of phenol in the liquid phase, very near that of equilibrium. A batch adsorption model, simple but very reliable and incorporating the classic reundlich isotherm, satisfactorily predicted final concentrations of phenol in the liquid. Based on the time profiles of the phenol concentration in the liquid, a 2nd order transient model was also developed for the process. Suspended solids, often present in industrial residual waters and a common cause of fixed beds clogging, were simulated with pine saw dust, with particle sizes in the range -16+28 mech. The intense fluidized bed mixing avoided the blocking of the screen of the capsules.