Orientador: Reginaldo Guirardello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T09:24:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abreu_JoaoCapistranoNobrede_M.pdf: 3369835 bytes, checksum: b9c03fa9e6a32f709124729a7a2c69e6 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: O presente trabalho apresenta a modelagem e simulação de um reator de leito fluidizado trifásico aplicado ao hidroprocessamento de óleos pesados e resíduos de destilação. Duas reações principais foram consideradas no desenvolvimento do modelo, o hidrocraqueamento e a hidrodemetalização tendo sido a primeira considerada como exclusivamente térmica e a segunda como catalítica. O grau de mistura do reator foi representado de duas maneiras distintas. Inicialmente, considerou-se o sistema como formado por vários CSTRs hipotéticos em série, e em seguida como tendo o comportamento de um PFR com dispersão axial. As variáveis hidrodinâmicas foram estimadas pelo uso de correlações presentes na literatura e a alimentação foi caracterizada pelo uso do simulador comercial HYSIM. Os resultados obtidos foram analisados com respeito à teoria apresentada ao longo da dissertação, sendo finalmente feita uma comparação entre os dois modelos usados / Abstract: The present work presellts the modelillg alld simulatioll of a threephase catalytic reactor applied to the hydroprocessing of heavy oils and destillatioll residues. Two main reactions were considered in the development of the model, the hydrocracking and hydrodemetalization. The first was considered as exclusively thermic, and the second as catalytic. The degree of mixture ill the reactor was represellted by two distinct approaches. First the system was cOl1sidered as being composed of a series of CSTRs, alld secolld as a PFR with axial dispersion. The hydrodynamic variables were estimated by correlations available in the literature, and the feed was characterizaed by the commercial simulator HYSIM. The results obtailled were allalyzed with respect to the theory presellt ill this dissertation, alld the two approaches used were compared. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Reginaldo Guirardello / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:04:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carbonell_MontserratMotas_D.pdf: 4649039 bytes, checksum: 960d11ecba32770eeda44bbe363db55d (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-25T13:23:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sugaya_MarcosdeFreitas_M.pdf: 5372251 bytes, checksum: 99bb6cc14a12b37f0b79848af01a6f78 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: A partir do processamento dos resíduos da destilação a vácuo de petróleos diferentes em unidades-piloto de craqueamento térmico, foram obtidas correlações para determinar a qualidade e o rendimento dos produtos (gases, nafta, diesel, gasóleos e resíduo) em função das características da carga e da conversão. As serpentinas das unidades piloto foram simuladas usando estas correlações, e constantes cinéticas foram ajustadas aos dados experimentais. A reação na fase vapor foi desprezada, e a integração das equações diferenciais que representam os balanços de massa e momento foi feita com o algoritmo Runge-Kutta de Fehlberg. A cada passo da integração, eram calculadas a distribuição de fases (com uma equação tipo SRK), as propriedades de transporte, o holdup e a perda de carga. O modelo adaptado para estimar a conversão é de primeira ordem, irreversível, e os seus parâmetros, do tipo Arrhenius, também foram correlacionados com as características da carga. Com o modelo cinético definido, foi codificado umsegundo programa que simula internamente os fornos das unidades de Coqueamento Retardado e Viscorredução, e que também pode ser usado quando não há reação para determinar perda de carga, vaporização, carga térmica e outras propriedades. Sua arquitetura foi desenvolvida prevendo umafutura incorporação ao simulador de processos da Petrobrás - PETROX -, como uma operação unitária do mesmo. As bibliotecas de cálculo deste simulador foram aproveitadas, tendo sido acrescentadas outras possibilidades para cálculo de equilíbrio de fases e propriedades físicas. Vários outros métodos estão disponíveis para cálculo de perda de carga, entalpias e calores específicos, temperatura de parede e regime de escoamento. Os resultados obtidos foram considerados bons quando comparados com dados reais, e o programa resultante será usado no dimensionamento de novas unidades, em estudos para eliminação de problemas operacionais e aumento de capacidade, otimização e controle de processos e etc / Abstract: Correlations to simulate the therrnal cracking of petroleum vacuum residues were developed through pilot plant data analysis. Readion was considered to occur only in the liquid phase, and the correlations determined consider charge properties like specific gravity, viscosity, sulfur content and initial boiling point range to give the yield and quality of products as a function of conversion (350°C-NBP products wt.