Orientador: Jose Vicente Hallak d'Angelo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T15:39:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_PauloRenatodos_M.pdf: 964248 bytes, checksum: 21cab8449ad59d56ad3ec7f876ee846d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O setor de papel e celulose gera a maior parte da energia consumida em seus processos pela queima de dois combustíveis: biomassa e licor negro, sendo este último o mais utilizado entre eles. O setor vem ao longo dos anos utilizando sistemas de cogeração, que geram energia elétrica para o processo a partir da queima desses combustíveis. Nos últimos anos o setor vem tendo um aumento crescente em sua produção e com isso vem sendo gerada uma grande quantidade de licor negro, formando gargalos na unidade de recuperação (evaporação e caldeira de recuperação). Problemas como corrosão, incrustação e perigo de explosões na planta vêm se tornando realidade nesses anos. Outro fator é o tempo de vida útil das caldeiras de recuperação que vem se esgotando em várias indústrias brasileiras. Diante desse contexto, sobre crescente consumo de energia elétrica, aumento de produção de papel e celulose e maior quantidade de resíduos gerados, a gaseificação de licor negro se torna uma proposta interessante como processo alternativo. Foi analisado um sistema de cogeração de energia a partir da gaseificação do licor negro, como forma de avaliar a viabilidade técnica de se utilizar esse processo em substituição ao processo tradicional utilizado para geração de vapor de processo e energia elétrica. Para isso foi realizada uma simulação do sistema de cogeração em um simulador comercial (HYSYS© 2.2 daHyprotech), avaliando a influência da composição dos gases obtidos no gaseificador sobre as perdas exergéticas no sistema de cogeração. São apresentados os modelos para o sistema de gaseificação através de balanços de massa, energia e exergia, verificando e quantificando as irreversibilidades do ciclo. Os resultados obtidos demonstraram que a composição dos gases gerados no gaseificador tem grande influência sobre o processo, principalmente com relação à presença de água, hidrogênio e monóxido de carbono. Isso pôde ser verificado pelas perdas exergéticas analisadas, sendo o combustor o detentor das maiores perdas do processo. A gaseificação de licor negro é uma tecnologia ainda incipiente e relativamente nova e sua plena utilização nos processos industriais ainda requer estudos mais detalhados. Porém ela vem se tornando cada vez mais atraente e estudos no sentido de avaliar melhor sua viabilidade pode ser importante para que, num futuro próximo, essa tecnologia seja definitivamente implementada / Abstract: The pulp and paper industries generate most part of energy for self consumption burning two different fuels: biomass and black liquor, which is more used than the first one. This industrial sector has been used cogeneration systems, to produce electric energy from the combustion of these fuels. In the last years an increase in the production of the industries has caused an increase in the amount of black liquor available for burning, generating a bottlenecking effect in the recovery unit (evaporators and recovery boiler). Operational problems due to corrosion, fouling and explosions risks have aroused because of this great production of black liquor. Another important factor parallel to this is the lifetime of recovery boilers which is near to its end in many brazilian pulp and paper industries. In this scenario of increasing in electric energy consumption and pulp and paper production, generating more industrial residues, the black liquor gasification process has become an interesting alternative to use the excess of black liquor produced in the industries to produce more energy or as a substitute for the traditional recovery boilers. In this work an energy cogeneration system from gasification of black liquor was studied in order to evaluate the technical viability of using this process to replace the traditional one used to produce process vapor and electric energy. To do this a simulation of the cogeneration system was performed in a commercial simulator (HYSYS© 2.2 from Hyprotech), analyzing the influence of the composition of the gas stream from the gasificator over the exergetic losses in the cogeneration system. Mass, energy and exergy balances are presented for the system studied, verifying the irreversibilities of the cycle. The results obtained have shown that the composition of the gases produced in the gasificator has a great influence over the exergy balance of the process, mainly related with the presence of water, hydrogen and carbon monoxide. This was verified buy an exergetic analysis, that has shown that the greatest losses occur in the combustion chamber of the gases. Black liquor gasification process is an incipient and relatively new technology and its full usage in industrial scale still requires more detailed researches. Despite of this, it is becoming more and more attractive and any study that