As atividades industriais petroquímicas, incluindo as refinarias de petróleo, são grandes consumidoras de água e, consequentemente, grandes geradoras de efluentes industriais contendo uma infinidade de contaminantes. No caso das refinarias de petróleo brasileiras, o nitrogênio amoniacal tem se tornado um componente crítico a ser tratado, o que tem sido feito através de processos de tratamento biológicos que utilizam a nitrificação como base. Neste trabalho, foi avaliada a operação de um reator de leito móvel (MBBR), em escala de bancada, utilizando suportes de polietileno com área específica de 820 m2.m-3, para tratar um efluente proveniente de uma refinaria brasileira com alta concentração de nitrogênio amoniacal. O efluente bruto apresentou demanda química de oxigênio entre 100 e 300 mg.L-1, teores de nitrogênio amoniacal entre 60 e 90 mg.L-1 e condutividade elétrica entre 1 e 2 mS.cm-1. Mesmo com variações da qualidade da alimentação da planta ao longo do estudo, como o aumento das concentrações de contaminantes, incluindo inibidores da nitrificação típicos dos efluentes de refinaria, a planta atendeu à Resolução CONAMA 430/2011 (BRASIL, 2011), que limita a concentração de descarte em 20 mg.L-1 para o contaminante nitrogênio amoniacal, em 93% das medições. Para o caso de uma fictícia legislação mais restritiva, que exigisse limite de 5 mg.L-1 desse contaminante, houve sucesso no tratamento em 83% do tempo, com eficiência média de nitrificação de 93,1%, evidenciando que há uma possibilidade real de utilização do processo MBBR em refinarias brasileiras. / Petrochemical industrial activities, including oil refineries, are major consumers of water and thus generating large industrial wastewater containing a multitude of contaminants. In the case of Brazilian oil refineries, ammonia nitrogen has become a critical component to be treated, what has been done through biological treatment processes using nitrification as a basis. In this work, the operation of a bench scale moving bed reactor was evaluated (MBBR), using polyethylene biomedia with specific area of 820 m2.m-3, to treat an effluent from a Brazilian petroleum refinery containing high concentrations of ammonia nitrogen, was evaluated. The raw effluent contained between 100 and 300 mg.L-1 of Chemical Oxygen Demand, ammonia nitrogen content between 60 and 90 mg.L-1 and electrical conductivity between 1 and 2 mS.cm-1. Even with the variation of feed quality throughout the study, such as the increasing of concentrations of contaminants, including of typical refinery wastewater nitrification inhibitors compounds, the plant has met the legislation CONAMA 430/2011 (BRASIL, 2011), which limits the discarding concentration of ammonia nitrogen in 20 mg.L-1, in 93% of measurements. In the case of a fictitious more restrictive legislation, requiring a discharge concentration limit of 5 mg.L-1 for this contaminant, the treatment was successful in 83% of the time, with an average efficiency of 93.1% nitrification, showing that there is a real possibility to use the MBBR process in Brazilian refineries.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LaerteMBJ.pdf: 1423557 bytes, checksum: e510d46a084eaa621d7fd44d9d215025 (MD5) Previous issue date: 2008-12-15 / Petroleum Refinery wastewaters (PRW) have hart-to-degrade compounds, such as: phenols, ammonia, cyanides, sulfides, oils and greases and the mono and polynuclear aromatic hydrocarbons: benzene, toluene and xylene (BTX), acenaphthene, nitrobenzene and naphtalene. It is known that the microrganisms activity can be reduced in the presence of certain substances, adversely affecting the biological process of wastewater treatment. This research was instigated due the small number of studies regarding to this specific topic in the avaiable literature. This body of work ims to evaluate the effect of toxic substances on the biodegradability of the organic material found in PRW. Glucose was chosen as the model substrate due to its biodegradable nature. This study was divided into three parts: i) a survey of recalcitants compounds and the removal of phenol by using both biological and photochemical-biological processes; ii) biomass aclimation and iii) evaluation of the inhibitory effect certain compounds have on glucose biodegradation. The phenol degradation experiments were carried out in an activity sludge system and in a photochemical reactor. The results showed the photochemical-biological process to be more effective on phenol degradation, suggesting the superioruty of a combined photochemical-biological treatment when compared with a simple biological process for phenol removal from industry wastewaters. For the acclimation step, was used an activated sludge from industrial wastewaters. A rapid biomass aclimation to a synthetic solution composed of the main inhibitory compouns fpund in a PRW was obtained using the following operation condition: (pH = 7,0; DO ≥ 2,0 mg/L; RS = 20 days e qH = 31,2 and 20,4 hours), The last part was consisted of using