Les objectifs principaux des travaux de recherche réalisés sont de caractériser, quantifier et corréler les changements induits lors du recyclage sur les fibres, la pâte et le papier. Pour ce faire, des techniques de caractérisation spécifique ont été utilisées telles que la chromatographie inverse d'exclusion stérique (ISEC), l'analyse mécanique dynamique (DMA), la microscopie électronique à balayage environnementale (ESEM), la microscopie à force atomique (AFM) et la tomographie à rayons X. Le racornissement des fibres à elle seule ne peut pas expliquer totalement la perte de résistance des fibres. Lors du recyclage la largeur des fibres, l'épaisseur des parois fibreuses, la courbure, le nombre de coudes et d'irrégularité diminuent. Les points faibles à l'intérieur de la paroi augmentent dans les premiers et les derniers cycles de recyclage. Les fibres deviennent plus dures et cassantes à l'état sec. Les forces capillaires et la friction de surface augmentent à l'état humide. La surface de liaison entre fibres dans le réseau fibreux diminue initialement à cause de la perte de la flexibilité des fibres à l'état humide et des éléments fins alors que l'augmentation qui suit peut être reliée au collapse du lumen. Comme la solidité des fibres de diminue pas, la baisse des caractéristiques mécaniques du papier pourrait être attribuée à la dégradation de la qualité des liaisons et plus particulièrement à une délamination partielle de la couche P/S1. / Incorporation of recycled fibres in high value paper products can reduce costand environmental loads. Papermaking potential of cellulosic fibres decreaseswith recycling. The phenomenon of fibre hornification during pressing anddrying is normally held responsible for the loss in strength. To study the impactsof recycling on pulp, fibre and paper properties some non conventionalcharacterisation techniques like fibre saturation point, X-rays microtomography,environmental scanning electron microscopic observations, atomic forcemicroscope (PeakForce QNM mode) and inverse size exclusion chromatography(ISEC) were used. In order to achieve good reproducibility of ISEC measurements,a semi-automatic column fabrication pilot system was built. Thetechniques were first validated on refining process before being applied to therecycling process. In this study, it was found that fibre hornification alone cannot fully explain loss in strength during recycling. The loss in strength is muchmore complex and it is required to understand the morphological and ultrastructural changes associated with recycling. Fibre width, cell wall thickness,curl, kink, irregularities decreased during recycling. Fibre became hard andbrittle in dry state. Number of weak points in the fibre wall were increasedinitially and in the later recyclings. The increase in wet breaking length indicatesincreased surface friction and capillary forces with recycling. Decreasein bonded area during first recycle may be caused by the loss of fines and fibreflexibility whereas the increase afterwards may be linked to the lumen collapse.The strength of fibres did not decrease with recycling as shown by zero-spanbreaking lengths therefore the quality of bond may be deteriorated. It wasthought that the partially delaminated P/S1 layers may be responsible for theloss of paper strength. It is suggested since the significant change is associatedwith the pressing and drying of never dried pulp therefore the drying processneeds to be revisited. The delaminated layer should be restored so as to increasethe recyclability of the recovered fibres for high value paper. Influenceof recycled pulp blends on physical properties of paper was also studied. It wasrevealed that small quantity of recycled pulp can be used without significantlyaffecting the mechanical strength properties.

The rice is one of the cereals most consumed in world, consumption carried out mostly in the form of grains whose processing generates by-products such a rice bran, from which is obtained the rice bran oil. Due the presence of phospholipids, gums, waxes, this oil has a darker color and higher viscosity as compared to other vegetable oils. Also contains γ-orizanol, composed absent in other oils, which have been assigned antioxidants and hypocholesterolemics effects; but to become fit for consumed, the rice bran oil needs to be refined. The refining method modifies the oil composition; the chemical refining cause significant losses or changes in composition of rice bran oil; in the physical refining loss of these components is minimized, however the rice bran oil must have a phosphorus content below to 10 mg.kg-1 before to desodorization step, for to perform the physical refining. Thus, the aim of this study was to conduct studies on the degumming in order to make it fit the physical refining; and on the clarification, so that besides fit the physical refining, this is attractive to the consumer. Clarifying activity tests were performed two clarifiers lands: Tonsil ® Supreme 180 FF Tonsil ® and Actisil FF 280 added in different proportions (1.0, 1.5 and 2.0); degumming with water (0.6 and 5%) and phosphoric acid (0.2%), citric (0.5%); and clarification tests using the land and proportions that showed the best clarifying activity. There was the physicochemical characterization of crude, degummed oil and clarified oil with 2% of the earth Tonsil ® Supreme 180 FF and profile of fatty acids, γ-oryzanol content, tocopherols and tocotrienols content. The clarifier earth Tonsil ® Supreme 180 FF was the one with the best clarifying activity in the proportion of 2%, and when added at the rate of 1.5% showed the same activity clarifying that the earth Tonsil ® Actisil 280 FF added at a ratio of 2 0%; which was verified both in the clarifier activity tests, for the clarification test. The degumming with 5% water caused a reduction of the phosphorus content to less than 10 mg.kg-1. Thus, the degumming with 5% water, followed by clarification test using citric acid (50%) in the proportion of 0.5% to 2.0% addition of the clarifier earth Tonsil ® Supreme 180 FF, to provide a suitable oil physical refining, and the physical and chemical characteristics similar to crude oil and within the requirements specified by law. / O arroz é um dos cereais mais consumidos no mundo, principalmente na forma de grãos. O beneficiamento gera subprodutos, como o farelo de arroz, de onde se obtém o óleo bruto de arroz. Devido a presença de fosfolipídios, gomas, ceras este óleo apresenta uma coloração escura e maior viscosidade, quando comparado a outros óleos vegetais. Além disso, contem 1-2% de γ-orizanol, composto ausente em outros óleos, ao qual têm-se atribuído efeitos antioxidantes e hipocolesterolêmicos. Para tornar-se apto ao consumo, o óleo bruto necessita ser refinado. O método de refino modifica a composição do óleo; no refino químico, há perdas significativas de componentes durante o processo; no refino físico a perda desses componentes é minimizada, porém é necessário que o óleo chegue na etapa de desodorização com um teor de fósforo inferior a 10 mg.kg-1, para que seja possível realizar o refino físico. Portanto,o objetivo deste trabalho foi realizar estudos sobre a degomagem, a fim de torná-lo apto ao refino físico, e sobre a clarificação, para que este seja atraente para o consumidor. Foram realizados testes de atividade clarificante utilizando duas terras clarificantes: Tonsil ® Supreme 180 FF e Tonsil ® Actisil 280 FF adicionadas em diferentes proporções (1,0; 1,5; e 2,0%); de degomagem com água (0,6 e 5%) e ácidos fósforico (0,2%) e cítrico (0,5%); e testes de clarificação utilizando as terras e proporções que apresentaram a melhor atividade clarificante. Realizou-se a caracterização físico-química do óleo bruto, óleo degomado e óleo clarificado com 2% da terra Tonsil ® Supreme 180 FF, bem como perfil de ácidos graxos, teor de γ-orizanol, teor de tocoferóis e tocotrienóis. A terra clarificante Tonsil ® Supreme 180 FF foi a que apresentou a melhor atividade clarificante na proporção de 2%, e quando adicionada na proporção de 1,5% apresentou a mesma atividade clarificante que a terra Tonsil ® Actisil 280 FF adicionada na proporção de 2,0%; o que foi verificado tanto nos testes de atividade clarificante, quanto no teste de clarificação. A degomagem com 5% de água promoveu a redução do conteúdo de fósforo para valores menores que 10 mg.kg-1. Assim, a degomagem com 5% de água, seguida da clarificação utilizando ácido cítrico (50%) na proporção de 0,5% e adição de 2,0 % da terra clarificante Tonsil ® Supreme 180 FF, forneceram um óleo apto ao refino físico e com as características físico-químicas semelhantes ao óleo bruto e dentro dos requisitos especificados pela legislação.

Orientador: Newton Muller Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Resumo: A dissertação discute a influência da regulação ambiental na adoção de novas técnicas produtivas e na modificação de técnicas existentes na indústria de refino de petróleo, particularmente na Refinaria de Paulínia (REPLAN). Para isso, são caracterizadas as técnicas adotadas para adequar os processos de refino à regulação que controla impactos locais (relacionados à proteção de recursos como água, ar e solo) e as técnicas adotadas para produzir diesel e gasolina menos poluentes, outra exigência dos órgãos de regulação ambiental. A pesquisa caracteriza tecnologias adotadas na REPLAN no final da década de 90 e as medidas regulatórias relacionadas à sua adoção. Sob a ótica da economia evolucionista, que considera que a tecnologia evolui conjuntamente ao contexto sócio-econômico, a regulação ambiental é apresentada como um elemento contextual determinante da busca e seleção de tecnologias que permitam atender à regulação com rentabilidade econômica, sendo um fator determinante da adoção de novas técnicas na indústria de refino. Na REPLAN, verifica-se que a regulação ambiental trouxe a necessidade de volumosos investimentos para a adequação de processos e produtos aos padrões estabelecidos / Made available in DSpace on 2018-08-05T08:30:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Azevedo_AdalbertoMantovaniMartinianode_M.pdf: 6759046 bytes, checksum: ada10804a19c01ddefe8438412235e0c (MD5) Previous issue date: 2005 / Abstract: This dissertation discusses the influence of environmental regulation on the adoption of new production techniques and on the improvement of existing techniques in the refining petroleum industry, namely at the Paulínia Refinery (REPLAN). The dissertation describes the techniques adopted in order to fit refining processes into the regulation about environmental impacts (related to the protection of resources like water, air and soil), and also techniques adopted in order to produce less pollutant diesel and gasoline. The research characterizes technologies adopted in REPLAN at the end of the 90s and the regulatory measures related to the adoption of these techniques. The environmental regulation is presented under an evolutionary approach, considering that technology develops along whith the socio-economic context, the environmental regulation is a related element which determines the search and selection of technologies able to comply whith regulation ensuring economic viability. Regulation is also a determinant factor for the adoption of innovations in the refining industry. In REPLAN, the environmental regulation requires large investments in order to comply processes and products with the established standards / Mestrado / Mestre em Política Científica e Tecnológica

Orientador: Fabio Violaro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T22:49:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Selmini_AntonioMarcos_D.pdf: 2404244 bytes, checksum: d7fcd0828f3157c595a0e3426b4a7eb0 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A demanda por uma segmentação automática de fala confiável vem crescendo e exigindo pesquisas para suportar o desenvolvimento de sistemas que usam fala para uma interação homem-máquina. Neste contexto, este trabalho relata o desenvolvimento e avaliação de um sistema para segmentação automática de fala usando o algoritmo de Viterbi e refinamento das fronteiras de segmentação baseado nas características fonético-acústicas das classes fonéticas. As subunidades fonéticas (dependentes de contexto) são representadas com Modelos Ocultos de Markov (HMM - Hidden Markov Models). Cada fronteira estimada pelo algoritmo de Viterbi é refinada usando características acústicas dependentes de classes de fones, uma vez que a identidade dos fones do lado direito e esquerdo da fronteira considerada é conhecida. O sistema proposto foi avaliado usando duas bases dependentes de locutor do Português do Brasil (uma masculina e outra feminina) e também uma base independente de locutor (TIMIT). A avaliação foi realizada comparando a segmentação automática com a segmentação manual. Depois do processo de refinamento, um ganho de 29% nas fronteiras com erro de segmentação abaixo de 20 ms foi obtido para a base de fala dependente de locutor masculino do Português Brasileiro. / Abstract: The demand for reliable automatic speech segmentation is increasing and requiring additional research to support the development of systems that use speech for man-machine interface. In this context, this work reports the development and evaluation of a system for automatic speech segmentation using Viterbi's algorithm and a refinement of segmentation boundaries based on acoustic-phonetic features. Phonetic sub-units (context-dependent phones) are modeled with HMM (Hidden Markov Models). Each boundary estimated by Viterbi's algorithm is refined using class-dependent acoustic features, as the identity of the phones on the left and right side of the considered boundary is known. The proposed system was evaluated using two speaker dependent Brazilian Portuguese speech databases (one male and one female speaker), and a speaker independent English database (TIMIT). The evaluation was carried out comparing automatic against manual segmentation. After the refinement process, an improvement of 29% in the percentage of segmentation errors below 20 ms was achieved for the male speaker dependent Brazilian Portuguese speech database. / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

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.

Nesta dissertação de mestrado foram utilizadas duas ligas de alumínio (AA1100 e AA5052) para a produção de uma microestrutura final apresentando tamanho médio de grãos menores que um micrometro. Tal fato foi possível através do processo de Accumulated Roll Bonding (ARB). Tais materiais produzidos por ARB, foram caracterizados conforme propriedades mecânicas (microdureza, limite de escoamento e resistência) e microestruturais (tamanho de grão e macrotextura e composição química dos precipitados). O principal resultado para este trabalho foi a produção de tiras de AA 1100 e AA 5052 com tamanho médio de grão de 0,50 ± 0,04 m e 0,42 ± 0,06 m respectivamente. Tal resultado é coerente em comparação à literatura. Com relação aos resultados de textura, tais amostras apresentaram temperatura de recristalização acima de 473K e componente de textura típicas de cisalhamento (tanto para o material oriundo de fábrica como para o material laminado). Tal fato é esperado já que não se utilizou lubrificação durante ensaios de laminação. A propriedade mecânica de microdureza de AA 1100 ficou coerente com a literatura embora as propriedades de limite de escoamento e de resistência possuíram módulos abaixo da literatura. / The present work is related to the production, in a laboratory scale, of a metallic microstructure having a grain size smaller than one micrometer, through the Accumulated Roll Bonding technique(ARB), for two different aluminum alloys, namely AA 1100 and AA 5052. The strips obtained by the ARB technique have been characterized by their mechanical properties (microhardness, yield and tensile strength), and their microstructure (grain size, macrotexture and precipitates chemical composition). The main result of this work has been the rolling of AA1100 and AA5052 strips with an average grain size of 0.5 ± 0.04 m and 0.42 ± 0.06 m respectively. Such results are consistent with the literature. Relative to the texture, the samples presented a recrystallization temperature higher than 473K and typical shear texture components (due to the dry rolling conditions during the ARB). Microhardness of the AA110 was consistent with literature data; however yield and tensile strength presented values that were lower than those observed in the literature.

Com a tendência da indústria automobilística em produzir motores com maior potência e menor consumo de combustível, a redução em peso dos componentes tem sido cada vez mais exigida. Isto tem desafiado a Ciência dos Materiais em desenvolver novos produtos que apresentem alta resistência mecânica para compensar a redução de peso desejada. No entanto, a fabricação de aços especiais implica em características de produto e de processamento altamente complexas. As diferentes rotas de fabricação apresentam limitações termodinâmicas, cinéticas e físicas, de recursos e de equipamentos, que devem ser balanceadas, visando viabilidade produtiva mas atendendo às especificações e às exigências da aplicação final. Assim são os desenvolvimentos de elementos de suspensão automotiva, que tem característica fundamental a redução de peso, implicando portanto em desafio constante para o projeto da peça e para o aço especificado. O presente trabalho teve como objetivo principal o desenvolvimento de um aço para aplicação em suspensão automotiva com alto desempenho em fadiga, menor peso e custo otimizado. A rota simplifica o processo produtivo, eliminando etapas intermediárias e também abre possibilidade da utilização de aços de aciaria elétrica, uma rota inovadora e desafiadora em relação à utilização de matéria-prima reciclada. Os objetivos foram alcançados através de um processo de engenharia de inclusões. O controle e a caracterização destas inclusões foram fundamentais, sendo necessárias técnicas diferenciadas como complemento às técnicas tradicionais. Foram utilizadas técnicas de microscopia ótica, microscopia eletrônica, espectrometria e dissolução ácida, visando complementar as caracterizações superficiais, volumétricas, e composicionais, além de testes dinâmicos, aumentando-se a amostragem tradicionalmente utilizada. O material estudado foi gentilmente cedido pela Gerdau Aços Especiais Brasil de Pindamonhangaba - SP, onde também foram realizados os testes e análises. Observou-se que a metodologia com diferentes técnicas de caracterização mostrou-se boas para avaliação do aço. Ainda, que o controle dos parâmetros de fabricação do aço líquido é fundamental para o desempenho final do produto e que a rota de aciaria elétrica e lingotamento contínuo mostraram-se viáveis para produção da matéria-prima de elementos de suspensão de alto desempenho. No entanto, é necessário um controle diferenciado de inclusões. Essa rota e controles levaram ao desenvolvimento de um material com alto limite de resistência mecânica, até 2100Mpa conforme as condições de tratamento térmico. Foi possível também associar a vida em fadiga às dimensões das inclusões, sendo que inclusões acima de 30?m reduziram a vida em fadiga do arame em 4 vezes. / Following the tendency of automotive industry to produce motors with higher power and less fuel consumption, weight reduction of components has been more and more demanded. This has defied Materials Science to develop new materials with higher mechanical resistance, to match the aimed weight reduction. However, production of special steel grades implies in highly complex product and process characteristics. There are different production routes, with thermodynamic, kinetic and physical limitations, as well of resources and of equipment, which must be balanced, aiming production feasibility and also matching product specifications and its final applications. Development of automotive suspension components have, for example, the weight reduction as main characteristic, what implies a constant challenge to the design project and also to the specified steel. This work aimed to develop a new steel applied to automotive suspension, with high fatigue performance, lower weight and optimized cost. The proposed route simplifies the productive process, eliminating intermediate steps and also uses steel melted in electric arc furnace, an innovative and challenging route concerning recycled raw material. The objectives were achieved through a process of inclusion engineering. The control and characterization of these inclusions were fundamental, and differentiated techniques were used, complementing the traditional ones. It was used optical microscopy, electron microscopy, spectrometry and acid dissolution, to complement the surface, volumetric and compositional characterization, and also dynamic testing, increasing the usual sampling. The studied material was kindly provided by Gerdau Aços Especiais Brasil - Pindamonhangaba - SP, where the tests and analysis were performed. It was observed that the methodology was suitable for the steel evaluation. And that the control of the steelmaking parameters is fundamental for the final performance of the product. It was also possible to conclude that the steelmaking based on electric arc furnace and continuous casting can be feasible to produce raw-material for high-performance suspension applications, once a differentiated inclusion control is applied. It was concluded that the methodology with different characterization techniques was good for the analysis, complementing each other. Liquid steel parameters control is fundamental for the final performance of the product. Electric Arc Furnace and Continuous Casting route are reliable for the production of raw material for high performance suspension parts. However, it is necessary to control the inclusions. The applied route created a material with high mechanical resistance, up to 2100MPa, depending on the heat treatments conditions. It was also possible to associate the fatigue life to the inclusion dimensions, and the inclusions above 30?m reduced the fatigue life of the wire in about four times.

