Correntes de petróleo têm impurezas que, quando presentes nos combustíveis, causam poluição, corrosão, odor e instabilidade do produto. Deste modo, o hidrotratamento catalítico (HDT) pode ser visto como um dos importantes processos da indústria de refino de petróleo. O HDT consiste no tratamento de uma corrente de hidrocarbonetos na presença de hidrogênio e de um catalisador com a finalidade de modificar o sua massa molar ou de remover as impurezas presentes, com o intuito de especificar os produtos ou preparar essas correntes para outros processos de refino. Uma vez que a tendência das especificações do óleo diesel aponta para a diminuição da concentração de enxofre, redução da densidade e da volatilidade do combustível, juntamente com o aumento do número de cetano e do ponto de fulgor, existe uma necessidade de se projetar e operar unidades de hidrotratamento altamente eficientes. Este trabalho tem como objetivo modelar e simular uma unidade industrial contendo reatores trickle-bed de HDT com a finalidade de permitir a inferência, durante a operação, da concentração final de enxofre na corrente de saída do processo, bem como estimar o tempo de campanha restante. O modelo desenvolvido é pseudo-estacionário, unidimensional e heterogêneo. Além disso, considera somente a reação de hidrodessulfurização, uma vez que a predição da concentração final de enxofre é um dos parâmetros mais importantes da qualidade do produto. A modelagem completa do sistema envolve os leitos catalíticos dos reatores (zona reacional) e da zona de quench, onde ocorre o arrefecimento das correntes de hidrocarbonetos provenientes dos leitos catalíticos. Para a modelagem da velocidade de desativação do catalisador utilizado no processo foram testados dois modelos empíricos. O primeiro deles considera a conversão acumulada ao longo do tempo em um dado leito para que se possa predizer a diminuição da atividade, a partir da hipótese de que desativação está relacionada à extensão de ocorrência das reações no catalisador. O segundo modelo implementado segue o trabalho de Froment e Bischoff (1991). Para o estudo de caso foram empregados os dados do processo de dois reatores industriais de HDT de uma unidade de diesel de uma refinaria brasileira. Após a estimação de parâmetros, os modelos foram validados com dados industriais. Os resultados evidenciam a boa concordância dos mesmos ao processo real. / Petroleum streams have impurities that, when delivered to fuels, cause pollution, corrosion, odor, and instability to the product. In this regard, the catalytic hydrotreatment (HDT) can be viewed as one of the important processes in the petroleum refining industry. The HDT is destined to the treatment of a hydrocarbon stream in the presence of hydrogen and a catalyst in order to remove impurities or to modify its molar mass with the aim of specifying products or preparing these streams to other refining processes (Gruia, 2006). Trends in diesel specification point toward the decrease in the sulfur concentration, reduction in density and ASTM D-86 T 90% value, along with increased cetane number and flash point. All these trends contribute to raise the demand for highly efficient hydrotreatment units. This work aims to model and simulate an industrial unit consisting in trickle-bed reactors in order to infer in real time the final sulfur concentration at the output stream, and also to estimate during operation the remaining campaign time. The considered model is pseudo-stationary, one-dimensional and heterogeneous. It considers solely the hydrodesulfurization reaction, because the final sulfur prediction is one of the most important parameter of the product quality. The complete model of the unit involves the catalytic beds (reaction zones) and the quenching zone, where the cooling of hydrocarbon streams takes place. To model the catalyst deactivation rate, two empirical models were tested. The first one takes into account the cumulative conversion over time, so that one can predict the decrease in activity on the basis of the hypothesis that deactivation is related to the extent of the reactions on the catalyst. The second model implemented was based in the work of Froment and Bischoff (1991). As a case study, process data was employed from two industrial reactors of the HDT in a Diesel Unit from a Brazilian refinery. After parameter estimation, the presented models have been validated with industrial data. Their results show good agreement with the real process.