respirometry evaluation toxicity effects of selected compounds over oxygen uptake rate to adaptated and non adaptated biomass in the presence of inhibitory compounds. The adaptated sludge showed greater degration capacity, with lower sensibility to toxic effects. The respirometry has proved to be very practical, as the techiniques used were simple and rapid, such as: Chemical Oxygen Demand (COD), Dissolved Oxygen (DO), and Volatile Suspended Solids (VSS). Using the latter it is possible to perform sludge selection to beggingthe process; thus allowing its use for aerobic treatment system`s behacior prediction / Os despejos l?quidos provenientes de refinarias de petr?leo cont?m elevadas concentra??es de compostos de dif?cil degrada??o, dos quais destacam-se: fen?is, am?nia, cianetos, ?leos e graxas e os arom?ticos mono e polinucleares: benzeno, tolueno e xileno (BTX), acenafteno, naftaleno e nitrobenzeno. Sabe-se que a atividade de microrganismos pode ser reduzida na presen?a de subst?ncias, genericamente chamadas de inibidores, afetando adversamente um processo biol?gico de tratamento de ?guas residu?rias. A escassez de dados na literatura sobre o assunto, motivou a realiza??o de um levantamento bibliogr?fico, objetivando inicialmente avaliar o estado da arte. O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar a influ?ncia de mol?culas t?xicas, presentes em despejos de refinarias de petr?leo, na biodegrada??o de mat?ria org?nica. Tomou-se como modelo de substrato a glicose em virtude de ser um composto facilmente biodegrad?vel. O trabalho foi dividido em tr?s etapas: i) levantamento dos compostos recalcitrantes e investiga??o da estrat?gia de remo??o de fenol atrav?s de processos biol?gico e fotoqu?mico-biol?gico, ii)adapta??o da biomassa e iii) avalia??o do efeito inibit?rio de alguns compostos na biodegrada??o da glicose. Os ensaios de degrada??o do fenol foram realizados em um sistema de lodos ativados e em reator fotoqu?mico. Os resultados mostraram que o processo fotoqu?mico biol?gico foi o mais eficiente na degrada??o do fenol, mostrando o potencial da utiliza??o do tratamento combinado, fotoqu?mico biol?gico, em rela??o ao processo biol?gico na remo??o de fenol presente em efluentes industriais. Na etapa de adapta??o, foi empregado um lodo proveniente de uma industria petroqu?mica. Os resultados mostraram, para as condi??es operacionais utilizadas (pH = 7,0; OD ≥ 2,0 mg/L; RS =20 dias e qH de 31,2 e 20,4 horas), uma r?pida adapta??o da biomassa a um despejo sint?tico contendo os principais compostos inibidores presentes em efluentes de refinarias de petr?leo. Outra etapa deste estudo consistiu no uso da respirometria para avalia??o da toxicidade dos compostos selecionados sobre a velocidade de consumo de oxig?nio, tanto para biomassa n?o adaptada como para adaptada ? presen?a dos compostos inibidores. O lodo adaptado apresentou maior capacidade de degrada??o, tendo menor sensibilidade aos seus efeitos t?xicos. A metodologia de respirometria mostrou-se atraente e pr?tica, pois utilizando-se an?lises laboratoriais simples e r?pidas, tais como: Demanda Qu?mica de Oxig?nio (DQO), oxig?nio dissolvido (OD) e S?lidos em Suspens?o Vol?teis (SSV), ? poss?vel efetuar a sele??o de lodos para a partida de instala??es, os quais permitem predizer o comportamento futuro em sistemas de tratamento aer?bio, pelo menos no in?cio da opera??o

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-08-15T12:54:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Stevan G Alves.pdf: 5353564 bytes, checksum: 1733226f65e0bf13e50a6cea4bca2350 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-15T12:54:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Stevan G Alves.pdf: 5353564 bytes, checksum: 1733226f65e0bf13e50a6cea4bca2350 (MD5) Previous issue date: 2016-02-15 / O Complexo Industrial Portuário de Suape tem sido alvo de importantes investimentos tanto da iniciativa privada, quanto do setor público, tendo como premissa o desenvolvimento do Estado de Pernambuco. Contudo, este empreendimento tem originado inúmeros impactos ao ambiente e à saúde das populações tradicionais sobrepostas por esse mega projeto, dentre elas a do Engenho Mercês. Essa população é caracterizada pelo desenvolvimento de atividades tradicionais no ambiente em que vivem, porém tem sofrido impactos negativos a partir das atividades produtivas da Refinaria Abreu e Lima e da empresa Suape impossibilitando a continuação de seus hábitos e modos de vida, além de serem excluídas das decisões sobre mudanças em seus territórios. Diante desse fato, a pesquisa teve como objetivo: Identificar fatores que possam interferir na saúde ambiental das populações diretamente ligadas às áreas do Complexo Industrial e Portuário de SUAPE (CIPS), investigando se existe relação entre os principais riscos e agravos à saúde presentes nessas comunidades e as atividades produtivas das indústrias. Para alcançar os objetivos da pesquisa, utilizou-se a análise crítica do discurso como técnica de analise científica e