%). Kinetic parameters were also found as a fundion of charge properties and a computer program was developed to simulate Visbreaker and Coker fired heater operation / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Essa dissertação teve como objetivo desenvolver catalisadores suportados em gama alumina para o refino do óleo diesel. Avaliou-se o efeito do tipo de hidróxido de alumínio comercial utilizado, da quantidade do teor de nióbio adicionado ao suporte e do agente peptizante na conformação. Os pós comerciais de alumina e ácido nióbico foram peptizados, conformados por extrusão, secados e calcinados a 600°C para a obtenção de “pellets" cilíndricos com altura entre 4 e 6 mm e diâmetro entre 2 e 3 mm. O metal Mo, responsável pela fase ativa do catalisador, foi adicionado por impregnação incipiente ao suporte. Analisou-se as propriedades texturais, a resistência mecânica e a estrutura cristalina dos suportes. A partir dessas análises, o suporte que apresentou o melhor conjunto de resultados foi produzido a partir do hidróxido de alumínio Versal + 5% ácido nióbico peptizado com ácido acético 1%, e este foi impregnado com molibdênio. Foram também realizadas as mesmas análises nos catalisadores para avaliar a influência das fases ativas nas propriedades finais do material. / The purpose of this dissertation was develop supported gamma alumina catalysts for diesel oil refining. Were evaluated the effect of the type to commercial aluminum hydroxide used, the content of niobium added to the support and the peptizer agent, in the conformation. The commercial dust alumina and niobic acid were peptizated shaped by extrusion, dried and calcined in 600°C to obtain cylindrical pellets with height between 4 and 6mm and diameter between 2 and 3 mm. The Mo metal, responsable by the active phase of the catalysts, was added to the support by incipient impregnation. Were analyzed the textural properties, the mechanical resistance and the crystalline  structure of the supports. With this analysis the support with the better results was aluminum hydroxide Versal + 5% niobic acid with acetic acid 1%, and this was selected and impregnated with molibdenium. Were made the same analysis in the catalysts.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2405.pdf: 4134171 bytes, checksum: 0f348736ad3db9c0d6c14d652178dc32 (MD5) Previous issue date: 2009-03-27 / Universidade Federal de Sao Carlos / In Brazil, the oil production with high naphthenic hydrocarbon (HC) content and the hard growing for the petrochemical market have led to the necessity to maximize the production of light HC (in special light olefins). The new technologies must involve the use of acid catalysts that have high activity and selectivity. In despite of the naphthenic HC make part of the feed of the FCC reactor, few studies have been devoted to their transformations on HUSY and HZSM-5 zeolites, main active components of the FCC catalysts, and also on the MCM-22 zeolite. In this context, the objective of this work was to evaluate the cyclohexane and methylcyclohexane transformations on the above mentioned zeolites. The MCM-22 was hydrothermally synthesized under static conditions and in the case of USY and ZSM-5 zeolites, commercial samples were used. The samples were characterized by thermogravimetric analysis, X ray diffraction, chemical analysis, nitrogen sorption, scanning electron microscopy, and evaluated in the cyclohexane and methylcyclohexane transformation at 400 oC, with after carbon analysis. The studied zeolites were active in the studied reactions, nevertheless, the conversion, yield and selectivity to light HC were dependent on the zeolite structure, number and strength of the acid sites and the external area. The HUSY zeolite, due to their higher aluminum content, showed higher activity with high yield to isomerization products. On the contrary, on the HZSM-5 zeolite the cracking products were favored with high selectivity to propane and butane. On the base of their structural and textural properties, the HMCM-22 zeolite showed a mixture of cracking and isomerization products. The selectivity to light olefins (C2=, C3= and C4=) was higher on the HZSM-5 zeolite, in which the bimolecular reactions of hydrogen transference were not favored due to the steric restrictions imposed by their microporous, which are smaller in diameter. The microporous structure was determinant in the zeolite deactivation by coke formation. / No Brasil, a produção de petróleo com alto teor de hidrocarbonetos (HC) naftênicos (cicloalcanos) e o forte crescimento da industria petroquímica, tem conduzido a necessidade de maximizar a transformação desses compostos com produção seletiva de HC leves (em especial eteno e propeno). As novas tecnologias devem envolver o uso de catalisadores ácidos que possuam altas atividade e seletividade. Embora os HC naftênicos sejam importantes constituintes da alimentação do processo FCC, poucos estudos contemplam