contributes to evaluate its viability may be important to help in the consolidation of this technology / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Este estudo teve como objetivo avaliar o desempenho de 2 reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB), em escala de bancada, tratando licor negro diluído, durante 635 dias de operação contínua. Durante a Fase I os reatores foram alimentados com licor negro diluído, enriquecido com nutrientes essenciais, simulando os efluentes de uma indústria de pasta celulósica não branqueada. Durante a Fase II, um dos reatores foi alimentado com o mesmo substrato mais uma mistura de cinco compostos organoclorados, simulando os efluentes de uma indústria de pasta celulósica branqueada. O aumento da taxa de carregamento orgânico, na Fase I, de 0,40 kg DQO/dia m3 para 0,70 kg DQO/dia m3 não provocou diminuição da eficiência de remoção de DQO. Por outro lado, o aumento da taxa de carregamento hidráulico de 0,50 m3/dia m3 para 1,00 m3/dia m3 provocou diminuição de aproximadamente 10% na eficiência média de remoção de DQO no reator 1 e em torno de 12% no reator 2. A adição de 15,00 mg/L dos compostos organoclorados, não influenciou significativamente o desempenho do reator. A eficiência média de remoção de DQO na Fase II foi de 82% no reator de controle e de 79% no reator de tratamento. As eficiências médias de remoção dos compostos organoclorados foram de: 99,9% para o 2-clorofenol, 97,5% para o 2,4- diclorofenol, 95,8% para o 2,6-diclorofenol, 98,9% para o 2,4,6-triclorofenol e 92,8% para o tetraclorocatecol. / This research was conducted to assess the performance of two bench scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors used for the treatment of diluted black liquor, over 635 days of continuous operation. During Phase I of the study both reactors were fed with the diluted black liquor enriched with essential nutrients. This substrate simulated the wastewater from unbleached cellulose pulp plant. Progressing in the research, during Phase II, one of the reactors was fed with the same substrate plus a mixture of five chlorinated organic compounds to simulate the wastewater from a bleached pulp plant. The increase in the organic loading rate, during Phase I, from 0.40 kg COD/m3.day to 0.70 kg COD/m3.day did not result in a decrease in the COD removal efficiency. On the other hand, the increase in the hydraulic loading rate from 0.50 m3/day.m3 to 1.00 m3/day.m3 resulted in a decrease of approximately 12 percent points in the average COD removal efficiency in the reactor 1 and approximately 12 percent points in the reactor 2. The addition of 15 mg/L of chlorinated organic compounds did not have a significant influence in the reactor performance in this research. The removal efficiency of COD during the second phase reached 82% in the control reactor and 79% in the treatment reactor. The average removal efficiencies for the chlorinated organic compounds were: 99.9% for 2-chlorophenol; 97.5% for the 2,4-dichlorophenol; 95.8% for the 2,6- dichlorophenol; 98.9% for the 2,4,6-trichlorophenol and 92.9% for the tetrachlorocatechol.

A importância da energia elétrica gerada pelo setor de celulose e papel têm crescido no mercado brasileiro, pois com a crise hídrica que tem causado transtornos financeiros aos diversos setores da economia, muitas empresas têm optado por ter a geração de energia como um novo plano de negócio. Desta forma, para que esta produção cresça são necessários investimentos nessa área. Por isso, é essencial conhecer o processo, bem como os parâmetros envolvidos na produção de energia. Com a finalidade de ampliar os conhecimentos da área de energia dentro do setor de celulose e papel, este trabalho teve como objetivo identificar a relação dos parâmetros das caldeiras de recuperação e biomassa, bem como de seus combustíveis, afim de determinar sua influência na produção de vapor. Para isso, foram utilizados os valores dos parâmetros das caldeiras de recuperação e biomassa, entre eles: consumo de combustível, vazões de ar, temperaturas da água de alimentação e do vapor gerado, como também os valores das características químicas e físicas do licor negro, incluindo poder calorífico superior, teor de sólidos totais, teor de orgânicos e inorgânicos, e da biomassa, densidade aparente, poder calorífico superior, umidade e teor de cinzas. Os parâmetros e as características dos combustíveis foram disponibilizados por uma empresa do setor de celulose e papel do Brasil. Para análise e discussão dos dados foram feitos cálculos de eficiência energética, análise de diagramas de dispersão, correlação de Pearson, elaboração de modelos matemáticos para estimativa de produção de vapor e a determinação dos valores ideais dos parâmetros dos combustíveis, para produção máxima de vapor. A partir das análises de eficiência energética, a caldeira de recuperação manteve uma média de 86%, enquanto que a caldeira de biomassa obteve uma média de 51%. Analisando as relações entre todos os parâmetros, nas caldeiras as variáveis com maior