Atualmente, o tipo de propelente para produtos em aerossol mais usado no mundo é uma mistura de hidrocarbonetos leves (butano e propano - sendo o primeiro em maior proporção). Parte de seu processo de produção é a dessulfurização do butano líquido, através de adsorção em leito fixo usando peneiras moleculares 13X. A literatura científica não apresenta muitas publicações sobre o tema e considerando que a técnica de adsorção é fortemente dependente de dados experimentais para seu maior entendimento, é objetivo deste trabalho estudar este processo através do equilíbrio de adsorção, das curvas de ruptura e do desenvolvimento de um modelo matemático que represente o funcionamento de uma coluna de adsorção de leito fixo a temperatura constante. Obtiveram-se dados sobre o equilíbrio de adsorção por meio de ensaios em banho finito comparando-se a interação de diferentes compostos de enxofre com a peneira molecular 13X e o efeito da temperatura. Utilizou-se a técnica de cromatografia gasosa como método analítico para obtenção dos teores de compostos sulfurados e de hidrocarbonetos. O modelo de Langmuir apresentou bom ajuste aos dados experimentais. Avaliando-se a interação dos componentes sulfurados com a zeólita 13X, identificou-se diferenças significativas, sendo a maior em ordem decrescente: etil-mercaptana, n-propil-mercaptana e terc-butil-mercaptana, respectivamente. A dinâmica do processo de adsorção foi estudada através da obtenção das curvas de ruptura em leitos em escala laboratorial e piloto. Avaliaram-se as influências da variação da concentração de entrada da n-propil-mercaptana e da velocidade do fluido em leito fixo recheado com zeólitas 13X, mantendo os demais parâmetros constantes. Conforme esperado o aumento da concentração inicial reduz o tempo de ruptura, aumenta a quantidade total adsorvida pelo leito e não altera o comportamento da zona de transferência de massa (ZTM). Analisando-se a elevação da velocidade, nota-se também uma diminuição no tempo de ruptura e um aumento da ZTM. O modelo matemático apresentado considera os balanços de massa microscópicos aplicados ao leito, os fenômenos de transporte de massa com modelo de dispersão axial e transporte por convecção da fase líquida para a superfície da partícula e as isotermas de adsorção. As equações diferenciais parciais resultantes foram adimensionalizadas e resolvidas empregando-se o método de diferenças finitas, implementado por código Matlab®. A partir da simulação matemática das condições experimentais obtiveram-se os parâmetros de dispersão axial e de transferência de massa que possibilitaram uma boa reprodução do tempo de ruptura quanto do perfil da zona de transferência de massa para os experimentos em escala laboratorial e piloto. / Currently, the kind of propellant for aerosol products most widely used in the world is a blend of light hydrocarbons (butane and propane - the first in greater proportion). Part of the production of propellant is the desulfurization of liquid-phase butane by molecular sieves 13X in a fixed bed. The scientific literature concerning the adsorption of the mercaptans using zeolite are scarce and considering that the adsorption technique is strongly dependent on experimental data for its better knowlegde, the aim of this work was to study this process by adsorption equilibrium, the breakthrough curves and the development of a mathematic model, simulation and comparison with the operation of a fixed-bed pilot and laboratory-scale column. Adsorption equilibrium parameters were obtained using finite bath experiment and comparing the interaction of different sulfur compounds with molecular sieve 13X and the temperature effect. It was used the gas chromatography as an analytical method in order to obtain the levels of hydrocarbons and sulfur compounds. The Langmuir model well fit the experimental data. Significant differences were identified in the interaction of the sulfur components with zeolite 13X. The major interactions of the sulfur components are in decreasing order: ethyl-mercaptan, n-propyl-mercaptan and terc-butyl-mercaptan. The dynamic of the adsorption process was studied by obtaining the breakthrough curves in laboratory and pilot scale. It was investigated the influence of the initial concentration of n-propyl mercaptan and the fluid velocity in a fixed bed packed with zeolite 13X keeping the other parameters constant. As it was expected, as the inlet sulfur concentration increases the break point time