O reator seqüencial em batelada (RSB) é uma variante de lodos ativados capaz de promover a remoção da matéria orgânica, a remoção dos nutrientes e a separação da fase sólida da líquida em uma unidade. A valorização das áreas urbanas, a carência de tratamento terciário e a crescente necessidade de redução nas dimensões de estações de tratamento de esgoto devem impulsionar o desenvolvimento de pesquisas sobre RSB em curto espaço de tempo. A partir deste cenário, o presente trabalho teve como objetivo modelar o comportamento do reator seqüencial em batelada a partir da teoria desenvolvida por Marais e colaboradores. Dentro deste contexto, a cinética de oxidação dos compostos orgânicos e do nitrogênio na forma amoniacal foi descrita e modelada. O trabalho experimental foi realizado em duas escalas: bancada e piloto. O experimento em escala de bancada foi dividido em duas fases. Foram utilizados dois RSBs e um sistema de fluxo contínuo. Um reator seqüencial em batelada (RSB1) foi operado com idade de lodo. O outro reator em batelada (RSB2) foi operado em função da relação F/M e o sistema de fluxo contínuo (FC1) por idade de lodo. Estes reatores foram utilizados como controle no monitoramento do RSB1 Na primeira fase, os três sistemas removeram apenas matéria orgânica. Na fase seguinte, removeram matéria orgânica e nitrogênio. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada, foi possível concluir que o modelo desenvolvido pode ser aplicado ao reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo, permitindo determinar a qualidade do efluente, a produção de lodo e o consumo de oxidante. Além disso, foi possível descrever o comportamento da taxa de consumo de oxigênio em função da oxidação da matéria orgânica biodegradável e da oxidação do nitrogênio na forma amoniacal. O reator seqüencial em batelada operado com idade de lodo (RSB1) alcançou remoção média de matéria orgânica de 90 % nas idades de lodo de 30, 20, 10 e 5 dias. A remoção média de nitrogênio mais elevada foi obtida na idade de lodo de 20 dias e atingiu 87 %. Nas demais idades de lodo a remoção média de nitrogênio variou entre 79 e 42 %. A modelagem do comportamento do reator seqüencial em batelada resultou numa proposta de metodologia para o dimensionamento que tem como finalidade abolir critérios obsoletos e inadequados para o dimensionamento de lodos ativados em batelada No experimento em escala piloto, foram utilizados um reator seqüencial em batelada, denominado RSB, e um sistema de fluxo contínuo com a configuração Bardenpho, denominado FC. Os sistemas de lodos ativados sob investigação foram monitorados em duas idades de lodo: 30 e 10 dias. Os dados do experimento em escala piloto mostraram que os processos físico-químicos e biológicos envolvidos na remoção de matéria orgânica e nitrogênio no RSB foram mais eficientes do que no Bardenpho quando trataram o mesmo esgoto doméstico e foram submetidos às mesmas condições operacionais. No RSB, obteve-se 88 e 89 % de remoção de matéria orgânica nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. Nesta seqüência das idades de lodo, a eficiência do Bardenpho caiu de 87 para 76 %. O sistema de fluxo contínuo removeu 66 e 52 % do nitrogênio total afluente nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. A eficiência do RSB na remoção de nitrogênio foi determinada apenas na idade de lodo de 10 dias e alcançou 69 %. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada e piloto, constata-se que o reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo pode ser utilizado no tratamento de esgoto doméstico e obter eficiência na remoção de matéria orgânica e nitrogênio igual ou superior ao sistema de fluxo contínuo. / The sequential batch reactor (SBR) is a variant of activated sludge than can promote the removal of organic matter, the removal of nutrients and the separation of the solid phase from the liquid one in a unit. The increased value of urban areas, the lack of tertiary treatment and the growing need to reduce the size of sewage treatment plants should drive the development of research on SBRs in a short time period. According to this scenario, the present study aimed at modeling the behavior of the sequential batch reactor based on the theory developed by Marais et cols. The kinetics of oxidation of organic compounds and nitrogen in the ammoniacal form was described and modeled in this context. The experimental work was performed on two scales: bench and pilot. The bench-scale experiment was divided into two phases. Two SBRs and a continuous flow system were used. A sequential batch reactor (SBR1) was operated with sludge age. The other batch reactor (SBR2) was operated considering the F/M relationship and the continuous flow system (FC1) by sludge age. These reactors were used as control in monitoring SBR1. During the first phase, the three systems removed only organic matter. In the next phase they removed organic matter and nitrogen. Based on the bench-scale results obtained, it could be concluded that the model developed can be applied to the sequential batch reactor operating with sludge age and determine the quality of effluent, sludge production and oxidant consumption. Furthermore, the behavior of the oxygen consumption rate as a function of biodegradable organic matter oxidation and the oxidation of nitrogen in the ammoniacal form could be described. The sequential batch reactor operated with sludge age (SBR1) achieved the mean removal of organic matter of 90% at sludge ages of 30, 20, 10 and 5 days. The highest mean removal of nitrogen