influência na operação foram as vazões de ar, vazão da água de alimentação, o consumo de combustível, temperatura da água de alimentação, temperatura dos gases de saída e a pressão do vapor, enquanto que nos combustíveis a maior influência foi do poder calorífico superior. Dentre os modelos matemáticos analisados para a predição da produção de vapor, apenas o modelo utilizando parâmetros da caldeira de recuperação foi estatisticamente significativo. Através da análise das características dos combustíveis, relacionando-as com o objetivo de obter a máxima produção de vapor, os valores ideais calculados destas características químicas e físicas do licor negro e da biomassa se mantiveram de acordo com a literatura. / The importance of the electric energy generated by the pulp and paper sector has grown in the Brazilian market, because the water crisis has caused financial distress to the various sectors of the economy, and then many companies have chosen to have the power generation as a new business plan. In this way, for this production to grow, investments in this area are necessary. Therefore, it is essential to know the process as well as the parameters involved in energy production. With the purpose of increasing the knowledge of the energy area within the pulp and paper sector, this work aimed to identify the relation of the parameters of recovery and biomass boilers, as well as their fuels, in order to determine their influence in the production of steam. In order to do this, the values of the parameters of the recovery and biomass boilers were used, among them: fuel consumption, air flows, feed water and steam temperatures, as well as the values of the chemical and physical characteristics of the black liquor, including higher calorific value, total solids content, organic and inorganic content, and of biomass, apparent density, higher calorific value, moisture and ash content. The parameters and characteristics of fuels were made available by a Brazilian pulp and paper company. In order to analyze and discuss the data were made energy efficiency calculations, dispersion diagrams analysis, Pearson correlation, mathematical models for estimation of steam production and determination of the ideal values of the fuel characteristics for maximum steam production. From the energy efficiency analyzes, the recovery boiler maintained an average of 86%, while the biomass boiler obtained an average of 51%. Analyzing the relationships among all parameters, the variables with the greatest influence on the operation were air flow, feed water flow, fuel consumption, feed water temperature, outlet gas temperature and steam pressure, while in fuels the greatest influence was the higher calorific value. Among the mathematical models analyzed for the prediction of steam production, only the model using parameters of the recovery boiler was statistically significant. Analyzing the characteristics of the fuels in order to obtain the maximum steam production, the estimated ideal values of these chemical and physical characteristics of black liquor and biomass were kept in agreement with the literature.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Isamara_ Godoi.pdf: 2059512 bytes, checksum: c7f04b4bfb9d29047a6d89e02a8418e1 (MD5) Previous issue date: 2016-02-15 / Researches concerning the use of biomass lignocellulosic composition for second-generation ethanol production have received special attention as a possible contribution to energy sustainability. Although such activity has mainly used waste from the agricultural industry, it also generates other impactful solid and liquid wastes to the environment because they contain high concentrations of acids, alkaline and toxic elements. Thus, this trial aimed registering chemical characterization and recovering wastes generated in order to obtain a second-generation ethanol, particularly the precipitate produced during detoxification process by overliming hydrolyzed hemicellulose from sugarcane bagasse and liquid waste produced during cellulignin delignification phase in the pre-treatment to make the process of enzymatic saccharification of cellulose easier. Initially, the solid residue was submitted to physical and chemical analyses such as granulometric, analysis of metal compounds, content of inhibitory compounds to microbial activity such as acetic acid, furfural, hydroxymethylfurfural and phenols, sugars and moisture content. Waste potential determination as corrective of soil acidity was carried out by analyzing the attributes of corrective quality in soil (PN, PRNT), Ca and Mg and granulometry). Solid residue was also evaluated for its influence on bacterial communities by traditional microbiological techniques, bioassays with worms and lettuce seed germination. Liquid waste was characterized based on its metal contents present and inhibitory compounds. The lignin present in such liquor was precipitated with sulfuric acid and, after its characterization by infrared spectroscopy, was used as a biosorbent on lead ions adsorption in aqueous solution. The results have suggested that the waste generated during second-generation ethanol obtainment have some potential to become by-products to be applied in agricultural and environmental area. Lastly, the present trial has contributed to the production of bioethanol to be implemented in industry according to lignocellulosic biorefinery concept from an integrated model for a full biomass use in a sustainable management and correct disposal of the generated waste. / Pesquisas sobre o aproveitamento de biomassas de composição lignocelulósica para produção de etanol de segunda geração têm recebido atenção especial como possível contribuição para a sustentabilidade energética. Embora tal atividade utilize principalmente resíduos da agroindústria, gera outros resíduos sólidos e líquidos impactantes para o meio ambiente por conterem alta concentração de elementos ácidos, alcalinos e tóxicos. Por conseguinte, este trabalho visou à caracterização química e ao aproveitamento dos resíduos gerados na obtenção de etanol de segunda geração, em particular o precipitado formado no processo de destoxificação por overliming do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar e o resíduo líquido gerado na etapa de deslignificação da celulignina durante o pré-tratamento para facilitar o processo de sacarificação enzimática da celulose. Inicialmente o resíduo sólido foi submetido a análises físico-químicas, granulométrica, análise de metais, ao teor de compostos inibidores para a atividade microbiana, tais como ácido acético, furfural, hidroximetilfurfural e fenóis, açúcares e teor de umidade. A determinação do potencial do resíduo como corretivo da acidez do solo foi realizada através da análise dos atributos da qualidade dos corretivos do solo (PN, PRNT, teores de Ca e Mg e granulometria). O resíduo sólido foi também avaliado quanto à sua influência nas comunidades bacterianas através de técnicas microbiológicas tradicionais, bioensaios com minhocas e testes de germinação de sementes de alface. O resíduo líquido foi caracterizado quanto aos teores de metais presentes e compostos inibidores. A lignina presente no licor foi precipitada com ácido sulfúrico e, após caracterização por espectrometria de infravermelho, utilizada como biossorvente na adsorção de íons chumbo em solução aquosa. Os resultados indicam que os resíduos gerados na obtenção de etanol de segunda geração possuem potencial para se tornarem subprodutos com aplicação na área agrícola e ambiental. Desta forma, o presente trabalho vem a contribuir para a implementação industrial da produção de bioetanol dentro do conceito de biorrefinaria lignocelulósica, a partir de um modelo integrado para completo aproveitamento da biomassa, de forma sustentável e com adequada destinação dos resíduos gerados.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Isamara_ Godoi.pdf: 2059512 bytes, checksum: c7f04b4bfb9d29047a6d89e02a8418e1 (MD5) Previous issue date: 2016-02-15 / Researches concerning the use of biomass lignocellulosic composition for second-generation ethanol production have received special attention as a possible contribution to energy sustainability. Although such activity has mainly used waste from the agricultural industry, it also generates other impactful solid and liquid wastes to the environment because they contain high concentrations of acids, alkaline and toxic elements. Thus, this trial aimed registering chemical characterization and recovering wastes generated in order to obtain a second-generation ethanol, particularly the precipitate produced during detoxification process by overliming hydrolyzed hemicellulose from sugarcane bagasse and liquid waste produced during cellulignin delignification phase in the pre-treatment to make the process of enzymatic saccharification of cellulose easier. Initially, the solid residue was submitted to physical and chemical analyses such as granulometric, analysis of metal compounds, content of inhibitory compounds to microbial activity such as acetic acid, furfural, hydroxymethylfurfural and phenols, sugars and moisture content. Waste potential determination as corrective of soil acidity was carried out by analyzing the attributes of corrective quality in soil (PN, PRNT), Ca and Mg and granulometry). Solid residue was also evaluated for its influence on bacterial communities by traditional microbiological techniques, bioassays with worms and lettuce seed germination. Liquid waste was characterized based on its metal contents present and inhibitory compounds. The lignin present in such liquor was precipitated with sulfuric acid and, after its characterization by infrared spectroscopy, was used as a biosorbent on lead ions adsorption in aqueous solution. The results have suggested that the waste generated during second-generation ethanol obtainment have some potential to become by-products to be applied in agricultural and environmental area. Lastly, the present trial has contributed to the production of bioethanol to be implemented in industry according to lignocellulosic biorefinery concept from an integrated model for a full biomass use in a sustainable management and correct disposal of the generated waste. / Pesquisas sobre o aproveitamento de biomassas de composição lignocelulósica para produção de etanol de segunda geração têm recebido atenção especial como possível contribuição para a sustentabilidade energética. Embora tal atividade utilize principalmente resíduos da agroindústria, gera outros resíduos sólidos e líquidos impactantes para o meio ambiente por conterem alta concentração de elementos ácidos, alcalinos e tóxicos. Por conseguinte, este trabalho visou à caracterização química e ao aproveitamento dos resíduos gerados na obtenção de etanol de segunda geração, em particular o precipitado formado no processo de destoxificação por overliming do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar e o resíduo líquido gerado na etapa de deslignificação da celulignina durante o pré-tratamento para facilitar o processo de sacarificação enzimática da celulose. Inicialmente o resíduo sólido foi submetido a análises físico-químicas, granulométrica, análise de metais, ao teor de compostos inibidores para a atividade microbiana, tais como ácido acético, furfural, hidroximetilfurfural e fenóis, açúcares e teor de umidade. A determinação do potencial do resíduo como corretivo da acidez do solo foi realizada através da análise dos atributos da qualidade dos corretivos do solo (PN, PRNT, teores de Ca e Mg e granulometria). O resíduo sólido foi também avaliado quanto à sua influência nas comunidades bacterianas através de técnicas microbiológicas tradicionais, bioensaios com minhocas e testes de germinação de sementes de alface. O resíduo líquido foi caracterizado quanto aos teores de metais presentes e compostos inibidores. A lignina presente no licor foi precipitada com ácido sulfúrico e, após caracterização por espectrometria de infravermelho, utilizada como biossorvente na adsorção de íons chumbo em solução aquosa. Os resultados indicam que os resíduos gerados na obtenção de etanol de segunda geração possuem potencial para se tornarem subprodutos com aplicação na área agrícola e ambiental. Desta forma, o presente trabalho vem a contribuir para a implementação industrial da produção de bioetanol dentro do conceito de biorrefinaria lignocelulósica, a partir de um modelo integrado para completo aproveitamento da biomassa, de forma sustentável e com adequada destinação dos resíduos gerados.

Submitted by ELZIMAR TADEU DE FREITAS FERREIRA null (elzimar@feg.unesp.br) on 2016-08-17T20:29:45Z No. of bitstreams: 1 Tese de doutorado de Elzimar Tadeu de Freitas Ferreira.pdf: 3358273 bytes, checksum: 0b61e834c1870d60b5531502a4c3e8b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-19T18:18:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ferreira_etf_dr_guara.pdf: 3358273 bytes, checksum: 0b61e834c1870d60b5531502a4c3e8b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-19T18:18:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ferreira_etf_dr_guara.pdf: 3358273 bytes, checksum: 0b61e834c1870d60b5531502a4c3e8b9 (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 / Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) / Atualmente, a grande preocupação relacionada ao meio ambiente e redução do uso de combustíveis fósseis levou a comunidade acadêmica/científica a se concentrar em novas tecnologias de conversão de energia que possam garantir sua produção nos níveis necessários ao atendimento das necessidades humanas, mas considerando também os meios para minimizar os impactos ambientais. Propõe-se estabelecer o estado da arte da estrutura de geração termelétrica, conceituando a estrutura tecnológica de ciclos térmicos no mundo, caracterizada em centrais termelétricas distribuída e centralizada. São precedidos estudos termodinâmicos em centrais termelétricas de diferentes configurações, nas escalas industrial, municipal e nacional. Para fins de avaliação do desempenho de uma central térmica, é apresentado o desenvolvimento de uma modelagem térmica, utilizando ciclos combinados com gaseificação integrada (IGCC) e suas variações, usando balanço de massa, balanço de energia e balanço de exergia. Na geração distribuída em nível industrial, foi realizada uma análise no setor de papel e celulose, mostra-se que seu subproduto, o licor negro, um passivo ambiental, será mais bem aproveitado se passar por um processo de gaseificação e antes da queima em ciclo combinado em um sistema de cogeração. Na geração distribuída em escala municipal, o estudo de uma configuração de planta piloto foi elaborado para operar em empreendimento vinculado a alguma forma às cidades. Para o projeto de uma instalação piloto, dentre as opções de tecnologias envolvidas, as mais recomendadas seriam o ciclo IGCC (gaseificação do resíduo sólido urbano) e diferentes concepções de ciclos híbridos (incineração de resíduo sólido urbano, integrada a conjuntos a gás acionados com biogás de aterro ou gás natural). Na geração centralizada em escala nacional, empregaram-se