suas transformações sobre as zeólitas HUSY e HZSM-5, principais componentes ativos do catalisador FCC e, também, sobre a zeolita HMCM-22. Assim, objetivou-se neste trabalho avaliar a transformação dos compostos cicloexano e metilcicloexano sobre as zeólitas mencionadas. A zeólita MCM-22 foi sintetizada via tratamento hidrotérmico sob condições estáticas e no caso das zeólitas USY e ZSM-5 foram utilizadas amostras comerciais. As amostras foram caracterizadas por termogravimetria, difração de raios X, analise química, fisissorcao de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura, e avaliadas na transformação do cicloexano e metilcicloexano a 400oC, com posterior determinação do teor de carbono. As zeólitas estudadas se mostraram ativas na conversão desses compostos, porem, a conversão, rendimento e seletividade a HC leves foram dependentes do sistema poroso, teor de alumínio, forca dos sítios e densidade de sítios externos. A zeólita HUSY apresentou maiores conversões pelo seu maior teor alumínio, entretanto, pelos seus sítios ácidos de menor forca e menores restrições estéricas que na HZSM-5, apresentou maior seletividade a compostos provenientes de reações de isomerização. Ao contrario, a zeólita HZSM-5 originou melhores rendimentos a produtos de craqueamento, principalmente C3 e C4. E a zeólita HMCM-22, pelas suas características estruturais e texturais, apresentou uma distribuição mista de produtos de craqueamento e isomerização. A seletividade a olefinas leves (C2=, C3= e C4=) foi maior na zeólita HZSM-5, na qual as reações biomoleculares de transferência de hidrogênio foram desfavorecidas devido a restrições estéricas impostas pelo menor tamanho de seus microporos. A estrutura microporosa foi determinante na desativação das zeólitas por formação de coque.

Orientador: Reginaldo Guirardello / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T08:18:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_RafaelMenegasside_D.pdf: 10866159 bytes, checksum: 4bd6a2150cb2f83f827ec8b6dc6a40a3 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Esta dissertação apresenta a obtenção de modelos cinéticos das reações de hidroconversão de resíduo de vácuo Marlim. O presente trabalho fez parte de um convênio com a PETROBRAS. Inicialmente, foram efetuados diversos experimentos de hidroconversão em reator de mistura batelada, empregando-se RV Marlim misturado a óleo decantado de FCC (80/20%p/p) como carga. Os experimentos foram efemados a diversas razões óleo/catalisador (catalisador comercial NiMo em alumina), temperaturas e tempos na temperatura de reação (de O a 4h), a uma pressão de 110 har com t1uxo de hidrogênio. O produto líquido foi analisado no CENPES, sendo obtidos hidrodesmetalização (HDM referente à V) de até 100%, hidrodcssulfurização (HDS) de até 90% e conversões de até 70%. Carga e produtos foram separados em pseudocomponentes de interesse no refino (RV, gasóleo, diesel, nafta e gás). Foram propostas diversas cinéticas de conversão e hidrotratamento (HDS, HDM), envolvendo reações térmicas e catalíticas. As funções minimizadas para ajuste do modelo foram do tipo mínimos-quadrados. Para os dados multiresposta (conversões) foi também utilizado o critério de Box e Draper. Os modelos consistiram de sistemas de equações diferenciais, que foram solucionados ao longo do tempo, levando em conta os perfis experimentais de temperatura. Os métodos de otimização usuais para ajuste de parâmetros apresentaram dificuldades no ajuste devido à existência de muitos mínimos locais. O método de minimização por simulated annealing mostrou melhores resultados, escapando de mínimos locais, ao custo de muitos cálculos da função. Alternativamente, a cada etapa do resfriamento simulado, foi proposta a aplicação de minimização do tipo Newton como aceleração, resultando em um método híbrido. Diversos modelos foram testados, permitindo descriminar efeitos térmicos e catalíticos e tomando as cinéticas próprias para emprego em modelos de reatores de leito expandido ou lama (com diversas concentrações de catalisador) / Abstract: In this work kinetic models are obtained for the Marlim vacuum residua (VR) hydroconversion. This is a joint work with PETROBRAS SA. First, several hydroconversion experiments were held on a stirred batch reactor, the feedstock being Marlim VR mixed with FCC decant oil in a 80/20% weight basis. Several temperatures and oil/catalyst ratios were used (catalyst is a commercial NiMo in y­alumina) at different times (O to 4h), at a 110 bar pressure, being kept hydrogen t1ux. The collected product was analysed at PETROBRAS Research Center 1'acilities (CENPES), being obtained hydrodemetalization (HDM) convcrsion 01' up to 100% (vanadium), hydrodesulfurization (HOS) of up to 90% and hydrocracking (HCC) convcrsion up to 70%. Feedstock and products were separatcd in pseudocompounds 01' intcrest in refining industry (VR, gasoil, diesel oil, naphtha and gas). Several HOM, HOS and HCC kinetics were proposed, involving thermal