was obtained at the sludge age of 20 days and reached 87%. At the other sludge ages, the mean removal of nitrogen varied from 79 to 42%. Modeling the behavior of the sequential batch reactor led to a proposal for a sizing methodology in order to eliminate obsolete criteria that are inappropriate to size batch activated sludges In the pilot scale experiment, a sequential batch reactor called SBR and a continuous flow system with ah Bardenpho configuration called FC were used. The activated sludge systems investigated were monitored with two sludge ages of 30 and 10 days. The data on the pilot scale experiment showed that the physicochemical and biological processes involved in the removal of organic matter and nitrogen in the SBR were more efficient than in the Bardenpho, when treating the same domestic sewage and submitted to the same operational conditions. In the SBR 88 and 89% removal of organic matter at the sludge ages of 10 and 30 days respectively were obtained. In this sequence of sludge ages, the efficiency of the vi Bardenpho dropped from 87 to 76%. The efficiency of nitrogen removal was obtained only for the sludge age of 10 days. The SBR and Bardenpho removed 69 and 66%, respectively. Based on the results obtained on bench and pilot scale, it is found that the sequential batch reactor operating with sludge age may be used to treat domestic sewage and achieve an efficiency of organic matter and nitrogen removal equal to or higher than the continuous flow system.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T11:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bezerra_VanjaMariadeFranca_D.pdf: 10950014 bytes, checksum: 91aee9d3f4b9ff082d47d8711f6ca7ca (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Nesta tese, apresentam-se procedimentos de obtenção de campos vetoriais e escalares em reatores tanques agitados através da sistemática da fluido-dinâmica computacional. A metodologia do trabalho é enfatizada por meio de casos estudos com um fluido Newtoniano, a água, e um sistema não-Newtoniano, o poliestireno. Ambos os fluidos estão contidos em um reator tanque agitado. o sistema 'reator tanque agitado' é estudado com a variação da localização de agitador (es) tipo disco dentro do mesmo, bem como com a mudança em suas dimensões. A partir daí, utilizando-se um pacote de fluido-dinâmica computacional, o PHOENICS versão 2.1, verifica-se a influência das variações geométricas do tanque agitado nos campos vetoriais e escalares. Enfatizando-se a interação do estudo de reatores tanques agitados com a metodologia "cfd" ("computational fluid dynamics"), obtém-se um novo método de resolução de antigos problemas relacionados aos tanques agitados. Conclui-se que a tridimensionais é mais modelos bidimensionais.Apresentação de informativa que dados de modelos os relacionados a As saídas gráficas exibem, basicamente, velocidade, linhas de corrente e superfície. Perfis de Assim, a fluido-dinâmica computacional se apresenta como uma área interdisciplinar que depende fundamentalmente de avanços na área computacional e que auxilia, estrategicamente na resolução de fluido-dinâmica em sistemas importantes dentro da Engenharia Química. A teoria da mistura associada ao estudo de variações geométricas do impelidor (dentro do tanque), bem como a interação da "cfd" com outras áreas de conhecimento como medicina, mecânica é sugerida / Abstract: In this thesis, procedure for obtaintion of vector and scalar fields is shown and applied to stirred tank reactors. The methodology of the present work is emphasized through case studies with a Newtonian fluid, water, and a non-Newtonian system, polystyrene. Both fluids are contained inside a stirred tank reactor. The system 'stirred tank reactors' is studied relating to variation of location of disk type impeller (s) inside it, as well as with changes in its dimensions. From this step on, using a computational fluid dynamics package PHOENICS version 2.1, it is verified the influence of geometric variations on vector and scalar fields. Giving emphasis to the interaction of the study of chemical reaction engineering (stirred tank reactors) together with the "cfd" ("computational fluid dynamics") methodology, new methods of resolution of old problems are found. It is concluded that presentation of tridimensional models becomes more understandable and realistic than bidimensional ones. Graphical outputs display, basically, veloci ty profiles, streamlines and surfaces for the proposed case studies. In this way, the computational fluid dynamics approach is considered an interdisciplinary area that fundamentally depends cn advances in scientific computation Moreover, it helps strategically on the resolution of important systems inside chemical engineering. Mixture theory associated with the study of geometric variations of the impeller (inside the stirred tank), as well as interaction of cfd with other areas of knowledge , as: medicine and mechanics are suggested. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Maria Helena Andrade Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T20:59:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_AlvaroAlbertode_M.pdf: 3284235 bytes, checksum: 332338fb10ce449e8ef87191e25624ac (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: No presente trabalho foram preparadas e caracterizadas partículas de biocatalisador constituídas de células aeróbias viáveis imobilizadas em alginato de densidades variadas. Corno sistema modelo de células aeróbias viáveis foi usado urna linhagem de células do gênero Acetobacter altamente produtora de ácido acético. Os suportes de alginato de densidades variadas foram preparados mediante a adição de diferentes quantidades de a-alumina (material inerte) à matriz do gelo Para assegurar a mesma distribuição de células no biocatalisador preparado, a a-alumina foi confinada em urna região no núcleo das partículas, a qual foi recoberta por urna suspensão concentrada de células em solução de alginato. As partículas com essa configuração e de diâmetros aproximadamente uniformes foram obtidas através de extrusão simultânea de duas soluções de gel de diferentes concentrações, em um ejetor constituído de dois tubos capilares concêntricos. As partículas de biocatalisador foram caracterizadas em função da concentração inicial de células viáveis imobilizadas, estimada através da taxa específica de respiração celular; da densidade das partículas, determinada através da velocidade terminal de queda das mesmas e do seu desempenho no processo de oxidação do etanol a ácido acético em reator de leito fluidizado. O desempenho do biocatalisador foi analisado através do coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio gás-líquido, KLa, e da produtividade de ácido acético, Pr, ambos determinados no estado estacionário, com o sistema operando em contínuo. Para caracterizar os efeitos da densidade das partículas na transferência de oxigênio gás-líquido, propõe-se uma correlação empírica entre o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio gás-líquido, a fração sólido-líquido, ES/L' e o número de Reynolds da partícula, Rep. Um modelo matemático simplificado para a predição da produtividade de ácido acético é proposto, considerando a transferência de oxigênio gás-líquido como a etapa limitante do processo. As partículas de biocatalisador apresentaram-se estáveis no processo contínuo em biorreator de lei to fluidizado. Partículas mais densas promoveram maiores taxas de transferência de oxigênio da fase gasosa para o meio líquido e, por conseguinte, maiores produtividades de ácido acético. Os resultados obtidos demonstram a potencialidade biocatalisador preparado com partículas mais densas de gel alginato para o uso em processos com células aeróbias viáveis / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Elizabete Jordão / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T11:54:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_RicardoAlbertoNeto_D.pdf: 7772929 bytes, checksum: f5eb1f811ed61e9ff38bdc723987287c (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Neste trabalho é apresentado um modelo para o comportamento de microesferas de óxido misto de tório e urânio na fabricação de pastilhas combustíveis. Este modelo foi desenvolvido em um programa cuja meta era demonstrar a viabilidade de produzir material físsil por meio da utilização do tório em reatores a água pressurizada. Isto é importante porque leva a uma economia das reservas estratégicas de urânio e possibilita o uso nuclear das imensas reservas brasileiras de tório. O objetivo foi desenvolver um modelo para otimização das propriedades físicas das microesferas, densidade, resistência à fratura e superfície específica, de modo a produzir pastilhas combustíveis que satisfaçam a especificação do combustível quanto a microestrutura, densidade, porosidade aberta e teores de impurezas. E desta forma ajustar os parâmetros a serem utilizados no processamento sol-gel das microesferas para se obter estas propriedades e produzir pastilhas com microestruturas otimizadas, adequadas a um comportamento estável sob irradiação. O modelo indicou que, para atingir este objetivo, é necessário produzir microesferas possuindo simultaneamente densidade e superfície específica o mais reduzidas possível. Através de alterações nos parâmetros do processamento sol-gel, microesferas com as propriedades desejadas foram produzidas e o modelo foi corroborado experimentalmente, com a obtenção de pastilhas com microestruturas otimizadas, densidade, porosidade aberta e teores de impurezas, cumprindo todas as especificações deste novo tipo de combustível nuclear. Além disso foi possível obter expressões matemáticas que permitem calcular, a partir das propriedades das microesferas e da pressão de compactação utilizada,. a densidade que será obtida na pastilha sinterizada, bem como a pressão de compactação necessária para se atingir a densidade sinterizada especificada para o combustível / Abstract: In this work, a model for the behaviour of thorium-uranium-mixed