decrease, and enhances the total amount adsorbed by the bed. Analyzing the increase in velocity on the breakthroug profile, it was noted that also decreases the break point time and causes a greater decline of the curve resulting in greater ZTM and anticipating the bed saturation time. The model equations account the mass balance applied in the flowing liquid phase in the column, transport phenomena as the effect of axial dispersion and convection from liquid phase to the adsorbent surface and adsorption isotherm. Finite difference method was used to solve the dimensionless general partial differential equations and it was implemented by Matlab® software. From mathematical simulation of experimental conditions it were obtained the axial dispersion parameters and mass transfer coefficient which allowed a fair agreement in predicting break point time and the mass transfer zone profile.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AuristelaCM_DISSERT.pdf: 1278248 bytes, checksum: cbdcf9cab5a2fc14113da4b21bc60b64 (MD5) Previous issue date: 2011-11-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The mesoporous molecular sieves of the MCM-41 and FeMCM-41 type are considered promissory as support for metals used as catalysts in oil-based materials refine processes and as adsorbents for environmental protection proposes. In this work MCM-41 and FeMCM41 were synthesized using rice husk ash - RHA as alternative to the conventional silica source. Hydrothermal synthesis was the method chosen to prepare the materials. Pre-defined synthesis parameters were 100?C for 168 hours, later the precursor was calcinated at 550?C for 2 hours under nitrogen and air flow. The sieves containing different proportions of iron were produced by two routes: introduction of iron salt direct synthesis; and a modification post synthesis consisting in iron salt 1 % and 5% impregnation in the material followed by thermal decomposition. The molecular sieves were characterized by X ray diffraction XRD, Fourier transform infrared spectroscopy FT-IR, X ray fluorescence spectroscopy XFR, scanning electronic microscopy SEM, specific surface area using the BET method, Termogravimetry TG. The kinetic model of Flynn Wall was used with the aim of determining the apparent activation energy of the surfactant remove (CTMABr) in the MCM- 41 porous. The analysis made possible the morphology characterization, identifying the presence of hexagonal structure typical for mesoporous materials, as well as observation of the MCM41 and iron of characteristic bands. / As peneiras moleculares mesoporosas do tipo MCM-41 e FeMCM-41, s?o consideradas promissoras como suporte para metais, usadas como catalisadores em processos de refino de materiais a base de petr?leo e como adsorventes com o prop?sito de prote??o ambiental. Neste trabalho MCM-41 e FeMCM-41 foram sintetizadas utilizando a cinza da casca de arroz CCA, como alternativa para a fonte de s?lica. O m?todo escolhido foi a s?ntese hidrotermal para o preparo dos materiais, a temperatura de 100 ?C por 168 horas em estufa, posteriormente foi calcinado a 550 ?C por 2 horas sob fluxo de nitrog?nio e ar. As peneiras moleculares contendo diferentes propor??es de ferro foram produzidas por duas rotas: introdu??o do sal de ferro no gel de s?ntese e impregna??o de 1% e 5% de ferro no MCM-41 sintetizado. As peneiras moleculares foram caracterizadas por difra??o de raios X DRX, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (Fourier transform infrared spectroscopy FT-IR), espectroscopia de fluoresc?ncia de raios X FRX, microscopia eletr?nica de varredura MEV, ?rea superficial espec?fica atrav?s do m?todo BET e Termogravimetria TG. O modelo cin?tico de Flynn Wall foi utilizado com o objetivo de determinar a energia de ativa??o aparente da remo??o do surfactante (CTMABr) nos poros do MCM-41. As an?lises possibilitaram a caracteriza??o morfol?gica, identificando a presen?a da estrutura hexagonal t?pica dos materiais mesoporosos, assim como das bandas caracter?sticas do MCM41 e do ferro.