and catalytic contributions. The resulting models consisted of systcms 01' di1'fcrential equations, which were solved along the time taking into account the experimental temperature profile. The Chi-squarc and Box and Oraper criteria objective 1'unctions were minimised to adjust modcl paramctcrs. The usual optimisation methods (gradientless Nelder & Mead Simplex, and gradicnt local minimisation Newton-kind methods) werc not c1'fcctive , duc to thc cxistencc 01' many local minima. A si11lulated annealing continuous minimisation method showed to be effective. A new more cffective hybrid proposed method was developed, applying a Newton-like method between certain si11lulated annealing steps. Several modcls wcre tested, allowing to unscramblc thermal and catalytic e1'fects in the developed kinetics, allowing them to be applied to different catalyst conccntration reactor hydrodynamic models (likc expandcd or bubble-column rcactors) / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Reginaldo Guirardello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:00:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yamada_TomasShinobu_M.pdf: 5837470 bytes, checksum: 53e4db59f06bd22a23afc5eb13041985 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Esta dissertação apresenta a fluidodinâmica e a cinética de Hidroconversão de Resíduo de Vácuo do Petróleo Marlin realizado no software científico CFX 5.5.1 (Fluidodinâmica Computacional) da AEA Technology plc. O presente trabalho é uma simulação computacional, com geometria do reator Parr série 4581 de um sistema multifásico com dois fluidos (hidrocarboneto e hidrogênio) e domínios (tanque e agitador), e cinética de hidroconversão de resíduo referente aos experimentos laboratoriais realizados na Unidade de Negócio da Industrialização do Xisto - Petrobrás, localizado em São Mateus do Sul - Paraná. A modelagem da fluidodinâmica está baseada nas equações fundamentais de balanço de massa e quantidade de movimento num sistema isotérmico. Os fenômenos de turbulência estão considerados através do modelo k-e para o hidrocarboneto e "disperse phase zero equation" para o hidrogênio. As reações químicas são modeladas por meio de uma malha reacional baseada no conceito de pseudocomponentes, com suas cargas e produtos separados por cortes comerciais, ou seja, resíduo de vácuo, gasóleo, diesel, nafta + gás. A cinética é um modelo esquematizado em seis reações paralelas, sendo três térmicas e três catalíticas, com os coeficientes das taxas de reação determinadas por busca direta nos ensaios de referência. Os domínios são compostos por hidrocarboneto como fluido geral (mistura pseudocomponentes + catalisador = "slurry phase") e o hidrogênio como gás ideal, não considerando as partículas de catalisador como fase sólida / Abstract: This essay presents the fluid dynamics and the kinetics of vacuum residue hydroconversion of the Marlin petroleum accomplished in the scientific software named as CFX 5.5.1 (Computational Fluid Dynamics) of AEA Technology plc. The current work is a computational simulation, with the geometry of the reactor Parr series 4581 of a multiphase system with two fluids (hydrocarbon and hydrogen) and domains (tank and impeller), and the kinetics of residue catalytic hydrocracking, referred to on lab experiments performed in the Unidade de Negócio da Industrialização do Xisto Petrobrás, located in São Mateus do Sul, Paraná. The fluid dynamics modelling is based on the fundamental equations of mass balance and momentun quantity in an isothermal system. The turbulence phenomena are considered through the k-e model for the hydrocarbon and disperse phase zero equation for the hydrogen. The chemical reactions are modelled by the means of a reactional net based on pseudo components concept, with their loads and products separated according to the commercial cuts, that is, vacuum residue, gasoil, diesel oil, naphta + gas. The kinetics is a schematized model with six parallel reactions, three thermal and three catalytic, with the coeficients of the reaction rates determined by the lab reference data. The domains are composed of hydrocarbon as general fluid (a mixture of pseudo components + catalyst = slurry phase) and the hydrogen as an ideal gas, not considering the particles of the catalyst as a solid phase / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Sergio Valdir Bajay, Afonso Henriques Moreira Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T09:56:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_RobertoAlvesde_D.pdf: 5348368 bytes, checksum: ee8e2af27e6e61b5a4e93c8bf6c77a19 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho tem como principal objetivo discutir o novo cenário que se desenrola para o setor de petróleo e a evolução legal do autoprodutor de energia elétrica, sobretudo do cogerador industrial. Objetiva-se, também, desenvolver um modelo de planejamento de sistemas de cogeração industrial combinando o algoritmo genético com a programação dinâmica. Este