centrais de grande porte que são usualmente encontradas na literatura. Nesta parte do estudo verificou-se a utilidade de um ciclo IGCC, com tecnologia avançada de co-gaseificação de resíduo sólido urbano e carvão aplicada a um gaseificador entrained-flow, sistema ASU (Air Separation Unit), com injeção de oxigênio e captura de CO2 pré-combustão, como alternativa eficiente de geração de energia frente às tecnologias convencionais, como a incineração e o aterro sanitário para o tratamento de materiais residuais. / Currently, the major concern related to the environment and reduction of fossil fuels has led the academic/scientific community to focus on new energy conversion technologies that can guarantee production levels necessary to meet human needs, but also that consider the means to minimize environmental impacts. In this work, it is proposed to establish the state of the art of thermoelectric generation structure, conceptualizing the technological structure of thermal cycles in the world, in the context of distributed and centralized thermal power plants, as well as their technological characteristics. Thermodynamic studies are performed in thermal power plants of different configurations, considering scales in industrial, municipal and national levels. For the purpose of evaluating the performance of a thermal power plant, it is presented the development of a thermal modeling for combined cycles with an integrated gasification (IGCC) and their variations, using mass, energy and exergy system balances. In distributed generation at the industrial level, an analysis in the paper and pulp sector was held. It is shown that its by-product, the black liquor, an environmental liability, would be better used if sent through a process of gasification before being burned in a combined cycle cogeneration system. In distributed generation at the municipal level, the study of a pilot plant configuration is designed to operate in an enterprise linked to some form to the cities. For the design of a pilot plant, from the options of technologies involved, the most recommended would be the IGCC cycle (gasification of municipal solid waste) and different conceptions of hybrid cycles (municipal solid waste incineration, integrated to gas cycles powered with landfill biogas or natural gas). For the centralized generation at the national level, it was employed large-scale plants that are usually found in the literature. In this part of the study it is demonstrated the utility of an IGCC cycle, with advanced technology co-gasification of municipal solid waste and coal applied to an entrained-flow gasifier, ASU system (Air Separation Unit), with oxygen injection and capture of CO2 in a pre combustion mode as an efficient alternative compared to power generation with conventional technologies such as incineration and the use of a landfill for the treatment of waste materials. / ANEEL: PD-0553-0022/2012

Este estudo teve como objetivo avaliar o desempenho de 2 reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB), em escala de bancada, tratando licor negro diluído, durante 635 dias de operação contínua. Durante a Fase I os reatores foram alimentados com licor negro diluído, enriquecido com nutrientes essenciais, simulando os efluentes de uma indústria de pasta celulósica não branqueada. Durante a Fase II, um dos reatores foi alimentado com o mesmo substrato mais uma mistura de cinco compostos organoclorados, simulando os efluentes de uma indústria de pasta celulósica branqueada. O aumento da taxa de carregamento orgânico, na Fase I, de 0,40 kg DQO/dia m3 para 0,70 kg DQO/dia m3 não provocou diminuição da eficiência de remoção de DQO. Por outro lado, o aumento da taxa de carregamento hidráulico de 0,50 m3/dia m3 para 1,00 m3/dia m3 provocou diminuição de aproximadamente 10% na eficiência média de remoção de DQO no reator 1 e em torno de 12% no reator 2. A adição de 15,00 mg/L dos compostos organoclorados, não influenciou significativamente o desempenho do reator. A eficiência média de remoção de DQO na Fase II foi de 82% no reator de controle e de 79% no reator de tratamento. As eficiências médias de remoção dos compostos organoclorados foram de: 99,9% para o 2-clorofenol, 97,5% para o 2,4- diclorofenol, 95,8% para o 2,6-diclorofenol, 98,9% para o 2,4,6-triclorofenol e 92,8% para o tetraclorocatecol. / This research was conducted to assess the performance of two bench scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors used for the treatment of diluted black liquor, over 635 days of continuous operation. During Phase I of the study both reactors were fed with the diluted black liquor enriched with essential nutrients. This substrate simulated the wastewater from unbleached cellulose pulp plant. Progressing in the research, during Phase II, one of the reactors was fed with the same substrate plus a mixture of five chlorinated organic compounds to simulate the wastewater from a bleached pulp plant. The increase in the organic loading rate, during Phase I, from 0.40 kg COD/m3.day to 0.70 kg COD/m3.day did not result in a decrease in the COD removal efficiency. On the other hand, the increase in the hydraulic loading rate from 0.50 m3/day.m3 to 1.00 m3/day.m3 resulted in a decrease of approximately 12 percent points in the average COD removal efficiency in the reactor 1 and approximately 12 percent points in the reactor 2. The addition of 15 mg/L of chlorinated organic compounds did not have a significant influence in the reactor performance in this research. The removal efficiency of COD during the second phase reached 82% in the control reactor and 79% in the treatment reactor. The average removal efficiencies for the chlorinated organic compounds were: 99.9% for 2-chlorophenol; 97.5% for the 2,4-dichlorophenol; 95.8% for the 2,6- dichlorophenol; 98.9% for the 2,4,6-trichlorophenol and 92.9% for the tetrachlorocatechol.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiano Luiz Diel.pdf: 3361169 bytes, checksum: 272490d70ac95c5008fc77d50f4431d0 (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / Klabin Fabricadora de Papel e Celulose S/A / The pulp and paper industries are major consumers of energy. The plant of black liquor evaporation consumes significant portion of this energy. Any effort to improve their energy efficiency is beneficial to the industry. The computer simulation is a powerful tool to aid the understanding of industrial processes and may help identify mechanisms involved in the prediction of responses to changes in operating conditions and optimization of process control. The objective of this work is the development of a mathematical model phenomenological representing the evaporation plant of Klabin Papéis Monte Alegre (KPMA) and the use of it to study and improve operational conditions of the plant. To achieve this goal, firstly it was developed a simplified model based on the work of other authors. The model was built in Maple ® platform. The model was built from mass and energy balances and phase equilibrium equations. Correlations were used to estimate properties, e. g. boiling point raise, enthalpies of the liquor, steam and condensate. The model reproduced well the results of the authors, with the largest percentual error equal to 5.5% and most of the parameters with percentual errors less than 1%. The model was adapted to represent the first effect of evaporation plant of KPMA. Historical operating data were used to compare the model results. Good results were found for temperature and solid content of the liquor. Good results were found for mass flows in some effects, but the model could not effectively predict the mass flow of all effects and the variables related to the flash tanks. The differences are attributed mainly to considerations of steady state and saturated vapor with no entrainment of particles in the liquor and the use of literature correlations to predict the properties of the liquor that do not correspond to the liquor used. / As indústrias de papel e celulose são grandes consumidoras de energia. A planta de evaporação de licor negro consome parte significativa dessa energia. Qualquer esforço no sentido de melhorar sua eficiência energética é benéfico para a indústria. A simulação computacional é uma ferramenta poderosa no auxílio da compreensão de processos industriais, podendo auxiliar na identificação de mecanismos envolvidos no processo, na predição de respostas a mudanças de condições de operação e na otimização do controle de processos. Assim, o objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de um modelo matemático fenomenológico representando a planta de evaporação da Klabin Papéis Monte Alegre (KPMA) e a utilização do mesmo para estudo e melhoria das condições operacionais da planta. Para atingir a este objetivo, primeiramente foi desenvolvido um modelo simplificado baseado no trabalho de outros autores. O modelo foi construído em plataforma Maple®. O modelo foi construído a partir de balanços de massa e energia e equações de equilíbrio de fases. Foram utilizadas correlações para estimar propriedades, e.g. elevação do ponto de ebulição, entalpias do licor, vapor e condensado. O modelo reproduziu bem os resultados dos autores, sendo o maior desvio percentual igual a 5,5% e a grande maioria dos parâmetros com desvio percentuais inferiores a 1%. O modelo foi adaptado para representar o primeiro efeito da planta de evaporação da KPMA. Dados históricos de operação foram utilizados para comparação dos resultados do modelo. Foram encontrados bons resultados para os teores de sólidos e temperaturas do licor, bem como para as vazões para alguns dos evaporadores. O modelo não pôde predizer com eficácia as vazões de todos os evaporadores e das variáveis referentes aos tanques de expansão de licor. As diferenças encontradas são atribuídas principalmente às considerações de regime estacionário e de vapor saturado com ausência de arraste de partículas no licor, bem como da utilização de correlações da literatura para predizer as propriedades do licor que não correspondem ao licor utilizado na evaporação.