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-23T19:44:24Z No. of bitstreams: 1 THIAGO RODRIGO BARBOSA BARROS – DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2017.pdf: 2174476 bytes, checksum: 3268fd475d20f6eff1be072f2e7fa4e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-23T19:44:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 THIAGO RODRIGO BARBOSA BARROS – DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2017.pdf: 2174476 bytes, checksum: 3268fd475d20f6eff1be072f2e7fa4e3 (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / Capes / Biodiesel, que é produzido a partir de óleos vegetais ou gorduras animais através da reação de transesterificação com álcool é um excelente substituto para o diesel de petróleo por ser um combustível biodegradável derivado de fontes renováveis. A peneira molecular MCM-41 apresenta potencial para processamento de ácidos graxos visando a produção de biodiesel, por controle da composição química e por tratamentos químicos posterior a sua síntese. A inserção de óxidos metálicos pode proporcionar um aumento no desempenho catalítico da peneira molecular, possibilitando a preparação de catalisadores com maior atividade, seletividade e estabilidade térmica. O presente trabalho tem como objetivo principal a obtenção de biodiesel a partir da reação de transesterificação do óleo de soja utilizando o catalisador MoO3/25CeO2/MCM-41. Para tal afinidade, a peneira molecular foi preparada partindo-se de um gel com a seguinte composição molar da mistura reacional: 1SiO2 : 0,30 CTABr : 11 NH3 : 144 H2O. A incorporação do cério e molibdênio (em peso) no suporte MCM-41 foi por via seca. Através dos difratogramas foi possível identificar os picos característicos da peneira molecular MCM-41, como também as fases dos óxidos de cério e molibdênio na estrutura da peneira molecular, confirmando os processos de impregnação. Por meio da isoterma de adsorção de nitrogênio a peneira molecular apresentou uma área superficial SBET de 1072 m2/g e isoterma do tipo IV característica de materiais mesoporosos. O catalisador contendo 15% em peso de molibdênio e 25% em peso de cério atingiu a maior conversão em éster metílico em torno de 93% como também densidade de 0.8832 g/cm3, viscosidade cinemática 4,044 mm2/s e acidez de 0,49 mg KOH/g. / Biodiesel, which is produced from vegetable oils or animal fats by transesterification reaction with alcohol, is an excellent substitute for diesel oil being a biodegradable fuel derived from renewable. The molecular sieve MCM-41 has the potential to process fatty acids aiming biodiesel production, by controlling the chemical composition and subsequent chemical treatments to their synthesis. The inclusion of metallic oxides can provide an increase in catalytic performance of the molecular sieve, allowing th e preparation of catalysts with higher activity, selectivity and thermal stability. This study aims to obtain biodiesel from the transesterification reaction of soybean oil using the catalyst MoO3/25CeO2/MCM-41. To this affinity, the molecular sieve was prepared starting with a gel with the following molar composition of the reaction mixture: 1SiO2 : 0,30 CTABr : 11 NH3 : 144 H2O. The incorporation of cerium and molybdenum (by weight) in the MCM-41 was supported by dry. Through the XRD patterns it was possible to identify the peaks characteristic of MCM-41 molecular sieve, as well as phases of cerium and molybdenum oxides in the molecular sieve structure, confirming the impregnation process. By means of the nitrogen adsorption isotherm molecular sieve had a surface area SBET de 1072 m2/g and isotherm type IV characteristic of mesoporous materials. The catalyst containing 15% by weight molybdenum and 25% by weight cerium reached the highest methyl ester conversion around 93% as well as density of 0.8832 g/cm3, kinematic viscosity 4,044 mm2/s and acidity of 0,49 mg KOH/g

Atualmente, o tipo de propelente para produtos em aerossol mais usado no mundo é uma mistura de hidrocarbonetos leves (butano e propano - sendo o primeiro em maior proporção). Parte de seu processo de produção é a dessulfurização do butano líquido, através de adsorção em leito fixo usando peneiras moleculares 13X. A literatura científica não apresenta muitas publicações sobre o tema e considerando que a técnica de adsorção é fortemente dependente de dados experimentais para seu maior entendimento, é objetivo deste trabalho estudar este processo através do equilíbrio de adsorção, das curvas de ruptura e do desenvolvimento de um modelo matemático que represente o funcionamento de uma coluna de adsorção de leito fixo a temperatura constante. Obtiveram-se dados sobre o equilíbrio de adsorção por meio de ensaios em banho finito comparando-se a interação de diferentes compostos de enxofre com a peneira molecular 13X e o efeito da temperatura. Utilizou-se a técnica de cromatografia gasosa como método analítico para obtenção dos teores de compostos sulfurados e de hidrocarbonetos. O modelo de Langmuir apresentou bom ajuste aos dados experimentais. Avaliando-se a interação dos componentes sulfurados com a zeólita 13X, identificou-se diferenças significativas, sendo a maior em ordem decrescente: etil-mercaptana, n-propil-mercaptana e terc-butil-mercaptana, respectivamente. A dinâmica do processo de adsorção foi estudada através da obtenção das curvas de ruptura em leitos em escala laboratorial e piloto. Avaliaram-se as influências da variação da concentração de entrada da n-propil-mercaptana e da velocidade do fluido em leito fixo recheado com zeólitas 13X, mantendo os demais parâmetros constantes. Conforme esperado o aumento da concentração inicial reduz o tempo de ruptura, aumenta a quantidade total adsorvida pelo leito e não altera o comportamento da zona de transferência de massa (ZTM). Analisando-se a elevação da velocidade, nota-se também uma diminuição no tempo de ruptura e um aumento da ZTM. O modelo matemático apresentado considera os balanços de massa microscópicos aplicados ao leito, os fenômenos de transporte de massa com modelo de dispersão axial e transporte por convecção da fase líquida para a superfície da partícula e as isotermas de adsorção. As equações diferenciais parciais resultantes foram adimensionalizadas e resolvidas empregando-se o método de diferenças finitas, implementado por código Matlab®. A partir da simulação matemática das condições experimentais obtiveram-se os parâmetros de dispersão axial e de transferência de massa que possibilitaram uma boa reprodução do tempo de ruptura quanto do perfil da zona de transferência de massa para os experimentos em escala laboratorial e piloto. / Currently, the kind of propellant for aerosol products most widely used in the world is a blend of light hydrocarbons (butane and propane - the first in greater proportion). Part of the production of propellant is the desulfurization of liquid-phase butane by molecular sieves 13X in a fixed bed. The scientific literature concerning the adsorption of the mercaptans using zeolite are scarce and considering that the adsorption technique is strongly dependent on experimental data for its better knowlegde, the aim of this work was to study this process by adsorption equilibrium, the breakthrough curves and the development of a mathematic model, simulation and comparison with the operation of a fixed-bed pilot and laboratory-scale column. Adsorption equilibrium parameters were obtained using finite bath experiment and comparing the interaction of different sulfur compounds with molecular sieve 13X and the temperature effect. It was used the gas chromatography as an analytical method in order to obtain the levels of hydrocarbons and sulfur compounds. The Langmuir model well fit the experimental data. Significant differences were identified in the interaction of the sulfur components with zeolite 13X. The major interactions of the sulfur components are in decreasing order: ethyl-mercaptan, n-propyl-mercaptan and terc-butyl-mercaptan. The dynamic of the adsorption process was studied by obtaining the breakthrough curves in laboratory and pilot scale. It was investigated the influence of the initial concentration of n-propyl mercaptan and the fluid velocity in a fixed bed packed with zeolite 13X keeping the other parameters constant. As it was expected, as the inlet sulfur concentration increases the break point time decrease, and enhances the total amount adsorbed by the bed. Analyzing the increase in velocity on the breakthroug profile, it was noted that also decreases the break point time and causes a greater decline of the curve resulting in greater ZTM and anticipating the bed saturation time. The model equations account the mass balance applied in the flowing liquid phase in the column, transport phenomena as the effect of axial dispersion and convection from liquid phase to the adsorbent surface and adsorption isotherm. Finite difference method was used to solve the dimensionless general partial differential equations and it was implemented by Matlab® software. From mathematical simulation of experimental conditions it were obtained the axial dispersion parameters and mass transfer coefficient which allowed a fair agreement in predicting break point time and the mass transfer zone profile.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:41:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MariaJFCpdf.pdf: 4931245 bytes, checksum: 45a7ea893d17f478c73adf56787579aa (MD5) Previous issue date: 2008-12-22 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The present work reports the study of nanoporous structures, aiming at their use in research directed to the current demand of the petroleum industry to value heavy oil. Initially, two ways were chosen for the synthesis of porous structures from the molecular sieves of type Si-MCM-41. In the first way, the structure MCM-41 is precursory for heteroatom substitutes of silicon, generating catalyst of the type Al-MCM-41 from two different methods of incorporation of the metal. This variation of the incorporation method of Aluminum in the structure of Si-MCM-41 was carried out through the conventional procedure, where the aluminum source was incorporated to the gel of synthesis, and the procedure post-synthesis, where the Aluminum source was incorporated in catalyst after the synthesis of Si-MCM-41. In the second way, the MCM-41 acts as a support for growth of nanocrystals of zeolite embedded in their mesoporous, resulting in hybrid MCM-41/ZSM-5 catalyst. A comparative analysis was carried through characterizations by XRD, FTIR, measures of acidity through n-butylamine adsorption for TGA, SEM-XRF and N2 adsorption. Also crystalline aluminosilicate with zeolitic structure MFI of type ZSM-5 was synthesized without using organic templates. Methodologies to the preparation of these materials are related by literature using conventionally reactants that supply oxides of necessary silicon and aluminum, as well as a template agent, and in some cases co-template. The search for new routes of preparation for the ZSM-5 aimed at, above all, the optimization of the same as for the time and the temperature of synthesis, and mainly the elimination of the use of organic templates, that are material of high cost and generally very toxic. The current study is based on the use of the H2O and Na+ cations playing the role of structural template and charge compensation in the structure. Characterizations by XRD, FTIR, SEM-XRF and N2 adsorption were also conducted for this material in order to compare the samples of ZSM-5 synthesized in the absence of template and those used industrially and synthesized using structuring / O presente trabalho relata o estudo de estruturas nanoporosas, visando o uso em pesquisas que atendam a atual demanda da ind?stria do petr?leo, de valorizar ?leos pesados. Inicialmente, optou-se por duas vertentes para a s?ntese de estruturas porosas a partir da peneira molecular do tipo Si-MCM-41. Na primeira vertente, a estrutura MCM-41 ? precursora para hetero?tomos substituintes do sil?cio, gerando catalisadores do tipo Al-MCM-41 a partir de dois diferentes m?todos de incorpora??o do metal. Essa varia??o do m?todo de incorpora??o do Alum?nio na estrutura do Si-MCM-41 se deu atrav?s do procedimento convencional, no qual a fonte de alum?nio foi incorporada ao gel de s?ntese e do procedimento p?s-s?ntese, no qual a fonte de Alum?nio foi incorporada ao catalisador ap?s a s?ntese do Si-MCM-41. Na segunda vertente, o MCM-41 age como suporte para o crescimento de nanocristais de ze?lita embutidos nos seus mesoporos, resultando no catalisador h?brido MCM-41/ZSM-5. Uma an?lise comparativa foi realizada atrav?s de caracteriza??es por XRD, FTIR, medidas de acidez atrav?s de dessor??o de n-butilamina por TGA, SEM-XRF e Adsor??o de N2. Tamb?m foi sintetizado um aluminossilicato cristalino com estrutura zeol?tica MFI do tipo ZSM-5, na aus?ncia total de direcionador org?nico. Metodologias relacionadas ? prepara??o desses materiais s?o relatadas pela literatura utilizando-se convencionalmente reagentes que forne?am os ?xidos de sil?cio e de alum?nio necess?rios, bem como um agente direcionador, e em alguns casos at? co-direcionadores. A busca por novas rotas de prepara??o para a ZSM-5 visou, sobretudo, a otimiza??o da mesma no que se refere ao tempo e ? temperatura de s?ntese, e principalmente a elimina??o do uso dos direcionadores org?nicos, que s?o materiais de alto custo e geralmente muito t?xicos. O atual estudo se baseia na utiliza??o da H2O e dos c?tions Na+ desempenhando o papel de direcionamento estrutural e compensa??o de cargas na estrutura. Caracteriza??es por XRD, FTIR, SEM-XRF e Adsor??o de N2 tamb?m foram realizadas para esse material, a fim de comparar as amostras de ZSM-5 sintetizadas na aus?ncia do direcionador e aquelas utilizadas industrialmente e sintetizadas utilizando estruturantes