Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-04T13:55:06Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Kamylla Alexandre Leite dos Santos.pdf: 1976656 bytes, checksum: ddc312a0e96e1e6356d45ce49fddc668 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T13:55:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Kamylla Alexandre Leite dos Santos.pdf: 1976656 bytes, checksum: ddc312a0e96e1e6356d45ce49fddc668 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / ANP/PRH/28 / Foram realizadas medidas de fração volumétrica do catalisador por meio da técnica de trans missão de radiação-, para validar experimentalmente a simulação, com o uso da Fluidodinâmica Computacional (CFD) e o modelo matemático que correlaciona a taxa de circulação do catalisador no riser de uma Unidade Piloto a Frio (UPF) tipo Craqueamento Catalítico Fluido (FCC - FluidCatalyticCracking). As altas temperaturas e as grossas paredes de aço que compõem as unidades de Craqueamento Catalítico Fluido (FluidCatalyticCracking - FCC), além de altas taxas de erosão do escoamento, dificultam uma avaliação precisa de importantes parâmetros fluidodinâmicos como as taxas de circulação e perfis de distribuição axial e radial das fases em escoamento. Uma das estratégias adotadasna observação de fenômenos fluidodinâmicos para solução desses problemas tem sido a utilização de unidades piloto a frio, como a que foi elaborada e instalada no Departamento de Energia Nuclear da UFPE, para o desenvolvimento de técnicas de medidas não intrusivas, adequadas para informações precisas sobre o escoamento no riser. Uma análise das equações que modelam a entrada do catalisador no riser, importante parâmetro para o banco de dados de aplicação da CFD, mostrou que a taxa de circulação do catalisador é essencial à simulação do processo. Um conjunto de fonte e detector de radiação-[fonte Am-241/detetor de NaI(Tl)], posicionados diametralmente opostos em determinada altura no riser, permitiu a obtenção de medidas da atenuação do feixe de radiação pelo catalisador em escoamento. A comparação entre os perfis de fração volumétrica obtidos experimentalmente e por simulação apresentou convergência entre os mesmos e demonstrou que a determinação da taxa de circulação do catalisador e a utilização de métodos não intrusivos são essenciais à estimativa precisa das condições de operação em um riser.

Orientador: Osvaldir Pereira Taranto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T08:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_LucianeFranquelinGomesde_D.pdf: 6876440 bytes, checksum: af8ca21982a85f9a31f3f9b1ff3eafdc (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Microgrânulos (pellets) são formas farmacêuticas que apresentam vantagens biofarmacêuticas e, além disso, são apropriadas para aplicação de revestimento. O nifedipino é uma droga praticamente insolúvel em água, com solubilidade menor que 10 ?g/mL, de baixa e irregular biodisponibilidade depois da administração oral. Muitas pesquisas vêm sendo realizadas a fim de melhorar a solubilidade de drogas pouco hidrossolúveis fazendo o uso de desintegrantes. No Brasil, atualmente, apenas um laboratório produz comprimidos contendo nifedipino com perfil de liberação prolongada. Neste trabalho, pellets de nifedipino com matriz de liberação prolongada foram produzidos por extrusão-esferonização, e em seguida, receberam um recobrimento em leito Wurster com suspensões poliméricas de liberação imediata disponíveis no mercado, Opadry® e Opadry®II. O estudo dos processos de recobrimento foi realizado por meio de um planejamento experimental completo de dois fatores em dois níveis (22) e repetição no ponto central, para cada polímero. As variáveis estudadas foram a temperatura do ar de entrada e a vazão da suspensão de revestimento. A fração de aglomerados e a eficiência do processo foram as variáveis respostas analisadas. A temperatura do ar foi a variável que mais influenciou a eficiência do processo para ambos os polímeros e a vazão de suspensão foi o fator que mais influenciou na aglomeração durante o processo de recobrimento. Os valores de eficiência no estudo do processo se mostraram mais elevados quando o processo de recobrimento foi realizado com a suspensão polimérica Opadry®II, chegando a atingir 98%. Os pellets revestidos foram submetidos a testes de teor, dissolução in vitro e estabilidade. Os microgrânulos recobertos não tiveram o perfil de liberação prolongada alterado com os revestimentos adquiridos para ambos os polímeros. Os teores de ativo obtidos experimentalmente nos pellets mostraram-se ligeiramente inferiores aos incorporados na mistura de pós e muito próximos aos calculados pelo balanço material. Nos testes de estabilidade (40 ºC e 75% Hr) os pellets com e sem recobrimento mostraram-se estáveis quanto ao teor de ativo, perfil de dissolução e aspectos visuais. Entretanto, quando submetidos à exposição direta da luz do dia e fluorescente, os pellets recobertos perderam apenas 5% do teor, enquanto que os sem recobrimento perderam mais de 40% / Abstract: Pellets are dosage forms that have many biopharmaceutical advantages and, moreover, they are suitable for coating application. The nifedipine is a drug