Programa de Pós-Graduação de Mestrado e Doutorado em Engenharia Química
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Navegando Programa de Pós-Graduação de Mestrado e Doutorado em Engenharia Química por Orientador "Santos, Ronaldo Gonçalves dos"
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Dissertação Análise da conversão catalítica de fischer-tropsch para produção de combustível sintético a partir do biogás de síntese(2016) Alencar, André CardosoA síntese de Fischer-Tropsch (FT) vem sendo estudada ao longo dos anos por ser uma alternativa para a obtenção de combustível sintético, quando utiliza a biomassa como matéria prima. Fundamentada na catálise metálica, usando principalmente catalisadores de Rutênio (Ru), Cobalto (Co) e Ferro (Fe), FT é uma síntese de alto desempenho, que tem como maior problema atualmente o elevado custo. Esse trabalho apresenta um estudo computacional para descrever a síntese de Fischer-Tropsch conduzida em um reator de leito fixo, utilizando catalisadores de cobalto e de ferro. O estudo investiga a reação de conversão de biomassa em combustível, através da análise da influência dos parâmetros do processo. Foi realizada simulação do processo que utiliza catalisadores em diferentes condições de temperatura (T= 503, 518, 528 e 543K) e pressões (P= 10, 15, 20 e 25 bar). Os modelos de simulação foram construídos no simulador Aspen Plus, a partir da cinética para reações de FT usando Fe e Co disponíveis na literatura. Os resultados mostram que reações catalisadas por Fe apresentam menor conversão e necessitam de vazões baixas para que tenha maior eficiência. Ao contrário do cobalto, catalisador de Fe são mais indicados para reagentes que possuam hidrogênio em pequenas quantidades. O catalisador de cobalto mostrou maior estabilidade em relação a presença de inertes em vazões baixas e maiores conversões com menor quantidade de catalisador utilizado. Ambos catalisadores geram alta quantidade de metano e água como produto da reação. Nota-se que a síntese catalisada de Fischer-Tropsch é uma rota interessante para conversão de biomassa em combustíveis sintéticos, configurando-se como uma rota alternativa para a redução do impacto ambiental causado pelo processo produtivo do petróleo.Dissertação Influência sinergética das frações das frações SARA na formação de agregados de asfaltenos(2024) Costa, Gabriel Medeiros do NascimentoA fração asfaltenos representa as moléculas do óleo bruto de maior massa molar, polaridade e atividade interfacial. Asfaltenos dificultam e encarecem os processos petroquímicos devido à diminuição da produtividade e necessidade de manutenções causadas pela sua facilidade de agregação e adsorção em paredes sólidas. Maltenos, que representam o restante do óleo após a extração dos asfaltenos, influenciam no processo agregativo, mas não apresentam estudos suficientes para elucidar as suas interações com asfaltenos de forma clara. O presente trabalho descreve a influência das interações asfaltenos asfaltenos, asfaltenos maltenos e maltenosmaltenos no processo agregativo de asfaltenos. Em específico, o estudo descreve a influência dos maltenos na concentração de agregação crítica (CAC), na reologia de gotas pulsantes e em filmes de monocamadas de asfaltenos. Gotas de soluções asfaltenomaltenos foram submetidas a ensaios de tensiometria. Filmes de monocamadas de asfaltenosmaltenos foram submetidos a ensaios na cuba de Lagmuir . Os resultados demonstraram que o aumentar da proporção mássica de maltenos causa um acréscimo na CAC, chegando a valores de 0,0526g/L, postergando o processo agregativo dos asfaltenos, além de diminuírem o módulo de elasticidade de gotas pulsantes. Percebe se que com o acréscimo de maltenos, nas soluções estudadas, diminuise drasticamente o caráter elástico da interface, formando filmes menos rígidos apresentando uma reologia que desfavorece a agregação e facilita o fluxo de matéria. Ensaios de tensiometria com gotas estáticas e ensaios oscilatórios na cuba de Lagmuir mostram uma transição crítica entre as frações mássicas de asfaltenos igual a 0,4 e 0,6, interferindo na taxa de decaimento da CAC e na taxa de aumento módulo de elasticidade com o aumento da quantidade de maltenos na solução. Concluise com este trabalho a comprovação da importância dos maltenos na solubilidade dos asfaltenos em óleo bruto, postergando o processo agregativo para concentrações maiores, tendendo a estabilização do módulo de elasticidade e sua parcela elástica mesmo em frequências de oscilação altas. Este trabalho representa grandes avanços na área petroquímica com o incentivo ao foco nos estudos dos malteno no processo agregativo de asfaltenos, não somente na construção de novos modelos agregativos, mas também no desenvolvimento de soluções para esse problema como, por exemplo, elaboração de inibidores agregativos ou de depósitos e aditivos para melhorar o fluxo de matériaDissertação Propriedades de emulsões óleo em água formuladas com emulsificantes reconfiguráveis através de alterações no PH(2017) Zanotti, M. A. G.Emulsões óleo em água (o/a) estão sendo utilizadas para minimização das adversidades encontradas durante o transporte e bombeamento de petróleo não convencional (extrapesado e viscoso). Os problemas são imputados à alta viscosidade apresentada pelo óleo, dificultando e/ou impossibilitando o seu transporte. Emulsões o/a são constituídas por um sistema em que o óleo se encontra disperso, sob a forma de pequenas gotas, na fase aquosa que contém o agente emulsificante. Desta forma é possível transportar e bombear o óleo sem contato direto com a parede do oleoduto, reduzindo os problemas devido à sua alta viscosidade e melhorando a eficiência na recuperação e produção desse tipo de óleo para o setor petrolífero. No presente trabalho, um estudo experimental foi elaborado para avaliar propriedades de emulsões formuladas com emulsificantes reconfiguráveis através de alterações no pH. Uma mistura de aminas etoxiladas foi utilizada como agente emulsificante para emulsões óleo em água com composição volumétrica de óleo de até 70%. Foram avaliados os efeitos do pH e da salinidade da fase aquosa sobre as seguintes propriedades da emulsão: diâmetro de gota, estabilidade, viscosidade aparente e potencial zeta. Os parâmetros analisados mostraram-se fortemente influenciados pelo pH da fase aquosa, permitindo variar as propriedades da emulsão. O diâmetro médio foi inferior a 20 micrômetros, resultando em emulsões estáveis (quantidade de fase aquosa separada inferior a 12% em volume). As emulsões apresentaram partículas negativamente carregadas em amplo intervalo de pH. O processo de emulsificação produziu emulsões com viscosidade possíveis de serem bombeadas em tubulações comerciais (viscosidade inferior a 400 mPa.s), sendo uma opção tecnicamente viável. A variação de propriedades de emulsões, com as características do agente emulsificante utilizado, permite a adequação dessas propriedades conforme o requerido pelo processo.Dissertação Propriedades interfaciais e morfológicas de filmes monomoleculares contendo anfifílicos do petróleo(2022) Neves, Mayara Alves RosaO presente trabalho descreve o comportamento interfacial de filmes contendo anfifílicos do petróleo, avaliando aspectos termodinâmicos e morfológicos, contribuindo com estudos de estabilidade do petróleo, a partir da descrição do comportamento reológico e da determinação dos parâmetros termodinâmicos. A metodologia experimental inclui a extração (procedimento IP 143) e caracterização das frações do petróleo (frações SARA), além da análise das propriedades dos filmes, através dos ensaios de histerese utilizando a Cuba de Langmuir. Observa-se através dos módulos de elasticidade obtidos que as frações Saturados e Aromáticos apresentam comportamentos semelhantes para compressão e expansão, e as frações Resinas e Asfaltenos apresentam comportamento semelhante para compressão. O comportamento do filme de Resinas no processo de histerese indica uma elevada interação entre as moléculas, a ponto de ocorrer uma queda acentuada da pressão superficial no momento da expansão, não sendo possível que o filme retorne ao seu estado inicial. Além disso, o filme de Saturados apresentou a menor energia dissipada no ciclo de histerese, em relação aos outros filmes, sendo que isso está relacionado com sua interação molecular mais fraca. O máximo valor obtido para as misturas Asfaltenos/Resinas para o processo de compressão foi de 80,515 mN/m e para expansão de 265,958 mN/m, sendo ambos para a mistura A60/R40. As áreas em excesso obtidas para as misturas Asfaltenos/Resinas indicam que no processo de compressão as interações moleculares são em sua maioria menos intensas e no processo de expansão as interações moleculares são mais intensas, em relação ao observado para os componentes puros. Observa-se comportamento similar para a energia de Gibbs em excesso e para a energia de Gibbs da mistura Asfaltenos/ResinasDissertação Simulação do processo de pirólise de resíduo lignocelulósico para produção de insumos químicos(2016) Giron, B. B.O presente estudo teve como objetivo desenvolver um processo para produção de insumos químicos, baseado na pirólise rápida de resíduos lignocelulósicos proveniente da madeira, utilizando simulação composicional elementar através do software PRO/II®. O processo utiliza o conceito de biorrefinaria, onde uma unidade de pirólise rápida é acoplada a um processo de separação. O processo de modelagem foi divido em três etapas principais: pré-tratamento, pirólise e separação. O processo de pirólise foi desenvolvido com base no modelo cinético clássico de multiplas etapas e no conceito de Diebold para a produção de celulose ativa. A cinética da reação foi ajustada a partir de dados experimentais disponíveis na literatura. A fim de analisar as melhores condiçoes de processo, foram variados a porcentagem de umidade na biomassa e a temperatura de reação de pirólise. O resultado confirmou o comportamento dos dados encontrados na literatura, mostrando que o processo pode ser reproduzidos em ambiente virtual, facilitando a análise de dados, a comparação de estudos de casos e economia no tempo de execução desse processo complexo.Dissertação Viscoelasticidade de filmes monomoleculares contendo componentes anfifílicos do petróleo(2020) Kabbach, Clara BotarelliO petróleo é uma mistura de compostos orgânicos, com reponderância de hidrocarbonetos e com menor ocorrência de heterocompostos. Componentes interfacialmente ativos do petróleo estão envolvidos em diversos processos das etapas de produção e transporte de petróleo e tem forte impacto sobre a formação e estabilização de emulsões e espumas, inversão de molhabilidade e deposição e adesão de sólidos sobre superfícies. Asfaltenos e resinas constituem frações do petróleo compostas por estruturas supramoleculares com maior polaridade e com alta atividade interfacial. O presente trabalho descreve o comportamento interfacial de filmes contendo anfifílicos extraídos do petróleo. Especificamente, o estudo visa descrever o comportamento de fases de monocamadas contendo asfaltenos e maltenos (saturados, aromáticos e resinas) do petróleo e a reologia interfacial de monocamadas de asfaltenos do petróleo, cada um analisado individualmente. Filmes de asfaltenos foram submetidos à ensaios oscilatórios realizados na cuba de Langmuir Blodgett com o objetivo de analisar a influência da pressão superficial no módulo de elasticidade dos filmes e filmes das frações SARA foram submetidos à ensaios com a compressão constante com um ciclo de histerese com o objetivo de analisar o comportamento de fases durante a compressão e expansão do filme. Os resultados demonstram que os filmes de asfaltenos são influenciados pela alteração da pressão superficial e frequência da barreira de compressão à qual estão submetidos. Os ensaios de varredura de frequência proporcionaram a observação de uma leve tendência à diminuição do módulo de elasticidade conforme o aumento da frequência (de 25 a 250mHz), bem como a diminuição do módulo elástico (de 137,11 a 8,0 mN/m) e por sua vez o aumento do comportamento de componentes viscoso. O comportamento de fases para as misturas de asfaltenos e resinas mostra a semelhança ao comportamento do filme da fração asfaltenos. Obteve-se a compressibilidade isotérmica de 0,0095 mN/m a 0,1208 mN/m nos ensaios de compressão e de 0,0035 mN/m a 0,0389 mN/m nos ensaios de expansão, corroborando com a irreversibilidade dos filmes