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

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

Removal of nitrogenous compounds from precious metal refinery (PMR) wastewater is important in terms of avoiding eutrophication (environmental protection), metal recovery (increased overall process efficiency and value recovery) and reuse of treated water (maximum use of natural resources). Extreme pH conditions (4 to 13 depending on the wastewater stream), high chemical oxygen demand (> 10,000 mg/I), numerous metals and high concentrations of those metals (> 20 mg/l of platinum group metals) in the wastewater are the main challenges for biological removal of nitrogenous compounds from PMR wastewater. Nitrogenous compounds such as NH₄⁺-N and N0₃-N are strong metal ligands, which make it difficult to recover metals from the wastewater. Therefore, a bioprocess was developed for removal of nitrogenous compounds from carefully simulated PMR wastewater. A preliminary investigation of metal wastewater was carried out to determine its composition and physico-chemical properties, the ability to nitrify and denitrify under different pH conditions and denitrification with different carbon Source compounds and amounts. Even at pH 4, nitrification could be carried out. A suitable hydraulic retention time was found to be 72 hours. There was no significant difference between sodium acetate and sodium lactate as carbon sources for denitrification. Based on these results, a reactor comparison study was carried out using simulated PMR wastewater in three types of reactors: continuously stirred tank reactor (CSTR), packed-bed reactor (PBR) and airlift suspension reactor (ALSR). These reactors were fed with 30 mg/l of Rh bound in an NH₄⁺ based compound (Claus salt: pentaaminechlororhodium (III) dichloride). Total nitrogen removal efficiencies of > 68 % , > 79 % and > 45 % were obtained in the CSTR, PBR and ALSR, respectively. Serially connected CSTR-PBR and PBR-CSTR reactor configurations were then studied to determine the best configuration for maximum removal of nitrogenous compounds from the wastewater. The PBR-CSTR configuration gave consistent biomass retention and automatic pH control in the CSTR. Ammonium removal efficiencies > 95 % were achieved in both reactors. As poor nitrate removal was observed a toxicity study was carried out using respirometry and the half saturation inhibition coefficients for Pt, Pd, Rh and Ru were found to be 15.81, 25.00, 33.34 and 39.25 mg/l, respectively. A mathematical model was developed to describe the nitrogen removal in PMR wastewater using activated sludge model number 1 (ASMl), two step nitrification and metal toxicity. An operational protocol was developed based on the literature review, experimental work and simulation results. The optimum reactor configuration under the set conditions (20 mg/I of Rh and < 100 mg/I of NH₄⁺-N) was found to be PBR-CSTR-PBR process, which achieved overall NH₄⁺-N and N0₃⁻-N removal efficiencies of > 90 % and 95 %, respectively. Finally, a rudimentary microbial characterisation was carried out on subsamples from the CSTR and PBRsecondary. It was found that the CSTR biomass consisted of both rods and cocci while PBRsecondary consisted of rods only. Based on these experimental works, further research needs and recommendations were made for optimisation of the developed bioprocess for removal of nitrogenous compounds from PMR wastewater.