procedimentos metodológicos, tais como: revisão bibliográfica, documental e pesquisa de campo nos meses de Novembro de 2014 e Julho a Setembro de 2015. A coleta de dados se desenvolveu através de entrevistas com os moradores, observação direta e registros fotográficos. A análise dos resultados revelou que o CIPS tem uma importância econômica fundamental para o Estado de Pernambuco e a região Nordeste como um todo. Porém, esse “desenvolvimento” não traz benefícios para todas as camadas sociais, visto que as populações mais vulneráveis que estão “inseridas” neste complexo sofrem com o ônus do progresso, configurando situações de injustiças e conflitos socioambientais. Outro resultado foi a identificação de doenças que surgiram a partir das atividades de implantação e operação da refinaria através de emissões atmosféricas, poluição sonora e efluentes líquidos que vêm alterando o perfil epidemiológico da comunidade em estudo. Visando uma mudança neste cenário, é fundamental compreender que a promoção da saúde da população depende, essencialmente, da qualidade do ambiente e dos modelos de produção em que estes indivíduos se encontram. Desta forma, pensar em qualidade de vida implica defender modalidades de desenvolvimento sustentável que promovam mudanças qualitativas significativas e que enfrente as crises do crescimento econômico, possibilitando um desenvolvimento que se reflita em melhorias nas condições socioambientais das diversas camadas da sociedade. / The Industrial Port Complex of Suape has been the subject of important investments both from the private sector, and the public sector, with the premise of the development of the State of Pernambuco. However, this development has originated numerous impacts on the environment and the health of traditional populations overlapped for this mega project, among them the Engenho Mercês. This population is characterized by the development of traditional activities in the environment in which they live, but has suffered negative impacts from the production activities of the Abreu e Lima Refinery and the Suape company prevented the continuation of their habits and ways of life, and are excluded from decisions about changes in their territories. Given this fact, the research aimed to identify factors that might interfere with the environmental health of the population directly linked to the areas of Industrial and Port Complex of Suape (CIPS), investigating whether there is a relationship between the principal risks and health problems in those communities and productive activities of the industries. To achieve the research objectives, we used critical discourse analysis as the scientific analysis technique and methodological procedures such as: literature review, document and field research in the months of November 2014 and July to September 2015. The gathering of data was developed by interviewing residents, direct observation and photographic records. The results showed that the CIPS is of fundamental economic importance for the state of Pernambuco and the Northeast as a whole. But this "development" is not beneficial to all levels of society, as the most vulnerable populations that are "embedded" in this complex suffer the burden of progress, setting situations of injustice and environmental conflicts. Another result was the identification of diseases that emerged from the implementation of activities and operation of the refinery through air emissions, noise pollution and effluents that are changing the community epidemiology being studied. Seeking a change in this scenario, it is essential to understand that the promotion of population health depends, essentially, on the quality of the environment and production models in which these individuals are. In this way, think of quality of life implies to defend sustainable development of modalities that promote significant qualitative changes and tackles the crisis of economic growth, enabling a development that is reflected in improvements in social and environmental conditions of the various strata of society

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-08-31T15:51:16Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) INJUSTIÇAS SOCIOAMBIENTAIS E INTERFERÊNCIAS NA SAÚDE DE POPULAÇÕES LOCALIZADAS NA ÁREA DO COMPLEXO INDUSTRIAL PORTUÁRIO D~1.pdf: 5353564 bytes, checksum: 1733226f65e0bf13e50a6cea4bca2350 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-31T15:51:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) INJUSTIÇAS SOCIOAMBIENTAIS E INTERFERÊNCIAS NA SAÚDE DE POPULAÇÕES LOCALIZADAS NA ÁREA DO COMPLEXO INDUSTRIAL PORTUÁRIO D~1.pdf: 5353564 bytes, checksum: 1733226f65e0bf13e50a6cea4bca2350 (MD5) Previous issue date: 2016-02-15 / CAPEs / O Complexo Industrial Portuário de Suape tem sido alvo de importantes investimentos tanto da iniciativa privada, quanto do setor público, tendo como premissa o desenvolvimento do Estado de Pernambuco. Contudo, este empreendimento tem originado inúmeros impactos ao ambiente e à saúde das populações tradicionais sobrepostas por esse mega projeto, dentre elas a do Engenho Mercês. Essa população é caracterizada pelo desenvolvimento de atividades tradicionais no ambiente em que vivem, porém tem sofrido impactos negativos a partir das atividades produtivas da Refinaria Abreu e Lima e da empresa Suape impossibilitando a continuação de seus hábitos e modos de vida, além de serem excluídas das decisões sobre mudanças em seus territórios. Diante desse fato, a pesquisa teve como objetivo: Identificar fatores que possam interferir na saúde ambiental das populações diretamente ligadas às áreas do Complexo Industrial e Portuário de SUAPE (CIPS), investigando se existe relação entre os principais riscos e agravos à saúde presentes nessas comunidades e as atividades produtivas das indústrias. Para alcançar os objetivos da pesquisa, utilizou-se a análise crítica do discurso como técnica de analise científica e procedimentos metodológicos, tais como: revisão bibliográfica, documental e pesquisa de campo nos meses de Novembro de 2014 e Julho a Setembro de 2015. A coleta de dados se desenvolveu através de entrevistas com os moradores, observação direta e registros fotográficos. A análise dos resultados revelou que o CIPS tem uma importância econômica fundamental para o Estado de Pernambuco e a região Nordeste como um todo. Porém, esse “desenvolvimento” não traz benefícios para todas as camadas sociais, visto que as populações mais vulneráveis que estão “inseridas” neste complexo sofrem com o ônus do progresso, configurando situações de injustiças e conflitos socioambientais. Outro resultado foi a identificação de doenças que surgiram a partir das atividades de implantação e operação da refinaria através de emissões atmosféricas, poluição sonora e efluentes líquidos que vêm alterando o perfil epidemiológico da comunida de em estudo. Visando uma mudança neste cenário, é fundamental compreender que a promoção da saúde da população depende, essencialmente, da qualidade do ambiente e dos modelos de produção em que estes indivíduos se encontram. Desta forma, pensar em qualidade de vida implica defender modalidades de desenvolvimento sustentável que promovam mudanças qualitativas significativas e que enfrente as crises do crescimento econômico, possibilitando um desenvolvimento que se reflita em melhorias nas condições socioambientais das diversas camadas da sociedade. / The Industrial Port Complex of Suape has been the subject of important investments both from the private sector, and the public sector, with the premise of the development of the State of Pernambuco. However, this development has originated numerous impacts on the environment and the health of traditional populations overlapped for this mega project, among them the Engenho Mercês. This population is characterized by the development of traditional activities in the environment in which they live, but has suffered negative impacts from the production activities of the Abreu e Lima Refinery and the Suape company prevented the continuation of their habits and ways of life, and are excluded from decisions about changes in their territories. Given this fact, the research aimed to identify factors that might interfere with the environmental health of the population directly linked to the areas of Industrial and Port Complex of Suape (CIPS), investigating whether there is a relationship between the principal risks and health problems in those communities and productive activities of the industries. To achieve the research objectives, we used critical discourse analysis as the scientific analysis technique andmethodological procedures such as: literature review, document and field research in the months of November 2014 and July to September 2015. The gathering of data was developed by interviewing residents, direct observation and photographic records. The results showed that the CIPS is of fundamental economic importance for the state of Pernambuco and the Northeast as a whole. But this "development" is not beneficial to all levels of society, as the most vulnerable populations that are "embedded" in this complex suffer the burden of progress, setting situations of injustice and environmental conflicts. Another result was the identification of diseases that emerged from the implementation of activities and operation of the refinery through air emissions, noise pollution and effluents that are changing the community epidemiology being studied. Seeking a change in this scenario, it is essential to understand that the promotion of population health depends, essentially, on the quality of the environment and production models in which these individuals are. In this way, think of quality of life implies to defend sustainable development of modalities that promote significant qualitative changes and tackles the crisis of economic growth, enabling a development that is reflected in improvements in social and environmental conditions of the various strata of society.

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.

Estratégias de otimização em tempo real (RTO: Real Time Optimization) são utilizadas para avaliar e determinar as condições ótimas operacionais de uma planta em estado estacionario, maximizando a produtividade econômica do processo sujeita a restrições operacionais. Esse problema de otimização engloba toda a planta e pode ser resolvido utilizando um só modelo para todo o processo que maximize o lucro bruto operacional considerando os preços de mercado das correntes de entrada e saída do processo. No entanto, na prática, essa abordagem centralizada muitas vezes não pode ser aplicada, devido ao tamanho e complexidade do problema de otimização, a que é muito difícil que todas as unidades da planta estejam em estado estacionário ao mesmo tempo e a que as unidades de processo não estão sincronizadas já que em muitos processos não existe armazenamento intermediário. Uma solução é utilizar uma estrutura distribuída, na qual o problema de otimização deve ser decomposto em subproblemas com reduzida complexidade numérica. Tal decomposição, no entanto, exige que o preço das correntes de entrada e saída de cada subproblema sejam adequadamente determinados. Com este proposito, neste trabalho, serão aplicadas técnicas de decomposição em uma unidade de produção de propeno da refinaria REPLAN (Refinaria de Paulínia, São Paulo) da PETROBRAS. Essa unidade será modelada, simulada e otimizada no software orientado a equações EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization). Com o objetivo de testar as técnicas de decomposição, a unidade será decomposta em três divisões que são: depropanizadora, deetanizadora e C3 splitter. Mostra-se que duas técnicas tradicionais chamadas de relaxação Lagrangiana e Lagrangeano aumentado não conseguem convergir em uma solução devido a duas causas. A primeira causa é que o processo estudado contém divisões indiferentes, o que significa que não existe dependência linear entre a função objetivo e as restrições complicadoras. A segunda causa é que os subproblemas de otimização que representam cada uma das divisões da unidade têm funções objetivos lineares, neste caso, a restrição ativa de cada subproblema irá ser sempre a capacidade de produção máxima ou mínima de cada divisão e não uma vazão intermediária. Uma técnica alternativa, Pricing Interprocess Streams Using Slack Auctions, também foi aplicada ao processo estudado. Essa técnica define uma folga de recurso entre as correntes 2 intermediárias das divisões e utiliza leilões para ajustar o preço dos produtos intermediários. Mostra-se que esse último abordagem também apresenta problemas na sua aplicação, porque todas as divisões estudadas têm dois produtos diferentes, isso significa que a técnica produzirá sempre a vazão máxima do produto final (vazão que tem preço de mercado) de cada divisão e não assim do produto intermediário (vazão que vai de uma divisão para outra). Identificados os problemas nessas técnicas de decomposição, é proposta uma modificação do algoritmo de relaxação Lagrangeana. Para o qual é considerada uma nova variável denominada limite de produção disponível (LPD) e uma restrição para as vazões de carga de cada uma das divisões, a qual será atualizada a cada iteração. Essa modificação no algoritmo consegue superar os problemas apresentados para a resolução do problema de otimização para a unidade estudada considerando uma estrutura distribuída. / Real time optimization strategies (RTO) are used to evaluate and determine the optimum operating conditions of a plant, maximizing the economic productivity of the process which is subject to operational constraints. This optimization framework encompasses the entire plant, and can be solved using one model for the entire process that maximizes the operating gross profit considering the market prices of input and output stream`s process. However, in practice this centralized approach often cannot be applied due to the size and complexity of the optimization problem. One solution is to use a distributed structure, in which the optimization problem must be broken into sub-problems with reduced numerical complexity. Such decomposition, however, requires that the price of input and output stream of each sub-problem should be adequately determined. With this purpose, in this work, decomposition techniques is applied in a propylene production unit at the refinery REPLAN (Refinaria de Paulínia, São Paulo) owned by PETROBRAS. This unit is modeled, simulated and optimized in an equation oriented software EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization). In order to test the decomposition techniques, the unit is decomposed into three divisions, which are depropanizer, deethanizer and C3 splitter. It is shown that two traditional techniques called Lagrangian relaxation and augmented Lagrangian cannot converge on a solution due to two causes. The first cause is that the studied process contains indifferent divisions, which means that there is no linear dependence between the objective function and the complicating constraints. The second cause is that the optimization sub-problem that represent each divisions has linear objective functions, in this case, the active constraint of each sub-problem will always be the maximum or minimum production capacity of each division and not an intermediate flow rate. An alternative technique Pricing Interprocess Streams Using Slack Auctions was also applied to the studied process. This technique defines a resource slack between the intermediary streams and use auctions for adjusting the price of intermediary products. It is shown that this technique also presents problems in its applications because all divisions studied has two different products, this means that this technique will always produce the maximum flow rate of the final product (flow rate that has a market price) of each division, and not the intermediate product (flow rate that goes from one division another). Identified problems in these decomposition 4 techniques, the proposed approach extended the Lagrangian relaxation algorithm, in which a new variable called \"available production limit\" (LPD) and a restriction to the feed flow rate from each divisions are considered, which will be updated at every iteration. This change in the algorithm can overcome the issues presented for solving the optimization problem for the unit studied considering a distributed structure.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliana Cecchet.pdf: 2090330 bytes, checksum: 58b3febaf50310456ede4d0b8648a7f0 (MD5) Previous issue date: 2007-07-06 / The aim of this work was to value the performance of three types of coagulants, two of them of polichlorate of alum class and one of them was organic, combined to three polyelectrolytes class (anionic, cationic and no ionic) applying the dissolved air flotation (DAF), to viability their use on treatment of effluents of soybean oil refinery. The study was conducted on laboratory scale where first was tested the coagulants on several dosages combined to several bands of pH and three ascension velocities (Va), finding a optimum band of this combination for one of each three batteries. For this, was fixed parameters how time and fast mixed gradient (1 min / 150 s-1), time and slow mixed gradient (10 min / 40 s-1 5 min / 20 s-1), pressure on saturation chamber (450 kPa) and recirculation ratio (30%). Finding the optimum concentration of coagulant (Cc ótima), optimum coagulation pH (pHcoag ótimo) and optimum ascension velocities (Vaótima), fix those parameters and then goes for a variation of polyelectrolyte, testing several dosages and finding a optimum concentrate of polyelectrolyte (Cf ótimo). Finally, with junction of all optimized parameters, was varied de recirculation rate (R) (10, 20 e 30%), choosing the best R and collecting samples for the determination of levels of turbidity, total suspended solids (TSS), volatile suspended solids (VSS), oil and greases (O&G) and chemical oxygen demand (COD) remaining on treated effluent presenting a percentage of remotion COD of 95,4%, 93,7% and 95,1% and O&G of 100%, 94,2% e 99,8% for the batteries 1, 2 e 3 respectively. Despite of being excellent efficiencies of remotion, the treated effluent was not present characteristics for the reuse on the cooling water towers, because its organics load on the raw effluent its too much higher and even with so good levels of remotion, still was necessary a pos treatment to think on reuse. / Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o desempenho de três tipos de coagulantes, dois da classe dos PACs (cloreto de polialumínio) e um orgânico, combinados a três classes de polieletrólitos (aniônico, catiônico e não iônico), aplicando o uso de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), para viabilizar seu uso em tratamento de efluentes de refinaria de óleo de soja. O experimento foi conduzido em escala de laboratório e primeiramente foram testados os coagulantes em diversas dosagens combinados a diversas faixas de pH e três velocidades ascensionais (Va), encontrando uma faixa ótima dessa combinação para cada uma das três baterias. Para tanto foram fixados parâmetros como tempo e gradiente de mistura rápida (1 min / 150 s-1) tempo e gradiente de mistura lenta (10 min / 40 s-1 5 min / 20 s-1), pressão na câmara de saturação (450 kPa) e razão de recirculação (30%). Encontrando-se a concentração de coagulante ótima (Cc ótima), pH de coagulação ótimo (pHcoag ótimo) e velocidade ascensional ótima (Vaótima). Fixados esses parâmetros foi verificada a variação do polieletrólito, testando-se em diversas dosagens e encontrando uma concentração de floculante ótima (Cf ótimo). Finalmente, com a junção de todos os parâmetros otimizados, efetua-se a variação da razão de recirculação (R) (10, 20 e 30%), escolhendo a melhor R e coletando-se amostras para a determinação dos níveis de turbidez, sólidos suspensos totais (SST), sólidos suspensos voláteis (SSV), óleos e graxas (O&G) e demanda química de oxigênio (DQO) remanescentes no efluente tratado apresentando um grau de remoção de DQO de 95,4%, 93,7% e 95,1% e de O&G de 100%, 94,2% e 99,8% para as baterias 1, 2 e 3 respectivamente. Apesar de serem eficiências excelentes de remoção, o efluente tratado não apresentou características de reuso em torres de resfriamento, pois sua carga orgânica no efluente bruto é muito alta e mesmo com níveis tão bons de remoção ainda seria necessário um pós-tratamento para se avaliar a possibilidade de reuso.

O presente trabalho se insere no Programa de Biomassa - Energia - Materiais - PROBEM?, cuja Refinaria de Biomassa desenvolve tecnologias para o aproveitamento integral de biomassas lignocelulósicas e oleosas, objetivando sua exploração autossustentada. Os principais produtos obtidos são combustíveis para geração de energia termoelétrica, produtos químicos, materiais inorgânicos e reciclagem de fertilizantes. Neste trabalho explorou-se a celulignina, que é um combustível obtido pela pré-hidrólise ácida da biomassa, visando à obtenção de gás de síntese (singás) da celulignina para geração de energia termoelétrica com turbinas a gás, como substituto do gás natural. Para essa aplicação, e também para aplicações em síntese de produtos químicos e combustíveis pelo processo Fischer Tropsch, teores de metais alcalinos, enxofre e cloretos são críticos. A biomassa considerada foi a madeira de Eucalyptus grandis. O trabalho propõe a lixiviação aquosa daqueles contaminantes por pré-hidrólise ácida da biomassa, seguida da moagem a úmido da celulignina para razões líquido/sólido (L/S) otimizadas em relação ao consumo de água e aos teores finais dos contaminantes na biomassa tratada. A eficiência da sequência de tratamentos foi verificada medindo os teores de potássio, sódio, cloreto e enxofre total após cada etapa de lixiviação da celulignina. A pré-hidrólise ácida do E. grandis foi realizada na presença de ácido sulfúrico como catalisador, com produção de cerca de 67% de celulignina e 34% de solução de açúcares, em relação à quantidade de biomassa seca inicial. Os resultados desta etapa do processamento mostraram uma redução no teor de potássio de 3,3 vezes e no teor de sódio de 1,9 vez na celulignina em relação ao E. grandis in natura. A celulignina assim obtida foi submetida a uma sequência de moagem a úmido em moinho de martelos. Resultados apontaram a razão L/S = 12 como mais eficiente. O singás obtido da celulignina apresentou teores estimados de K+ + Na+= 600 ppb, Cl-=1,4 mg/Nm³ e enxofre total = 4 mg/Nm³. Isso significa uma redução de 1000 vezes em K+ + Na+ em relação à biomassa bruta. Nessas condições, o gás de síntese obtido já seria similar ao singás do gás natural, podendo ser usado em turbinas a gás. As aplicações com o gás de síntese no processo Fischer Tropsch não estão descartadas já que as especificações do gás natural para essa mesma aplicação permitem um máximo de enxofre de 70 mg/Nm³. Melhoramentos nos procedimentos de análise química em todas as etapas do processo são necessários para levar a resultados mais acurados. Melhoramentos nos equipamentos de controle das emissões gasosas na geração do singás tendem a diminuir os teores de enxofre para os níveis previstos em norma (< 1mg/Nm³). / This work is part of the Program Biomass - Energy - Materials - PROBEM?, whose Biomass Refinery develops technologies for a self-sustaining exploration of lignocellulosic and oily biomass. The main products are fuels for thermal and electricity energy generation, chemicals, materials and recycled inorganic fertilizers. This work explores the cellulignin, which is a fuel obtained by acidic prehydrolysis of biomass aiming to produce synthesis gas (syngas) as a substitute for natural gas for themoelectrical energy generation with gas turbines. This application, and also for the Fischer Tropsch process, of alkali metals, sulfur and chlorine concentrations in the syngas must be very low. The selected biomass is Eucalyptus grandis. The main objectives are to promote the aqueous leaching of those contaminants from cellulignin by a sequence of treatments, and to obtain the syngas by gasification of the cleaned cellulignin. The aqueous leaching of contaminants is carried out by acidic prehydrolysis of the wood, followed by the wet grinding of cellulignin at different liquid / solid (L/S) rations optimized with respect to water consumption and the final concentration of contaminants in the treated biomass. The efficiency of the sequence of treatments was checked by measuring potassium, sodium, chloride and sulfur contents in the cellulignin after each leaching step. Prehydrolysis of E. grandis was carried out using sulfuric acid as a catalyst, producing 67% of cellulignin and 34% of hydrolysate in relation to the initial dry biomass mass. Results after prehydrolysis showed a reduction of 3.3 times in the potassium content and of 1.6 times for sodium in the unwashed cellulignin in relation to the E. grandis \'in natura\'. The cellulignin so obtained was wet-ground in hammer mill. Results showed the L/S = 12 as the more efficient ratio in the grinding step. After gasification of the cellulignin the estimated values of the contaminants in the syngas were K++Na+ = 600 ppb, Cl- =1,4 mg/Nm³, and total S = 4 mg/Nm³, similar to the syngas from natural gas specifications for those elements. This means that the syngas from the cellulignin can be used as a fuel in gas turbines, replacing the syngas obtained from natural gas. Yet, its application in the Fischer Tropsch process is not discarded because maximum sulfur content allowed in the natural gas for that application is 70 mg/Nm³. Improvements have to made on the analytical procedures to ensure more accurate results, and is also necessary to improve the efficiency of the equipments for gas emission control in the syngas generation process. The last improvement should lower the S content to the specification values for the syngas (< 1mg/Nm³).