modelo é composto por um método de pré-dimensionamento e um método de simulação operacional. Estes dois métodos utilizam o algoritmo genético como ferramenta de otimização. O escalonamento temporal da implantação do sistema de cogeração é determinado com o auxílio da programação dinâmica, para um horizonte de planejamento preestabelecido. O modelo proposto prevê, ainda, o emprego de uma análise termoeconômica para se calcular o custo dos produtos da planta de cogeração, parâmetro importante na análise de alternativas de investimento. Desenvolve-se no trabalho, um estudo de caso, apresentando a aplicação do modelo proposto em um sistema de cogeração de uma refinaria brasileira de petróleo. O modelo proposto e os resultados obtidos no estudo de caso são criticamente analisados ao final do trabalho, propondo-se estudos posteriores para o seu desdobramento / Abstract: This thesis discusses the current scenario of the petroleum industry, as well as, the electric energy self-producer in terms of its legal evolution, particularly of the industrial cogenerator. This work also develops a industrial cogeneration planning system model by combining genetic algorithm and dynamic programming. Such a planning model has a pre-dimensioning method and an operational simulation method. These two methods use genetic algorithm as an optimisation tool. The temporary steps of the cogeneration system implementation is determined through dynamic programming for a pre-defined planning horizon. Yet, the proposed model utilises the thermoeconomic analysis to calculate the costs of the plant cogeneration products, important factor in the alternative investment analysis. The application of the model is demonstrated by means a case study in a cogeneration system of a Brazilian petroleum plant. The proposed model and the outputs of the case study are critically analysed at the end of the thesis, which supplies a number of future related studies / Doutorado / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-25T16:56:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RaissaMariaCottaFerreirada_M.pdf: 8797102 bytes, checksum: b9ec284157d87a455ad4fa39286676d8 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: O hidrotratamento (HDT) de frações do petróleo é feito para remover Compostos de enxofre,nitrogênio,oxigênio e metais pesados,bem como para estabilizar as correntes por hidrogenação de compostos insaturados. Este processo tomou-se extremamente importante para atender a crescente demanda de combustíveis com baixo teor de impurezas, que vem sendo criada pelo desejo da sociedade em melhorar a qualidade do meio ambiente e obter produtos satisfatórios. Em destilados médios como o diesel, a maior parte do enxofre está presente na forma de compostos heterocíclicos condensados tais como benzotiofeno, dibenzotiofeno e benzonaftotiofeno. Quando o corte toma-se mais pesado o percentual de compostos heterocíclicos sulfurados aumenta mais rapidamente do que os compostos mais simples como mercaptans e heterocíclicos de um anel, por exemplo o tiofeno, que são organosulfurados mais fáceis de dessulfurizar. Da mesma forma, a fração de destilados médios. contém nitrogênio na forma de compostos heterocíclicos condensados, que exigem condições de temperatura e pressão mais severas para a remoção do heteroátomo ... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The reason for the hydrotreating of petroleum fractions is to remove sulfur, nitrogen, oxygen and heavy metal, in order to stabilize the fractions by hydrogenation of unsaturated compounds. This process has become extremely important to attend the growing demand of low impurity fuel oils that has been created by society's desire to improve the environment quality and to achieve satisfactory products. In the middle distillates, like diesel, most of the sulfur is present in the form of condensed heterocyclic compounds such as benzothiophenes, dibenzothiophenes and benzonaphthothiophenes.As the feedstocks become heavier, the percentage of condensed sulfur heterocyclics increases faster than simpler compounds such as mercaptans and single-ring heterocyclic, which are relatively easy to desulfurize. In the same way, the fraction of middle distillates has nitrogen in the form of condensed heterocyclics, that requires more severe pressure and temperature conditions to remove that heteroatom ... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Sergio Valdir Bajay / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T22:27:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Buonfiglio_Antonio_M.pdf: 11476465 bytes, checksum: 06c641208da840c1d69fee39ae4a9016 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: O objetivo desta dissertação, foi obter uma visão geral das tendências, do mercado e o suprimento dos combustiveis liquidos, para se projetar cenários, sugerindo-se programas para tornar mais adequado no futuro, o suprimento dos combustíveis...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo