Soybean oil is commercially obtained through an extraction process using hot commercial hexane. This toxic solvent, derived from petroleum, must be subsequently evaporated before the oil can be submitted to refining steps prior to storage and transportation or directly moving to biodiesel synthesis. Extraction of soybean oil with ethanol, a renewable, low-toxicity solvent, results in the production of an oil-rich miscella that can be directly esterified to produce ethyl esters (biodiesel) without the need for oil-refining steps and evaporation of the solvent. This extraction also generates an oil-poor miscella that has been successfully reinserted in further extractions as the solvent. The theoretical bases of the ethanolic extraction of soybean oil have been established by the works of many authors, focusing on the insurance of high oil yields. However, the effects of the ethanolic extraction of vegetable oils on the antioxidant profile and oxidative stability of the extraction products have not yet been addressed. This study aimed to increase the knowledge on the antioxidant composition of the rich and poor miscella derived from the extraction of soybean oil using ethanol as solvent. Results showed that although the rich miscella presents lower amounts of tocopherols in comparison to oils extracted with hexane, it contains antioxidant compounds of polar character with high affinity to ethanol, which would not be found in soybean oils extracted with hexane. Among these compounds isoflavones have been identified and quantified. The reuse of the poor miscella in subsequent extractions promotes an increase in the oxidative stability of the rich miscella, possibly, by adding antioxidant compounds with high affinity to ethanol. This effect was also observed in the use of the oil-poor miscella in liquid-liquid washings with waste cooking oil, resulting increase of the induction period. However, consecutive extractions of soybean oil have shown that the increase in the induction period of the oil-rich miscella reaches a limit. This phenomenon may be an indication of pro-oxidant effects, resulting from the increase in the content of the compounds present in the rich-miscella. For this reason, the study of the interactions between different classes of antioxidant compounds present in the soybean ethanolic extraction products may be an excellent way to understand the mechanisms involved in the oxidative stability of complex lipid systems. / O óleo de soja é obtido comercialmente através de um processo de extração a quente utilizando a hexana, também conhecida como hexano comercial. Esse solvente tóxico, derivado de petróleo, deve ser posteriormente evaporado para que o óleo passe por etapas de refino antes de seguir para o armazenamento e transporte ou diretamente para a síntese de biodiesel. A extração de óleo de soja com o etanol, um solvente renovável e de baixa toxicidade, resulta na produção de uma miscela rica em óleo que pode ser diretamente esterificada para produzir ésteres etílicos (biodiesel), sem a necessidade de etapas de refino de óleo e evaporação do solvente. Essa extração gera também uma miscela pobre em óleo que pode ser reutilizada em extrações posteriores como solvente. As bases teóricas da extração etanólica de óleo de soja foram estabelecidas pelos trabalhos de muitos autores, visando maiores rendimentos de extração. No entanto, o perfil antioxidante e a estabilidade oxidativa dos produtos da extração etanólica de óleos vegetais não foram abordados até o momento. Este estudo visou ampliar os conhecimentos sobre a composição antioxidante das miscelas ricas e pobres, oriundas da extração de óleo de soja, utilizando o etanol como solvente. Os resultados evidenciaram que embora a miscela rica apresente quantidades inferiores de tocoferóis em relação a óleos extraídos com hexano, a mesma é acrescida de compostos antioxidantes de natureza polar, devido a afinidade com etanol. Entre esses compostos foram identificadas isoflavonas, que normalmente não são encontradas nos óleos de soja obtidos pela extração com hexano. A reutilização da miscela pobre promove o aumento da estabilidade oxidativa das miscelas ricas, através da adição de compostos antioxidantes de maior afinidade pelo etanol. Esse efeito foi também observado no uso da miscela pobre em lavagens do óleo de fritura, resultando em aumento no período de indução. No entanto, a reutilização de miscelas pobres em extrações consecutivas demonstrou atingir um limite no aumento do período de indução das miscelas ricas. Esse fenômeno pode ser um indício de efeito pró-oxidante decorrente do aumento das concentrações de compostos presentes na miscela rica. Por essa razão, o estudo das interações entre diferentes classes de compostos antioxidantes nas miscelas oriundas da extração de óleo de soja pode ser uma excelente via para a compreensão dos mecanismos envolvidos na estabilidade oxidativa de sistemas lipídicos complexos.

O processo de tomada de decisão que envolve a priorização e a seleção de projetos de investimentos na indústria do petróleo está longe de ser uma tarefa trivial. Ao mesmo tempo em que a empresa deve buscar relações favoráveis entre risco e retorno econômico-financeiro também deve se alinhar cada vez mais aos princípios do desenvolvimento sustentável em seus negócios. Em se tratando do caso da indústria petrolífera brasileira, formada essencialmente por um monopólio estatal, esta tarefa se torna ainda mais difícil, já que uma série de interesses públicos relacionados ao investimento também devem ser considerados. Sendo assim, o objetivo principal desta pesquisa foi o desenvolvimento e a aplicação de um modelo original de análise usando múltiplos critérios que auxiliasse na priorização e na seleção de projetos de investimentos nas refinarias de petróleo brasileiras. Utilizou-se uma metodologia de pesquisa quantitativa com o uso de diversos artefatos de matemática aplicada capazes de lidar adequadamente com as avaliações muitas vezes incompletas e subjetivas que caracterizam o problema da análise de investimentos em refinarias de petróleo. Ao final do trabalho, conseguiu-se obter um modelo suficientemente simples, ao ponto de ser facilmente implementado em uma planilha eletrônica, robusto, ao ser capaz de lidar de maneira bastante adequada com as principais peculiaridades que envolvem o setor do refino de petróleo no Brasil e flexível, de maneira que os critérios de análise e as alternativas de decisão pudessem ser facilmente adicionados, removidos ou alterados de acordo com as necessidades específicas exigidas para cada caso. / The decision-making process involving the prioritization and selection of investment projects in the oil industry is far from being a trivial task. At the same time that the company must seek for a favorable relationship between risk and economic-financial return it must also be more and more aligned to the principles of sustainable development in their business. Regarding to the case of the Brazilian oil industry, essentially formed by a state monopoly, this task becomes even more difficult, since a number of public interests related to investment should also be considered. Thus, the main objective of this research was the development and application of an original analysis model using multiple criteria that help in the prioritization and selection of investment projects on the Brazilian oil refineries. We used a quantitative research methodology using various applied mathematical tools capable of dealing properly with often incomplete and subjective valuations of investment analysis in oil refineries. At the end, it was possible to obtain a sufficiently simple model, that could be easily implemented in a spreadsheet, robust, to deal in a properly way with the main peculiarities involving the oil refining sector in Brazil and sufficiently flexible so that the criteria for analysis and decision alternatives could be easily added, removed or modified in accordance with the specific needs required for each case.

O processamento de petróleo e seus derivados é analisado pela aplicação combinada e sistemática da Primeira e da Segunda Lei da Termodinâmica, análise exergética, permitindo a localização dos principais processos destruidores da capacidade de realização de trabalho ao longo da cadeia de processamento. Após a localização das irreversibilidades, diversas opções para melhoria dos processos são avaliadas. A exergia consumida nos processos é dividida em renovável e não renovável e posteriormente repartida, junto com as respectivas emissões de CO2, entre as diversas correntes de cada unidade de processamento. Para uma repartição racional dos fluxos exergéticos e de CO2, a análise exergoeconômica foi utilizada. Um sistema, que permite interações cíclicas entre a cadeia produtiva dos principais combustíveis utilizados no Brasil e a produção de eletricidade, foi elaborado a fim de permitir uma comparação entre os diversos combustíveis levando em consideração toda a cadeia produtiva. Esta comparação está fundamentada no consumo de exergia renovável e não renovável e nas emissões de CO2. Pode-se concluir que o coque de petróleo é o combustível que mais emite CO2, em seguida, encontram-se o carvão e a gasolina. O diesel hidrotratado vem após a gasolina, devido principalmente ao consumo de hidrogênio pelo hidrotratamento. Embora o diesel convencional emita mais SOx e NOx, este diesel exige menos exergia não renovável e emite menos CO2 que o diesel hidrotratado. O hidrogênio, se produzido da forma convencional (reforma a vapor de hidrocarbonetos leves), é o combustível mais intenso em exergia não renovável e com emissão de CO2 próxima ao valor da gasolina e maior que o valor obtido para o diesel convencional. O etanol se mostra uma boa alternativa ao uso dos derivados de petróleo, mesmo considerando configurações típicas para as usinas sucroalcooleiras. / The oil processing is analyzed by the combined and systematic application of the First and Second Laws of Thermodynamics, exergy analysis, allowing the location of the processes responsable for the main destructions of work capability along the processing chain. After the location of irreversibilities, several options for improving processes efficiency are evaluated. The exergy consumed in the processes is divided into renewable and non-renewable and then distributed, along with their CO2 emissions, among the various currents of each processing unit. For a rational distribution of the exergy and CO2 flows, exergoeconomy analysis takes place. A system that allows cyclical interactions between the productive chain of the main fuels used in Brazil and electricity production, is designed to allow the comparison among different fuels taking into account the entire production chain. This comparison is based on renewable and non-renewable exergy consumption and CO2 emissions. It can be concluded that the petroleum coke is the fuel that emits more CO2 followed by coal and gasoline. The hydrotreated diesel comes after gasoline, mainly due to the consumption of hydrogen for hydrotreating. Although conventional diesel emit more NOx and SOx, this diesel requires less non-renewable exergy and emits less CO2 than hydrotreated diesel. Hydrogen, if produced in the conventional way (steam reforming of light hydrocarbons) is the fuel most intense in nonrenewable exergy consumption and has CO2 emission near the value of gasoline and higher than the value obtained for conventional diesel. Ethanol is a good alternative to the use of petroleum derived fuels, even considering typical configurations for sugarcane mills.

O processamento de petróleo e seus derivados é analisado pela aplicação combinada e sistemática da Primeira e da Segunda Lei da Termodinâmica, análise exergética, permitindo a localização dos principais processos destruidores da capacidade de realização de trabalho ao longo da cadeia de processamento. Após a localização das irreversibilidades, diversas opções para melhoria dos processos são avaliadas. A exergia consumida nos processos é dividida em renovável e não renovável e posteriormente repartida, junto com as respectivas emissões de CO2, entre as diversas correntes de cada unidade de processamento. Para uma repartição racional dos fluxos exergéticos e de CO2, a análise exergoeconômica foi utilizada. Um sistema, que permite interações cíclicas entre a cadeia produtiva dos principais combustíveis utilizados no Brasil e a produção de eletricidade, foi elaborado a fim de permitir uma comparação entre os diversos combustíveis levando em consideração toda a cadeia produtiva. Esta comparação está fundamentada no consumo de exergia renovável e não renovável e nas emissões de CO2. Pode-se concluir que o coque de petróleo é o combustível que mais emite CO2, em seguida, encontram-se o carvão e a gasolina. O diesel hidrotratado vem após a gasolina, devido principalmente ao consumo de hidrogênio pelo hidrotratamento. Embora o diesel convencional emita mais SOx e NOx, este diesel exige menos exergia não renovável e emite menos CO2 que o diesel hidrotratado. O hidrogênio, se produzido da forma convencional (reforma a vapor de hidrocarbonetos leves), é o combustível mais intenso em exergia não renovável e com emissão de CO2 próxima ao valor da gasolina e maior que o valor obtido para o diesel convencional. O etanol se mostra uma boa alternativa ao uso dos derivados de petróleo, mesmo considerando configurações típicas para as usinas sucroalcooleiras. / The oil processing is analyzed by the combined and systematic application of the First and Second Laws of Thermodynamics, exergy analysis, allowing the location of the processes responsable for the main destructions of work capability along the processing chain. After the location of irreversibilities, several options for improving processes efficiency are evaluated. The exergy consumed in the processes is divided into renewable and non-renewable and then distributed, along with their CO2 emissions, among the various currents of each processing unit. For a rational distribution of the exergy and CO2 flows, exergoeconomy analysis takes place. A system that allows cyclical interactions between the productive chain of the main fuels used in Brazil and electricity production, is designed to allow the comparison among different fuels taking into account the entire production chain. This comparison is based on renewable and non-renewable exergy consumption and CO2 emissions. It can be concluded that the petroleum coke is the fuel that emits more CO2 followed by coal and gasoline. The hydrotreated diesel comes after gasoline, mainly due to the consumption of hydrogen for hydrotreating. Although conventional diesel emit more NOx and SOx, this diesel requires less non-renewable exergy and emits less CO2 than hydrotreated diesel. Hydrogen, if produced in the conventional way (steam reforming of light hydrocarbons) is the fuel most intense in nonrenewable exergy consumption and has CO2 emission near the value of gasoline and higher than the value obtained for conventional diesel. Ethanol is a good alternative to the use of petroleum derived fuels, even considering typical configurations for sugarcane mills.

O processo de tomada de decisão que envolve a priorização e a seleção de projetos de investimentos na indústria do petróleo está longe de ser uma tarefa trivial. Ao mesmo tempo em que a empresa deve buscar relações favoráveis entre risco e retorno econômico-financeiro também deve se alinhar cada vez mais aos princípios do desenvolvimento sustentável em seus negócios. Em se tratando do caso da indústria petrolífera brasileira, formada essencialmente por um monopólio estatal, esta tarefa se torna ainda mais difícil, já que uma série de interesses públicos relacionados ao investimento também devem ser considerados. Sendo assim, o objetivo principal desta pesquisa foi o desenvolvimento e a aplicação de um modelo original de análise usando múltiplos critérios que auxiliasse na priorização e na seleção de projetos de investimentos nas refinarias de petróleo brasileiras. Utilizou-se uma metodologia de pesquisa quantitativa com o uso de diversos artefatos de matemática aplicada capazes de lidar adequadamente com as avaliações muitas vezes incompletas e subjetivas que caracterizam o problema da análise de investimentos em refinarias de petróleo. Ao final do trabalho, conseguiu-se obter um modelo suficientemente simples, ao ponto de ser facilmente implementado em uma planilha eletrônica, robusto, ao ser capaz de lidar de maneira bastante adequada com as principais peculiaridades que envolvem o setor do refino de petróleo no Brasil e flexível, de maneira que os critérios de análise e as alternativas de decisão pudessem ser facilmente adicionados, removidos ou alterados de acordo com as necessidades específicas exigidas para cada caso. / The decision-making process involving the prioritization and selection of investment projects in the oil industry is far from being a trivial task. At the same time that the company must seek for a favorable relationship between risk and economic-financial return it must also be more and more aligned to the principles of sustainable development in their business. Regarding to the case of the Brazilian oil industry, essentially formed by a state monopoly, this task becomes even more difficult, since a number of public interests related to investment should also be considered. Thus, the main objective of this research was the development and application of an original analysis model using multiple criteria that help in the prioritization and selection of investment projects on the Brazilian oil refineries. We used a quantitative research methodology using various applied mathematical tools capable of dealing properly with often incomplete and subjective valuations of investment analysis in oil refineries. At the end, it was possible to obtain a sufficiently simple model, that could be easily implemented in a spreadsheet, robust, to deal in a properly way with the main peculiarities involving the oil refining sector in Brazil and sufficiently flexible so that the criteria for analysis and decision alternatives could be easily added, removed or modified in accordance with the specific needs required for each case.

Orientador: Milton Mori / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T06:44:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlvarezCastro_HelverCrispiniano_D.pdf: 5280150 bytes, checksum: 96fb29e2849d11c06890186cb8af2f51 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Conversão de matéria-prima e rendimento são estudados através de um modelo 3D que simula o principal reator do processo de craqueamento catalítico fluidizado (FCC). Fluidodinâmica computacional (CFD) é usada como técnica com abordagem Euleriana-Euleriana para prever o comportamento do riser da FCC. O modelo considera 12 grupos com desativação do catalisador dada por coque e envenenamento por nitritos alcalinas e adsorção aromático policíclico para estimar o comportamento cinético, o qual partindo de uma determinada matéria prima, se craquea a diversos produtos. Composições diferentes para matérias-primas foram consideradas. Para validação o modelo foi comparado com dados experimentais em condições de operação industrial. O modelo é capaz de representar com precisão a geração de produtos para as diferentes condições de operação consideradas. Todas as condições consideradas foram resolvidos usando o solver Ansys CFX 14.0. As diferentes variáveis do processo de operação e efeitos hidrodinâmicos do riser industrial de craqueamento catalítico fluidizado (FCC) foram avaliadas. As previsões do modelo são apresentados e comparadas; conversão e produtos são apresentados. Recomendações para criar condições para obter maior rendimento do produto no processo industrial foram dadas / Abstract: Feedstock conversion and yield products are studied through a 3D model simulating the main reactor of the fluid catalytic cracking (FCC) process. Computational Fluid Dynamic (CFD) is used with Eulerian-Eulerian approach to predict the fluid catalytic cracking behavior. The model considers 12 lumps with catalyst deactivation by coke and poisoning by alkaline nitrides and polycyclic aromatic adsorption to estimate the kinetic behavior which, starting from a given feedstock, produces several cracking products. Different feedstock compositions are considered. The model is compared with sampling data at industrial operation conditions. The simulation model is able to represent accurately the products behavior for the different operating conditions considered. All the conditions considered were solved using a solver Ansys CFX 14.0. The different operation process variables and hydrodynamic effects of the industrial riser of a fluid catalytic cracking (FCC) are evaluated. Predictions from the model are shown and comparison with experimental conversion and yields products are presented; recommendations are drawn to establish the conditions to obtain higher product yields in the industrial process / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Целью исследования является разработка методических подходов и рекомендаций для процессов разработки и строительства нефтеперерабатывающих предприятий. Предметом исследования является организация и управление проектами строительства нефтеперерабатывающих предприятий в Ираке. В работе использованы основные инструменты проектного управления (структурные декомпозиции, календарный план работ, план управления рисками), а также инструменты определения причинно-следственных связей. Дана оценка эффективности проекта для ключевых участников. / The aim of the study is to develop methodological approaches and recommendations for the development and construction of oil refineries. The subject of the research is the organization and management of projects for the construction of oil refineries in Iraq. The work used the main tools of project management (structural decomposition, work schedule, risk management plan), as well as tools for determining cause-and-effect relationships. An assessment of the effectiveness of the project for key participants is given.

O trabalho foi desenvolvido com o objetivo de caracterizar e estudar formas de tratamento de águas residuárias de indústrias de refino de óleo lubrificante e de recuperação de solventes. A fase preliminar teve por objetivo avaliar a biodegradabilidade do despejo combinado dessas duas indústrias. A segunda foi realizada em instalação piloto composta, basicamente, de uma unidade de arraste com ar/tanque de equalização, tanques de correção de pH e de aeração com tempos de detenção distintos, seguidos de tanques de sedimentação. Foram executados testes para avaliar a remoção de material solúvel em n-hexano do despejo da indústria de refino de óleo lubrificante e do efluente final. A unidade de arraste com ar difuso operando com subpressão de 15 mmhg a saída dos gases, vazão específica de ar de 20 ml/l min. E tempo de detenção de 5 dias foi eficiente na remoção de acetona, piridina, benzeno, tolueno, hexano, metil etil cetona e provavelmente solventes clorados. Não apresentou remoção significativa de álcoois, que foram eficientemente degradados no sistema biológico subsequente. Obteve-se remoções superiores a 90%, em termos de dbo e dqo, no processo biológico com tempos de detenção de 20 e 30 dias, e em torno de 80% para os demais. Os sistemas biológicos responderam bem as cargas transientes de solventes, exceto para o tolueno e o álcool isopropílico. / Traditionally, raw materials from solvent recovery and from reclaimed lubricating oil industries are considered hazardous solid waste. Consequently, the best control technology is incineration. This work was developed in order to characterize and to study ways of treating wastewaters from lubricating oil refinery and solvent recovery industries. The experimental part was divided in two phases. The preliminar step aimed to evaluate the biodegradability of combined wastewater from both industries. The second phase was basically carried out in a pilot plant composed by an air stripping unit/equalization tank, pH correction tanks and bioreactors with different retention times, followed by sedimentation tanks. Other than these assays, tests were performed to evaluate the removal of soluble material in n-hexane of the wastewater of the lubricating oil refinery industry and of the supernatant of the sedimentation tank after the bioreactor of 20 days retention.The buble aeration unit operating with a 15 mmHg suppresion to the gas exit, with a specific air flow of 20 mL/L.min. and with a retention time of 5 days was efficient to remove acetone, pyridine, benzene, toluene, hexane, methyl ethyl ketone and probably chlorinated solvents. There was no significative removal of alcohols, that were efficiently degraded in the subsequent biological system. BOD and COD removal efficiencies were better than 90% in the biological process with retention times of 20 and 30 days, and about 80% for the rest. The responses of biological systems to the transient inputs of solvents were well, except for toluene and isopropilic alcohol. Several physico-chemical processes for soluble material in n-hexane removal were studied. The only one to present effluent concentration under the legal limit was the addition of the sodium xylene-sulphonate base demulsifier to the supernatant of the sedimentation tank the bioreactor of 20 days retention.

O trabalho foi desenvolvido com o objetivo de caracterizar e estudar formas de tratamento de águas residuárias de indústrias de refino de óleo lubrificante e de recuperação de solventes. A fase preliminar teve por objetivo avaliar a biodegradabilidade do despejo combinado dessas duas indústrias. A segunda foi realizada em instalação piloto composta, basicamente, de uma unidade de arraste com ar/tanque de equalização, tanques de correção de pH e de aeração com tempos de detenção distintos, seguidos de tanques de sedimentação. Foram executados testes para avaliar a remoção de material solúvel em n-hexano do despejo da indústria de refino de óleo lubrificante e do efluente final. A unidade de arraste com ar difuso operando com subpressão de 15 mmhg a saída dos gases, vazão específica de ar de 20 ml/l min. E tempo de detenção de 5 dias foi eficiente na remoção de acetona, piridina, benzeno, tolueno, hexano, metil etil cetona e provavelmente solventes clorados. Não apresentou remoção significativa de álcoois, que foram eficientemente degradados no sistema biológico subsequente. Obteve-se remoções superiores a 90%, em termos de dbo e dqo, no processo biológico com tempos de detenção de 20 e 30 dias, e em torno de 80% para os demais. Os sistemas biológicos responderam bem as cargas transientes de solventes, exceto para o tolueno e o álcool isopropílico. / Traditionally, raw materials from solvent recovery and from reclaimed lubricating oil industries are considered hazardous solid waste. Consequently, the best control technology is incineration. This work was developed in order to characterize and to study ways of treating wastewaters from lubricating oil refinery and solvent recovery industries. The experimental part was divided in two phases. The preliminar step aimed to evaluate the biodegradability of combined wastewater from both industries. The second phase was basically carried out in a pilot plant composed by an air stripping unit/equalization tank, pH correction tanks and bioreactors with different retention times, followed by sedimentation tanks. Other than these assays, tests were performed to evaluate the removal of soluble material in n-hexane of the wastewater of the lubricating oil refinery industry and of the supernatant of the sedimentation tank after the bioreactor of 20 days retention.The buble aeration unit operating with a 15 mmHg suppresion to the gas exit, with a specific air flow of 20 mL/L.min. and with a retention time of 5 days was efficient to remove acetone, pyridine, benzene, toluene, hexane, methyl ethyl ketone and probably chlorinated solvents. There was no significative removal of alcohols, that were efficiently degraded in the subsequent biological system. BOD and COD removal efficiencies were better than 90% in the biological process with retention times of 20 and 30 days, and about 80% for the rest. The responses of biological systems to the transient inputs of solvents were well, except for toluene and isopropilic alcohol. Several physico-chemical processes for soluble material in n-hexane removal were studied. The only one to present effluent concentration under the legal limit was the addition of the sodium xylene-sulphonate base demulsifier to the supernatant of the sedimentation tank the bioreactor of 20 days retention.

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