oxide microespheres in the pelletizing process is presented. This model was developed in a program whose objective was to demostrate the viability of producing fissile material through the utilization of thorium in pressurized water reactors. This is important because it allows the saving of the strategic uranium reserves, and makes it possible the nuclear utilization of the large brazilian thorium reserves. The objective was to develop a model for optimizing physical properties of the microespheres, such as density, fracture strength and specific surface, so as to produce fuel pellets with microstructure, density, open porosity and impurity content, in accordance with the fuel specification. And, therefore, to adjust the sol-gel processing parameters in order to obtain these properties, and produce pellets with an optimized microstrucuture, adequate to a stable behaviour under irradiation. The model made it clear that to achieve this objective, it is necessary to produce microspheres with density and specific surface as small as possible. By changing the sol-gel processing parameters, microspheres with the desired properties were produced, and the model was experimentally verified by manufactoring fuel pellets with optimized microstructures, density, open porosity and impurity content, meeting the specifications for this new nuclear fuel for pressurized water reactors. Furthermore it was possible to obtain mathematical expressions that enables to calculate from the microspheres properties and the utilized compactation pressure, the sinter density that will be obtained in the sintered pellet and the necessary compactation pressure to reach the sintered density specified for the fuel / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador : Ernesto Ruppert Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-29T02:02:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Homrich_RobertoPetry_D.pdf: 4872054 bytes, checksum: 4d50cf9f2e5b10f0f9c7b1b92bc88613 (MD5) Previous issue date: 2001 / Doutorado

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T05:07:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ambrogi_LuizGustavo_M.pdf: 1521602 bytes, checksum: 8777faa756b62d452583b2eb62dd629a (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Para a síntese do acrilato de etila, foi desenvolvido um modelo contínuo bidimensional estacionário para um reator tubular, considerando transferência de calor e massa por dispersão radial e convecção axial. Foi assumido o modelo pseudo-homogêneo sendo do tipo ¿plug-flow¿, o qual se mostrou adequado para as condições de escoamento utilizadas. Todos os elementos necessários à modelagem detalhada do processo foram estabelecidos, incluindo informações experimentais, bem como as correlações para cálculo das propriedades físicas dos componentes puros, os métodos de cálculo respectivos à mistura, as correlações para estimativa dos parâmetros de transferência de massa e energia e a perda de carga. O modelo foi desenvolvido para trabalhar com diferentes métodos numéricos. Uma adimensionalização das variáveis foi realizada antes da discretização das equações diferenciais parciais pelo Método de Colocação Ortogonal. A solução numérica é baseada na implementação do Método das Linhas, o qual é uma combinação de um método de colocação ortogonal na dimensão radial e uma integração axial pelo método de Runge- Kutta de 4 ª ordem. Um método baseado na Quadratura de Gaus-Jacobi foi utilizado para o cálculo das médias das propriedades físicas na radial para cada intervalo de integração. O comportamento do reator é investigado em função de sua sensibilidade a um grupo de parâmetros de projeto e operação. Este software, que na verdade é uma planta virtual, foi utilizado para representar a produção do acrilato de etila em escala industrial em um reator multitubular. O catalisador utilizado foi ácido sulfúrico e as informações sobre a cinética foram suficientes para abordar várias operações compatíveis com as condições industriais. A reação é endotérmica, homogênea, possui uma cinética de segunda ordem e ocorre na fase líquida. A temperatura de reação utilizada foi em torno de 80 ºC, e o fluido de aquecimento utilizado foi o Dowterm A. Para etapa de separação utilizou-se um software comercial, no caso o Aspen Plus. Esta etapa compreendeu primeiramente a caracterização termodinâmica da mistura reacional, e em seguida, a simulação dos principais equipamentos utilizados na separação, visando a otimização do processo. O Acrilato de etila é um éster produzido a partir do ácido acrílico e do etanol. Ésteres acrílicos como este, são mundialmente utilizados para a produção de polímeros, os quais por sua vez, são utilizados principalmente na indústria de tintas e vernizes, adesivos, couro, papel, e tecidos. O que motivou este trabalho, foram os recentes avanços no desenvolvimento de uma rota bioquímica para a síntese do ácido acrílico, utilizando a cana de açúcar como matéria prima. Hoje o ácido acrílico é produzido pela oxidação do