practically insoluble in water, with solubility of less than 10 µg/mL, low and irregular bioavailability after oral administration. Many studies have been performed in order to improve the solubility of slightly soluble drugs by the use of disintegrating. In Brazil, currently only one laboratory produces nifedipine extended release tablets. In this study, nifedipine extended release pellets were produced by extrusion-spheronization, and then received a coating layer with commercially available aqueous polymers, Opadry® and Opadry®II, in a fluid bed coater with a Wurster insert. The study of the coating processes were performed by means of a complete experimental design of two factors at two levels (22) and repetition at the central point for each polymer. The variables studied were the inlet air temperature and the coating suspension flow rate. The agglomerate fraction and process efficiency were the response variables analyzed. The air temperature was the variable that most influenced the efficiency of the process for both polymers and suspension flow rate was the most important factor involved in the agglomeration during the coating process. The process efficiency proved to be higher when the coating process was carried out with polymeric suspension Opadry ® II, reaching up to 98%. The coated pellets were tested for content, in vitro dissolution and stability. The coating layer acquired by the pellets has not changed their release profile. The nifedipine contents obtained experimentally were slightly lower than those incorporated in the mixture of powders and similar to those calculated by material balance. Not even the drug content and the release profiles were significantly affected by storage at 40 ºC and 75% relative humidity. However, when submitted to exposure to direct daylight and fluorescent light, the coated pellets lost only 5% of the drug content, while the uncoated lost more than 40% / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutora em Engenharia Quimica

Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Rosiane Lopes da Cunha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-14T14:28:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CiroVelasquez_HectorJose_D.pdf: 3600504 bytes, checksum: efd0571f00b5ea398f5836590f0165bb (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Suspensões de gomas xantana e de l-carragena foram secas usando um secador de leito de jorro fluidizado com partículas inertes de vidro e plásticas de ABS (acrylonitrile butadine styrene). O processo de secagem foi avaliado quanto ao desempenho do secador (eficiência de produção de pó e retenção de sólidos), características fluidodinâmicas (velocidades da partícula inerte no jorro e ânulo, queda de pressão no leito, largura da fonte, altura máxima de jorro, distribuição de temperaturas no leito) e qualidade do produto final obtido (propriedades reológicas e teor de umidade). Um planejamento fatorial 23 com 2 pontos centrais e 6 pontos axiais e superfícies de resposta foi usado para determinar o efeito das condições de secagem (temperatura de ar, vazão de suspensão e vazão de ar no jorro e ânulo) sobre o processo e na qualidade do produto final. Os resultados mostraram que foi possível obter produto reconstituído de pó de xantana usando vidro ou ABS como inerte. No entanto, para suspensões de l- carragena não foi possível a secagem com partículas esféricas de vidro devido à alta tensão superficial e baixo ângulo de contato. De acordo com os resultados do planejamento experimental, a eficiência de produção média de pó de goma xantana usando vidro como inerte foi de 28% com uma retenção de sólidos de 65%, enquanto que usando ABS a produção média foi de 45% e a retenção de sólidos de 49%, ou seja, o melhor desempenho do secador ocorreu quando ABS foi empregado como partícula inerte. Para a secagem de suspensões de l-carragena com partículas de ABS a eficiência de produção média de pó foi de 23% e a retenção media foi de 71%. A variável mais relevante na secagem das suspensões de gomas xantana e carragena foi a vazão de suspensão, sendo que um aumento desta variável produziu um baixo rendimento de pó e aumentou a retenção de sólidos dentro do leito. A queda de pressão do leito apresentou uma variação periódica indicando uma instabilidade fluidodinâmica. A distribuição de temperatura no leito mostrou uma operação quase isotérmica e que o processo evaporativo ocorreu principalmente na zona do jorro e base do ânulo. A velocidade da partícula no jorro foi dependente da vazão de ar na região do jorro, enquanto que a velocidade da partícula dentro no ânulo foi função da vazão de suspensão e também da vazão de ar que passava pelo jorro. A xantana obtida pela secagem em jorro fluidizado formou suspensões de natureza altamente pseudoplástica e com propriedades viscoelásticas de gel fraco. A vazão de alimentação da suspensão (=1 g/min) foi um fator importante para a preservação da qualidade reológica. A secagem de suspensões de goma xantana realizada em condições ótimas, tanto em leitos com partículas de ABS quanto de vidro, não mostrou efeito na qualidade reológica do produto. O produto reconstituído de l-carragena obtido nas condições otimizadas de secagem também formou suspensões de natureza altamente pseudoplástica, porém com propriedades viscoelásticas características de suspensões altamente diluídas (G''>G'), mostrando valores de viscosidade, módulos elástico (G') e de perda (G'') menores que o produto comercial e portanto uma perda de qualidade do produto. Nas condições de melhor desempenho do secador, as suspensões de l-carragena foram mais susceptíveis a sofrer mudanças em sua estrutura molecular que a goma xantana / Abstract: Xanthan and l-carrageenan suspensions were dried using a two dimensional spouted fluidized bed dryer with inert particles of glass and ABS (acrylonitrile butadine styrene).The dryer performance (powder production and solid retention), fluid flow characteristics (particle velocity in the spout and annulus, pressure drop, fountain width, maximum spout height, distribution of temperatures inside the bed) and quality properties of final product (rheological properties and moisture content) were evaluated. A complete 23 factorial design with 2 central points and 6 axial points together with response surfaces analysis was used to determine the effect of the drying conditions (drying temperature, suspension mass flow and air flow in the spout and annulus) on the drying process and final product. The results showed that it is possible obtain a reconstituted powder of xanthan gum using glass and ABS as inert particles. However, for suspensions of l- carrageenan was not possible the drying with glass spherical particles due to high superficial tension (low angle of contact). According to results of experimental design the mean powder production of xanthan gum using glass as inert was of 28% with a solid retention of 65%, whereas using ABS the mean powder production was of 45% with a solid retention of 49%, thus the best performance of the drier occurs when the bed with ABS is operated. In addition, the drying of l carrageenan suspensions with ABS particles showed a me n production of 23% with a solids retention of 71%. The most significant variable in the drying of the suspensions of xanthan and l carragena gum was the suspension mass flow rate where an increases produces a diminishing of the powder production increasing the solids retention in the bed. The pressure drop in the bed presented a periodic variation with the processing time indicating a hydrodynamics instability. The temperature distribution in the bed showed that annulus zone operated almost isothermally and that the spout zone and the annulus base are the zones where occurs the evaporative process. The particle velocity in the spout depends upon of the air flow in the spout, whereas the particle velocity in the annulus is function of the aeration and suspension mass flow rate. The reconstituted xanthan powder produced suspensions of highly pseudoplastic nature and with viscoelastic weak gel properties. The suspension mass flow rate (=1 g/min) was a factor important to preserve its rheological quality. To xanthan gum the drying operating conditions evaluated in the optimum point showed that the inert particle (ABS and glass) not influenced on the rheological quality of the reconstituted product. The l-carrageenan suspensions evaluated in the drying optimum conditions formed suspensions of highly pseudoplastic nature with viscoelastic properties of suspensions highly diluted (G''>G'). Also, the rheological and viscoelastic characteristics as viscosity, storage (G') and loss moduli (G'') are lower than commercial gum indicating a severe loss of product quality. In the conditions of better performance of the dryer, the suspensions of l- carrageenan were more sensitive to suffer changes in its molecular structure than the xanthan gum / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

El uso generalizado de los procesos de granulación en la industria de fertilizantes, junto con la creciente demanda de fertilizantes que cumplan con las exigencias de los distintos mercados, ha generado la necesidad de desarrollar modelos matemáticos que permitan asistir a la toma de decisiones para operar las unidades de procesamiento en condiciones óptimas. Los granuladores de tambor rotatorio fluidizado (en inglés “Fluidized Drum Granulators”, FDG’s) son equipos, de diseño relativamente reciente, usados para la producción de fertilizantes. Surgieron de la combinación de dos tipos de granuladores convencionales: los de lecho fluidizado y los de tambor rotatorio. El FDG es básicamente un tambor inclinado que rota con una tabla de fluidización en su interior. En la literatura abierta existen escasos estudios de estas unidades. Con el objetivo de contribuir a la operación más eficiente de estas unidades respecto a la actual práctica industrial, en esta Tesis se desarrolla y resuelve un modelo matemático completo para la apropiada representación de la operación de un FDG. Específicamente, el modelo se desarrolla para la producción de gránulos de nitrato de potasio. En el Capítulo 1 se introducen conceptos acerca del uso de fertilizantes y en particular del nitrato de potasio. Adicionalmente se describe el proceso industrial para la obtención de nitrato de potasio como materia prima y la demanda mundial de este fertilizante. Por su parte, en el Capítulo 2 se describen los distintos tipos de granuladores usados en la industria y los mecanismos de cambio de tamaño que pueden ocurrir dentro de un granulador. En el Capítulo 3 se formulan los balances de masa en estado estacionario del granulador. Los resultados mostraron que la geometría de la tabla de fluidización, la velocidad de rotación y el ángulo de inclinación del tambor son factores claves en el diseño de un FDG. En efecto, estos parámetros afectan el tiempo de residencia de las partículas ubicadas sobre la tabla de fluidización y la distribución de sólidos dentro del tambor. En el Capítulo 4 se formula el balance de energía en estado estacionario del granulador teniendo en cuenta los cambios de fase que puede experimentar el nitrato de potasio en fase sólida. Los resultados mostraron que la temperatura de entrada del aire de fluidización, dentro del rango de temperaturas ambiente factibles, no impacta significativamente sobre la operación del granulador. En cambio, el caudal de aire de fluidización afecta sensiblemente la temperatura de salida de los sólidos. La selección de este caudal es fundamental para obtener gránulos en la fase sólida deseada con una resistencia mecánica adecuada. La dureza de los gránulos es importante para las etapas de almacenamiento y transporte del fertilizante. Para describir la evolución de la distribución de tamaño de partículas dentro del granulador, en el Capítulo 5 se formula y resuelve el balance de población en estado estacionario acoplado a los balances de masa y energía presentados en los capítulos precedentes. Con esta última herramienta se completa el primer simulador de unidades del tipo FDG, que permite predecir (en función de la calidad de la alimentación y las variables operativas y de diseño de la unidad) el caudal y la temperatura de las corrientes que abandonan el FDG y la calidad granulométrica y tipo de fase sólida que posee el producto. Por último, en el Capítulo 6, se resumen los resultados más destacados y se presentan las futuras líneas de investigación que surgen de los estudios realizados en esta Tesis. / The widespread use of the granulation process in the fertilizer industry, coupled with the growing demand for fertilizers, demand the development of mathematical models to assist decisions making to operate the processing units under optimum conditions. Fluidized drum granulator (FDG’s) are units of relatively new design and commonly used for the fertilizer’s production. The FDG granulator configuration emerges as combination of two conventional granulation units: fluidized bed and rotary drum granulators. In fact, it is an inclined drum that rotates and includes an internal fluidization table. There are only few contributions in the literature regarding the modelling of these units. To contribute to more efficient operations of FDGs respect to the actual industrial practice, in this Thesis a complete mathematical representation to appropriate describe the operation of a FDG is developed. Specifically, the proposed model is solved for the production of granular potassium nitrate. Chapter 1 introduces concepts related to the use of fertilizers and particularly of potassium nitrate. Additionally, the industrial production process of potassium nitrate as a raw material and the world demand of this fertilizers are described. A description of different industrial granulators and size change mechanisms that may occur within these units is presented in Chapter 2. In Chapter 3, the mass balances at steady state of the granulator are formulated. The results indicated that the geometry of the fluidization table, the speed of rotation and the angle of inclination of the drum are key factors in the design of an FDG. In fact, they affect the residence time of the particles located on the fluidization table and the distribution of solids inside the drum. In Chapter 4, the steady-state energy balance of the granulator is formulated. The results showed that the inlet temperature of the fluidization air, within the range of feasible ambient temperatures, does not significantly impact the operation of the granulator. In contrast, the flowrate of the fluidization air shows a sensible effect on the solids exit temperature. The correct definition of this operating variable is crucial to obtain granules with the desired solid phase and consequently with an appropriate mechanical resistance. The material hardness is relevant for the fertilizer storage and transport steps. To describe the evolution of the particles size distribution within the granulator, in Chapter 5 the population balance at steady state is formulated and simultaneously solved together with the mass and energy balances. With this last balance, the first simulator of FDG unit is completed. This tool allows to predict (as a function of the feed quality, operating and design conditions) the flowrate and temperature of the exit streams together with granulometry and solid phase of the granular product. Finally, in Chapter 6, the more important outcomes are summarized. Also, future research lines derived from the studies developed in this Thesis are presented.

Foi realizado um estudo sobre o efeito das concentrações de SO2 na sua absorção por calcários em fornalhas de leito fluidizado. Para observar a influência do SO2 sobre os diferentes parâmetros físicos e químicos do processo, foram criadas atmosferas compostas por quatro concentrações diferentes de SO2, que foram de 500, 1.000, 2.000 e 4.000 ppm. Utilizou-se ainda dois tipos de calcários, o Dolomítico-DP e o Calcítico-CI. O leito fluidizado borbulhante utilizado, possuía 160 mm de diâmetro interno e foi fluidizado com ar à temperatura de 850ºC, contendo SO2 na concentração desejada. Como material do leito foi utilizada areia de quartzo (99,9%), com diâmetro de 385 &#956m e aproximadamente 3,0 Kg de massa. O calcário foi adicionado em bateladas de 50 g com o reator já pré-aquecido, enquanto as variações das concentrações dos gases SO2, CO2, CO e O2 e suas descargas foram monitoradas continuamente na saída do ciclone que era utilizado para retenção do particulado fino. Para adquirir esses dados foi desenvolvido um programa em LabView. O modelo matemático escolhido possibilitou a determinação da conversão, da taxa de conversão e do coeficiente global de taxa de reação para todas as condições testadas. / A study of the effect of the concentrations of SO2 in its absorption by limestones in fluidized bed furnaces was conducted. For the determination of the SO2 influence on the different physical and chemical parameters of process, such as calcinations and sulfatation four different atmospheres were used in the reator with concentrations of SO2 of 500, 1.000, 2.000 and 4.000 ppm. Two types of limestones were used : Dolomitico-DP and Calcitico-CI. The bench scale bubbling fluidized bed reactor had a 160 mm internal diameter and was fluidized with air at 850ºC containing the required concentration of SO2. Bed material was quartz sand (99,9%), with 385 &#956m diameter and approximately 3 Kg of mass. The limestone was introduced in samples of 50 g, in the reactor previously stabilized, and the concentration of the gases SO2, CO2, CO and O2 and their discharges in the reactor exit were continually monitored. For the recording of this parameters a data acquisition program in LabView was developed. A mathematical model was used to allow the determination of the conversion, the conversion rate and the global coefficient of reaction rate for all the tested conditions.

Foi realizado um estudo sobre o efeito das concentrações de SO2 na sua absorção por calcários em fornalhas de leito fluidizado. Para observar a influência do SO2 sobre os diferentes parâmetros físicos e químicos do processo, foram criadas atmosferas compostas por quatro concentrações diferentes de SO2, que foram de 500, 1.000, 2.000 e 4.000 ppm. Utilizou-se ainda dois tipos de calcários, o Dolomítico-DP e o Calcítico-CI. O leito fluidizado borbulhante utilizado, possuía 160 mm de diâmetro interno e foi fluidizado com ar à temperatura de 850ºC, contendo SO2 na concentração desejada. Como material do leito foi utilizada areia de quartzo (99,9%), com diâmetro de 385 &#956m e aproximadamente 3,0 Kg de massa. O calcário foi adicionado em bateladas de 50 g com o reator já pré-aquecido, enquanto as variações das concentrações dos gases SO2, CO2, CO e O2 e suas descargas foram monitoradas continuamente na saída do ciclone que era utilizado para retenção do particulado fino. Para adquirir esses dados foi desenvolvido um programa em LabView. O modelo matemático escolhido possibilitou a determinação da conversão, da taxa de conversão e do coeficiente global de taxa de reação para todas as condições testadas. / A study of the effect of the concentrations of SO2 in its absorption by limestones in fluidized bed furnaces was conducted. For the determination of the SO2 influence on the different physical and chemical parameters of process, such as calcinations and sulfatation four different atmospheres were used in the reator with concentrations of SO2 of 500, 1.000, 2.000 and 4.000 ppm. Two types of limestones were used : Dolomitico-DP and Calcitico-CI. The bench scale bubbling fluidized bed reactor had a 160 mm internal diameter and was fluidized with air at 850ºC containing the required concentration of SO2. Bed material was quartz sand (99,9%), with 385 &#956m diameter and approximately 3 Kg of mass. The limestone was introduced in samples of 50 g, in the reactor previously stabilized, and the concentration of the gases SO2, CO2, CO and O2 and their discharges in the reactor exit were continually monitored. For the recording of this parameters a data acquisition program in LabView was developed. A mathematical model was used to allow the determination of the conversion, the conversion rate and the global coefficient of reaction rate for all the tested conditions.

Orientador: Ivonete Ávila / Resumo: O leito fluidizado é um sistema que é utilizado na indústria para diversos tipos de aplicações, variando desde craqueamento de petróleo e processamento de materiais como silício e urânio até secagem de grãos. Dentre esses diversos processos, o leito fluidizado também pode ser aplicado em processos termoquímicos como combustão e gaseificação de biomassa, apresentando vantagens como alta eficiência, perfil térmico homogêneo, além de flexibilidade de combustível. No entanto, o uso da biomassa no leito ainda gera algumas dificuldades, principalmente para partículas como a casca de arroz, que não fluidizam tão facilmente. Para contornar esse problema, normalmente é acrescentado um material inerte e barato como a areia. Essa mistura binária de biomassa e inerte pode gerar outros problemas, como segregação do material particulado, caminhos preferenciais do gás e pontos de estagnação, o que reduz consideravelmente a eficiência do sistema. Portanto, passa a ser importante entender como os diferentes parâmetros existentes no leito influenciam no comportamento dessa mistura para conseguir evitar esses problemas. Nesse trabalho foi feito uma análise comparativa avaliando 3 fatores: tipo de placa distribuidora (perfurada e com injetores tuyere), responsável por injetar o gás de fluidização no leito, a granulometria do material inerte (675 e 325 μm) e porcentagem de casca de arroz (1% até 10% da massa total). Esses fatores foram alterados separadamente para explorar a influência que eles c... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The fluidized bed is a system used in the industry for a variety of applications, ranging from oil cracking and processing of materials such as silicon and uranium to grain drying. Among these several processes, the fluidized bed can also be applied in thermochemical processes such as biomass combustion and gasification, presenting advantages such as high efficiency, homogeneous thermal profile, and fuel flexibility. However, the use of the biomass in the bed still generates some difficulties, especially for particles like the rice husk, that do not fluidize so easily. To work around this problem, an inert, inexpensive material such as sand is usually added to the bed. This binary mixture of biomass and inert can create other problems, such as segregation of the particulate solids, gas preference paths and stagnation points, which considerably reduces the efficiency of the system. Thus, it becomes important to understand how these different parameters in the bed influence the behavior of the mixture to avoid these problems. In this work a comparative analysis was carried out evaluating 3 factors: type of distribution plate (perforated and with tuyere injectors), responsible for injecting the fluidization gas in the bed, the inert granulometry (675 and 325 μm) and percentage of rice husk (1% to 10% of the total mass). These factors were altered separately to explore the influence they cause on the level of bed mixing between the two particulates (mixing index) as well as the v... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-06-05T18:05:00Z No. of bitstreams: 1 DissEMLM.pdf: 4999609 bytes, checksum: 95744c602244ec5bde3892ae1ab471e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-06-05T18:19:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissEMLM.pdf: 4999609 bytes, checksum: 95744c602244ec5bde3892ae1ab471e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-06-05T18:19:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissEMLM.pdf: 4999609 bytes, checksum: 95744c602244ec5bde3892ae1ab471e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-05T18:24:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissEMLM.pdf: 4999609 bytes, checksum: 95744c602244ec5bde3892ae1ab471e5 (MD5) Previous issue date: 2017-01-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The fluid catalytic cracking (FCC) is an important process in oil industry, since it converts heavier fractions in lighter ones, which are more valuable. The catalyst particles (typically m) are deactivated during the reacting process and need to be regenerated before returning to the reactor. Temperature is a key factor that promotes coke formation and deactivation inside the reactor. As a consequence, it is necessary to cool down the solid catalyst particles before returning them to the reactor. The cooling system is usually outside the regenerator in a specific designed heat exchanger, that uses water as cold fluid. The catalyst cooler was not much studied before and many contributions can be made for improvements and intensification. The goal of this work was to contribute with this topic, using Computational Fluid Dynamics (CFD) to evaluate the gas-solid flow behavior in characteristic geometries of the catalyst cooler. Commercial package Fluent by ANSYS v14.5 was used during simulation and Eulerian model was applied for the solid phase. The volume fraction phase for the solid phase, solid and gas velocities were evaluated and described. The results were compared in terms of gas-solids flow in different geometries and showed a hydrodynamic explanation different from that currently used by the authors to justify the intensification of thermal exchange in this type of equipment. In short, longer solid-wall contact time will be primarily responsible for efficient heat transfer. / O craqueamento catalítico fluidizado é um processo amplamente utilizado no campo do refino de petróleo. Na unidade de craqueamento, frações pesadas são transformadas em outras mais leves e com maior valor de mercado (gasolina, diesel, naftas). Após o craqueamento, o catalisador é regenerado e retorna ao reator. A temperatura do catalisador é um parâmetro que possui forte influência sobre o processo. O resfriamento de catalisador é feito em unidades externas a fim de controlar a temperatura de entrada do catalisador no reator. O funcionamento deste sistema ainda foi pouco explorado e o objetivo deste trabalho foi o de simular o escoamento gás-sólido em geometrias características de colunas para resfriamento de catalisador com diferentes condições de operação, assim tentando contribuir com o conhecimento sobre este processo. Técnicas de Fluidodinâmica Computacional foram usadas para a simulação de diferentes geometrias com o programa comercial FLUENT do pacote ANSYS v14.5. As distribuições fração volumétrica dos sólidos e de velocidades do gás e fase particulada foram analisados como parâmetros de interesse hidrodinâmico. Os resultados foram comparados em termos de escoamento gás-sólido em diferentes geometrias e mostraram uma explicação hidrodinâmica diferente da atualmente utilizada pelos autores para justificar a intensificação de troca térmica em este tipo de equipamentos. Em suma, maior contato sólido-parede seria o principal responsável pela transferência eficiente de calor.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3335.pdf: 2600508 bytes, checksum: 7bd7dedf1baa69c50930a1552ca3cb12 (MD5) Previous issue date: 2010-08-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / This study evaluated the influence of the upflow velocity in anaerobic fluidized bed reactor to produce hydrogen. In order to compare that effect, four reactors were used under different upflow velocities each: 0.30; 0.60; 1.24 and 1.88 cm.s-1. Expanded clay was used as support material for immobilization. A synthetic wastewater containing glucose (5000 mg.L-1) was used as substrate. Reactor R124 that was operated under minimum fluidization velocity (1.24 cm.s-1) showed the best values for hydrogen production. The maximum hydrogen production rate was found to be 1.22 L.h-1.L-1. The maximum hydrogen yield was 2.55 mol H2 mol-1 glucose and the biogas content ranged between 30,5 and 61,8 %. No methane was generated. The optimum TDH for expanded bed reactors was 1h while in fluidized bed reactors were 2h. Ethanol was the main metabolite produced, suggesting an ethanol-type fermentation. No trends were shown regardless of the upflow velocity imposed to the system. However, the higher the velocity applied, the higher the hydrogen production rate. / Neste trabalho foi analisada a influência da velocidade ascensional em reator anaeróbio de leito fluidizado para a produção de hidrogênio. A fim de comparação foram empregados quatro reatores apresentando diferentes valores de velocidade de ascensão do fluido, a saber: 0,30 (R030); 0,60 (R060); 1,24 (R124) e 1,88 cm.s-1 (R188). Como material suporte de imobilização foi utilizada a argila expandida. Uma água residuária sintética contendo glicose (5000 mg.L-1) foi utilizada como substrato. O reator R124 trabalhando na velocidade de mínima fluidização foi o reator que apresentou as melhores condições para a produção de hidrogênio. O valor máximo de produção volumétrica de hidrogênio foi de 1,22 L.h-1.L-1. O rendimento foi de 2,55 mol H2 .mol-1 glicose e o conteúdo no biogás entre 30,5 e 61,8 %. Não houve produção de metano em nenhum dos reatores empregados. O TDH ótimo observado para os reatores expandidos foi em 1h enquanto que nos reatores fluidizados o TDH ótimo foi de 2h. Etanol foi o principal metabólito produzido, sugerindo que a rota etanólica de produção foi predominante. Em relação à velocidade ascensional aplicada não foi observada relação com o rendimento nem com o conteúdo do biogás. Porém, quanto maior a velocidade ascensional aplicada, maior a produção volumétrica de H2.

A fluidização é uma operação unitária presente nas indústrias química, farmacêutica e alimentícia. Durante a fluidização, o leito de partículas sólidas é suspenso por um fluxo ascendente de gás. A velocidade mínima de fluidização indica a menor velocidade do gás em que as partículas iniciam a agitação, enquanto a velocidade terminal é caracterizada pela elutriação, ou arraste de partículas juntamente com o gás. Portanto, um leito fluidizado deve operar em uma velocidade de gás que esteja entre a velocidade mínima de fluidização e a velocidade terminal de arraste. No entanto, os sólidos particulados coesivos, caracterizadas pelo grupo de Geldart C, são difíceis de serem fluidizados, devido à formação de canais preferenciais, e são facilmente elutriados. Neste trabalho estudou-se a fluidização de partículas de amido de milho pela passagem de ar a 27 °C. O amido de milho obteve diâmetro médio mássico e densidade do sólido iguais a 30,3 µm e 1446,7 kg/m3, e pôde ser caracterizado como um sólido particulado coesivo, em que a velocidade efetiva de fluidização e velocidade terminal foram iguais a (0,66 e 0,68) m/s, respectivamente. A qualidade da fluidização foi aprimorada pelo uso da pulsação do gás, que possibilitou reduzir a velocidade mínima de fluidização e ampliar a faixa de velocidade de fluidização, de forma a minimizar o arraste de sólidos por elutriação. As frequências de pulsação estudadas foram (0, 5, 10 e 15) Hz. Em uma primeira etapa, foram obtidos os perfis de velocidade queda de pressão a partir de ensaios experimentais. Posteriormente, os perfis experimentais foram utilizados para validação dos modelos de escoamento bifásico Euler-Euler, em simulações realizadas pelo software COMSOL. Dentre os principais resultados, destaca-se que os modelos numéricos puderem descrever com boa aproximação os perfis fluidodinâmicos do sistema binário amido e ar. A aproximação numérica somente foi obtida ao estabelecer um diâmetro equivalente com tamanho de 100 µm, que foi superior ao diâmetro médio mássico. Este resultado evidenciou que a fluidização ocorreu na forma de agregados de partículas, que é característico de sistemas coesivos. O uso da pulsação do ar também resultou ruptura de canais preferenciais, e permitiu o início da fluidização em menores velocidades do ar. / Fluidization is a unit operation in the chemical, pharmaceutical and food industries. During the fluidization, the solid particles is suspended by a stream air flow. The minimum fluidization velocity indicates the lowest gas velocity in which the particles begin agitation while the terminal velocity is characterized by elutriation, or drag the particles along with gas. Therefore, a fluidized bed must be operated at a gas velocity which is between the minimum fluidization velocity and the terminal velocity. However, cohesive solid particles, characterized by Geldart Group C, are difficult to be fluidized due to the formation of cracks and channeling and areeasily elutriated from chamber. In this work, the fluidization of cornstarch particles occurred by anair flow at 27 °C. Cornstarch showed a mean diameter and solid density equal to 30.3 µm and 1446.7 kg/m3 and could be characterized as a cohesive particulate solid. The effective fluidization velocity and the terminal velocity were equal to (0.66 and 0.68) m/s respectively. The fluidization quality was improved by the use of pulsation air flow. The minimum fluidization velocity was reduced, increasing the fluidization velocity operational range. The air pulsation frequency were studied at (0, 5, 10 and 15) Hz. In a first step, the experimental tests obtained the fluidynamics profiles of pressure drop versus air velocity. Subsequently, the experimental profiles were used to validate the Euler-Euler model in simulations by COMSOL software. The main results emphasized that the numerical models described the fluid dynamic profiles with good approximation. The numerical approach established an equivalent diameter of 100 µm, which was greater than the mass median diameter. This result showed that the fluidization occurred in the form of aggregates of particles, which is a characteristic of cohesive systems. The use of air pulsation also resulted in the rupture of channeling and allowed the fluidization at lower air velocities.