Foi construído um modelo representativo do ciclo de vida da água em uma refinaria de petróleo, contemplando todos os usos a que esta se presta. Nesse contexto foram avaliados do ponto de vista ambiental, energético e econômico cenários em que etapas adicionais eram incorporadas ao tratamento de efluentes de forma a viabilizar o reúso de água e o fechamento do circuito na própria refinaria, reduzindo assim a necessidade de captação e, consequentemente, de tratamento da água bruta captada pela refinaria. O Cenário I corresponde ao cenário-base, sem implantação de nenhuma ação voltada ao reúso. No Cenário II, é incorporada a etapa adicional chamada Tratamento Fase 1, constituída por um processo de Clarificação seguido de uma Eletrodiálise Reversa (EDR) que permite o reúso de 255,7 m3/h dos 350 m3/h lançados inicialmente ao corpo hídrico no Cenário I. No Cenário III, é incorporada ao arranjo do Cenário II uma etapa de Cristalização Evaporativa para tratar o concentrado salino da EDR, recuperando, assim, mais 55,4 m3/h dos 350 m3/h lançados inicialmente, utilizando, para isso, vapor residual inicialmente não aproveitado pela refinaria. A análise ambiental foi desenvolvida por Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) e constatou um desempenho muito semelhante dos três cenários. Apesar disso, a análise em perfil aberto, de impactos de midpoint, evidenciou ganhos ambientais significativos associados ao fechamento de circuito de água e, embora com vantagens muito discretas, o Cenário III apresentou um desempenho superior ao do Cenário II em todas as categorias e, na grande maioria delas, também superior ao desempenho do Cenário I. A análise de indicador único, em endpoint, destacou o impacto em Mudança Climática, relativo principalmente à queima de gás natural na caldeira para a geração de vapor, como o principal impacto ambiental associado ao ciclo de vida da água na refinaria, responsável por mais de 90% do valor correspondente ao resultado do indicador único. A análise energética foi desenvolvida utilizando-se o indicador de Demanda Cumulativa de Energia (CED) e resultou em um desempenho superior do Cenário I, ainda que com pequenas diferenças em relação aos Cenários II e III. O pior desempenho foi o do Cenário II. Comparando-se a contribuição relativa dos diferentes tipos de energia, destaca-se a energia de origem hidrelétrica, responsável por cerca de 80% do indicador único de CED em todos os três cenários. A análise econômica foi realizada por meio de indicadores tradicionalmente utilizados para a análise de viabilidade de projetos Taxa Interna de Retorno (TIR) e Valor Presente Líquido (VPL) , considerando, como referência, as regras de cobrança pelo uso da água vigentes na bacia do rio Paraíba do Sul. Com os preços cobrados atualmente pelo uso da água desta bacia, a implantação de ambos os cenários de reúso (II e III) não se viabiliza economicamente. Para que isso ocorra, o valor cobrado pelo uso da água teria que ser da ordem de 50 a 80 vezes maior do que o que é cobrado atualmente. Dentre os cenários de reúso, o Cenário II apresentou desempenho econômico superior ao do Cenário III. / It was built a representative model of the water life cycle within a petroleum refinery, considering all the uses in which it is applied. In this context, under environmental, energetic and economic perspective, different scenarios were analyzed, where further treatment stages were added to the wastewater treatment process so that recycled water could be provided back to the refining process, reducing, therefore, the need for freshwater intake and pretreatment by the refinery. Scenario I is the base scenario, without implementation of any water reuse aimed action. In Scenario II, it is incorporated the additional stage called Phase 1 Treatment, which consists of a Clarification process followed by an Electrodialysis Reversal (EDR).This enables the recycling of 255.7 m3/h from the 350 m3/h previously discharged to the water body in Scenario I. In Scenario III, it is incorporated to the Scenario II setting an Evaporative Crystallization process for treating the concentrated brine resulting from the EDR process. This enables the recovery of more 55.4 m3/h from the 350 m3/h initially released, using, for that, the energy from residual steam previously not used by the refinery. The environmental analysis was developed through Life Cycle Assessment (LCA) and found very similar performances for all three scenarios. Despite that, the open profile analysis, of midpoint impacts, showed significant environmental gains from the closure of the water circuit and, though with very small advantages, Scenario III showed a better performance than Scenario II in all impact categories and, in most of them, also better than Scenario I performance. The single score analysis, considering endpoint impact categories, highlighted Climate Change, specially related to the natural gas burning in the boiler for steam generation, as the main impact category associated to the water life cycle within the refinery, being responsible for more than 90% of all the value of the single score indicator. The energetic analysis was developed using the Cumulative Energy Demand (CED) indicator and resulted in a better performance of Scenario I, even if with just small differences from Scenarios II and III. The worst performance was from Scenario II. Comparing the relative contribution of the different types of energy, the hydroelectricity was the most important one, being responsible for around 80% of the CED single score in all three scenarios. The economic analysis was developed through traditional indicators used for assessing projects viability Internal Return Rate (IRR) and Net Present Value (NPV), considering, as reference, the rules of charging for water use valid nowadays at the Paraíba do Sul river basin. With the prices charged nowadays for the water use from this basin, the implementation of both reuse scenarios is not economic viable. In order to make it viable, the charged value would have to be around 50 to 80 times higher than it is today. Among the reuse scenarios, Scenario II had a better economic performance than Scenario III.

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