propeno, ou seja, uma rota petroquímica. Como o etanol também é produzido no Brasil a partir da cana de açúcar, com um preço muito competitivo comparado à via petroquímica, é possível desenvolver uma ¿rota verde¿, a qual pelos resultados encontrados, é interessante tanto do ponto de vista financeiro quanto ambiental / Abstract: For the synthesis of ethyl acrylate, a continuous bi-dimensional steady-state model for a tubular reactor is developed, considering heat and mass transfer by radial dispersion and axial convection. The model is pseudo-homogeneous and is assumed a plug flow type, which it quite reasonable for the used flow conditions. All the elements necessary to the detailed process modeling were established, including experimental information as well as the correlations to calculate the pure-component physical properties, the respective mixture properties calculations methods, the correlations to estimate heat and mass transfer parameters and pressure drop. The model is built and rearranged to be solved for different numerical methods. An adimensionalization of the variables was carried out before the discretization of the partial differential equations by Orthogonal Collocation method. The numerical solution is based on the method of lines implementation, which is a combination of an orthogonal collocation method in the radial dimension and an axial integration by an explicit 4th order Runge-Kutta method. A Gauss-Jacobi quadrature based method for the radial mean physical properties calculations is used as an internal procedure for each integration interval. This software, in fact a virtual plant, was used to represent the industrial scale production in a multitubular reactor. The catalyst used was sulfuric acid and the information about kinetic was available to cover a broad range of operations compatible with industrial conditions. The kinetic is of second order, homogeneous and the reaction is endothermic and it takes place in the liquid phase. The reactor temperature was about 80 ºC, and Dowtherm A was used as heater fluid. The commercial software Aspen Plus, was used for the separation step. This step includes firstly a thermodynamic characterization of reaction mixture, and after, the simulation of the major equipments used in the separation step, aiming the process optimization. Ethyl acrylate is an ester produced from acrylic acid and ethyl alcohol. Acrylic esters such this, are worldwide used, primarily for polymers production, mainly for coatings, paints, adhesives, and binders for leather, paper, and textiles. The motivation of this work, was the recent advances in the development of biochemical route for the synthesis of acrylic acid by the sugar cane. Today the acrylic acid is produced by the propene oxidation, or a petrochemical route. As the ethyl alcohol is already produced in Brazil by the sugar cane, in a very competitive price compared to petrochemical via, it is possible to develop a ¿green route¿, which by the results found, is both interesting in a financial and environmental point of view / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Neste trabalho foi realizado uma comparação entre três tipos de alvos (UAl2-Al, U-Ni cilíndrico e U-Ni placa) para a produção de 99Mo por fissão do 235U. Para isso foram desenvolvidas análises neutrônicas e termo-hidráulicas. Também foram realizados experimentos para se validar as metodologias de cálculo termo-hidráulica e neutrônica utilizadas neste trabalho. Para os cálculos neutrônicos foram utilizados os programas NJOY99.0, AMPX-II e HAMMERTECHNION, para geração das seções de choque, e os programas SCALE 6.0 e CITATION para os cálculos tridimensionais dos núcleos, queima do combustível e produção de 99Mo. Para os cálculos termo-hidráulicos foram utilizados os programas MTRCRIEAR1 e ANSYS CFX para calcular as variáveis térmicas e hidráulicas dos dispositivos de irradiação e compará-las a limites e critérios de projeto estabelecidos. Primeiro foram realizadas análises neutrônicas e termo-hidráulicas para o reator IEA-R1 com os alvos de UAl2-Al (10 miniplacas). As análises demonstraram que a atividade total obtida para o 99Mo nas miniplacas não atende à demanda dos hospitais brasileiros (450 Ci/semana) e que nenhum limite de projeto termo-hidráulico é ultrapassado. Em seguida foram realizados os mesmos cálculos para os três tipos de alvo no Reator Multipropósito Brasileiro (RMB). As análises neutrônicas demonstraram que os três alvos podem atender à demanda dos hospitais brasileiros. As análises termo-hidráulicos demonstram que será necessário uma velocidade mínima no dispositivo de irradiação de 7 m/s para o UAl2, de 8 m/s para o alvo de U-Ni cilíndrico e de 9 m/s para o alvo de U-Ni placa para que nenhum limite de projeto seja ultrapassado. Foram realizados experimentos em uma bancada de aferição de vazão para se validar a metodologia de cálculo termo-hidráulico. Os experimentos realizados para se validar os cálculos neutrônicos foram feitos no reator IPEN/MB-01. Todos os experimentos foram simulados com as metodologias acima descritas e os resultados comparados entre si. Os resultados das simulações apresentaram boa concordância com os resultados experimentais. / In this work neutronic and thermal-hydraulic analyses were made to compare three types of targets (UAl2-Al, U-Ni cylindrical and U-Ni plate) used for the production of 99Mo by fission of 235U. Some experiments were conducted to validate the neutronic and thermal-hydraulics methodologies used in this work. For the neutronic calculations the computational programs NJOY99.0, AMPX-II and HAMMERTECHNION were used to generate the cross sections. SCALE 6.0 and CITATION computational programs were used for three-dimensional calculations of the reactor cores, fuel burning and the production of 99Mo. The computational programs MTRCR-IEAR1 and ANSYS CFX were used to calculate the thermal and hydraulic parameters of the irradiation devices and for comparing them to limits and design criteria. First were performed neutronic and thermal-hydraulic analyzes for the reactor IEA-R1 with the targets of UAl2-Al (10 miniplates). Analyses have shown that the total activity obtained for 99Mo on the miniplates does not meet the demand of Brazilian hospitals (450 Ci/week) and that no limit of thermo-hydraulic design is overtaken. Next, the same calculations were performed for the three target types in Multipurpose Brazilian Reactor (MBR). The neutronic analyzes demonstrated that the three targets meet the demand of Brazilian hospitals. The thermal hydraulic analysis shows that a minimum speed of 7 m/s for the target UAl2-Al, 8 m/s for the cylindrical target U-Ni and 9 m/s for the target U-Ni plate will be necessary in the irradiation device to not exceed the design limits. Were performed experiments using a test bench for validate the methodologies for the thermal-hydraulic calculation. The experiments performed to validate the neutronic calculations were made in the reactor IPEN/MB-01. All experiments were simulated with the methodologies described above and the results compared. The simulations results showed good agreement with experimental results.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T12:51:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_JulianaCristinado_M.pdf: 1296815 bytes, checksum: a8c34bf3271e1af28123e076dcb360cf (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Os processos de polimerização são de grande importância, pois através destes, são produzidos uma grande diversidade de produtos de utilidade no mercado mundial, entre os quais plásticos, borrachas, tintas, etc. A simulação, a análise e o controle adequado dos processos são fundamentais para a operação e o desenvolvimento seguro de uma planta, garantindo e atendendo à demanda de competitividade atual com a fabricação de produtos de alta qualidade. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo matemático determinístico detalhado e a elaboração de um software através da solução numérica do sistema de equações utilizando o Método dos Volumes Finitos. O caso de estudo considerado é a polimerização de eteno em solução em um reator tubular com catálise de Ziegler-Natta com e sem micromistura. Neste estudo é desenvolvido um modelo que simula o processo de polimerização de eteno em solução com catalisador Ziegler-Natta em uma seqüência de reatores PFR (Plug Flow Reactor - Reator de Fluxo Empistonado) e CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor - Reator Tanque de Agitação Contínua), concentrando-se principalmente nos resultados do PFR. Os parâmetros desconhecidos necessários para a obtenção dos resultados quantitativos do modelo, como constantes cinéticas, foram estimados a partir de dados do processo industrial da Politeno SA. A partir das simulações deste modelo foram avaliados os efeitos das principais variáveis de entrada do processo no desempenho do reator e nas propriedades do polímero. Os resultados obtidos demonstram convergência para o processo sem micromistura. / Abstract: Polymerization process are important because of their large applications in the world market, for example, rubber, ink, plastic, etc. Appropriate simulation, analysis and control of a floor plan are fundamental for it safety operation and developing, providing the actual competitiveness with high quality production. This work intend to developing a detailed and deterministic mathematical model and elaborating of software using the numerical solution of a equations system obtained by Finite Volumes Method. Study case considered is the ethane polymerization in solution in a tubular reactor with catalysis Ziegler-Natta with and without micromixing. In this study were developed a model that simulates the ethane polymerization process in solution with catalysis Ziegler-Natta in a sequence of reactors PFR (Plug Flow Reactor) and CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor), emphasizing the PFR results. The necessary parameters for model quantitative results, like kinetics constants, were calculated with Politeno SA industrial process data. The effect of the most important entrance variables in the reactor performance and in the polymer final properties were evaluated by simulations. The results show convergence for the process without micromixing. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-07-21T15:13:15Z No. of bitstreams: 1 christianblenke.pdf: 64772985 bytes, checksum: 60aa8e2555ce4d24e84503e4e4363ab8 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-09T13:19:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 christianblenke.pdf: 64772985 bytes, checksum: 60aa8e2555ce4d24e84503e4e4363ab8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T13:19:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 christianblenke.pdf: 64772985 bytes, checksum: 60aa8e2555ce4d24e84503e4e4363ab8 (MD5) Previous issue date: 2007-03-02 / Ciclodextrinas são importantes oligossacarídeos cíclicos obtidos através da degradação enzimática do amido, constituídos por unidades básicas de a-D-glicopiranose. As ciclodextrinas têm sido utilizada amplamente como reatores moleculares atuando de diversas formas, no controle cinético e termodinâmico de processos químicos. Cálculos nos níveis semi-empírico (PM3), Hartree-Fock (HF/6-3 1G(d)) e DFT (B3LYP) envolvendo um dímero de β-ciclodextrina (β-CD2ur) ligado através de um grupo uréia (N,N'-Bis(6A-deoxi-β-ciclodextrina-6A-il)uréia) foram realizados com o intuito de identificar as conformações mais estáveis. Três conformações foram obtidas, denominadas Cl, C2 e C3, com energias que indicam, nos três níveis, a estabilidade da conformação aumentando de C3 para Cl, Posteriormente foi estudada a inclusão do ânion indoxil e a isatina nas cavidades dos dímeros de conformação mais favorável, Cl e C2, na formação do índigo e da indirubina, através do método semi-empírico (PM3) e do método híbrido ONIOM (HF/6-3 1G(d,p):PM3). Os resultados indicaram que, para os reagentes, a inclusão é mais favorável através da cavidade maior dos dímeros nas formas Cl e C2. A formação dos intermediários indicou a conformação mais estável na forma C2, em acordo com a proposta experimental. O produto indirubina mostrou-se mais estabilizado quando incluso dentro da cavidade da forma Cl. Os resultados mostraram que existe uma boa concordância com evidências experimentais reportadas na literatura sobre a formação da indirubina dentro da cavidade e o decréscimo na formação do índigo, evidenciando aspectos moleculares do efeito de molde da ciclodextrina. Estudos de solvatação também foram realizados para os dímeros Cl e C2 e para a unidade básica que forma os cones de ciclodextrina, a a-D-glicopiranose. Estes estudos indicaram resultados em boa concordância com dados reportados na literatura para a β-ciclodextrina, como a presença de sete moléculas de água no interior de cada cavidade dos dímeros Cl e C2. As ligações de hidrogênio soluto-solvente também foram analisadas, estando os resultados em bom acordo com os dados da literatura para a a-ciclodextrina e a β-ciclodextrina. / Cyclodextrins are important cyclic oligosaccharides obtained from enzymatic degradation of starch, constituted by basic units of a-D-glucopyranose. The cyclodextrins have been used largely as molecular reactors acting through several ways in the kinetic and thermodynamic control of chemical processes. Calculations at semi-empirical (PM3), Hartree-Fock (HF/6-3 I G(d)) and DFT (B3LYP/6-31G(d)) involving a β-cyclodextrin dimer (β-CD2ur) linked by a urea group ((N,N'-Bis(6A-deoxi-β-cyclodextrin-6A-il)urea), was carried out aiming to identify the most favorable conformations. Three conformations were obtained, named Cl, C2 and C3, with energies showing, at the three levels of theory, the conformational stability increasing from C3 to Cl. In the next step, the inclusion of reactive species, leading to indigo and indirubin formation inside de cavity of the two most stable dimers, C1 and C2, was studied by means of semi-empirical (PM3) and hybrid method ONIOM (HF/6-31G(d,p):PM3). The results indicate that for reactants, the inclusion toward the wider cavity is most favorable for dimers C 1 and C2. The inclusion complex of the intermediate was found to be more stable in the form C2, supporting the experimental purpose. The indirubin product is more stabilized when inside the cavity of Cl dimer. The results show that exist a good agreement with experimental evidences reported in the literature about the indirubin formation inside the cavity and the decreasing in the formation of indigo, evidencing molecular aspects of the cyclodextrin templating effect. Solvation studies also were carried out to these dimers and to the basic unit in the composition of the cyclodextrin cone, the a-D-glucopyranose. The results were in good agreement with the available data for β-cyclodextrin, with the presence of seven water molecules inside each cavity. The solute-solvent hydrogen bonds were also analyzed and the results found in good agreement with those reported for a-cyclodextrin and β-cyclodextrin