Programa de Pós-Graduação de Mestrado e Doutorado em Engenharia Química

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Cinética de transesterificação de óleo de palma em meio alcalino
(2016) Ferreira, M. C.
Análise da conversão catalítica de fischer-tropsch para produção de combustível sintético a partir do biogás de síntese
(2016) Alencar, André Cardoso
A 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.
Acoplamento das reações de Fischer-Tropsch e, reator mutifuncional
(2016) Santos, Rafael Soares dos
Os reatores multifuncionais são equipamentos que promovem o acoplamento térmico de uma reação exotérmica e uma reação endotérmica, fazendo com que a primeira forneça a energia necessária para a segunda ocorrer, simultaneamente ou em etapas. Essa combinação de duas operações unitárias vai de encontro ao conceito de integração de processos, com objetivo de reduzir o consumo de energia e consequentemente o custo operacional de processos industriais. Neste trabalho estudou-se as reações da síntese de Fischer-Tropsch acoplada termicamente com a desidrogenação de metilciclohexano, em um reator multifuncional, com intuito da integração da produção de combustíveis como gasolina e hidrogênio. Foi feita a modelagem matemática do reator, escrevendo-se as equações de balanço material para cada componente dos dois sistemas reacionais, bem como as equações de conservação de energia para as reações exotérmica e endotérmica. A modelagem foi feita em regime permanente, por meio de equações diferenciais ordinárias, e o sistema de equações obtido foi resolvido em MATLAB; o modelo cinético dessas reações foi levantado em literatura. Foram simuladas diferentes condições operacionais para a operação do reator em escoamento paralelo, com uma geometria definida, visando a otimização da produção de gasolina. Nas melhores condições, o rendimento da produção de gasolina atinge 10,69 g/100g(H2+CO).
Oxidação catalítica de açúcares
(2016) Lima, F. S.
A glicose tem atraído muita atenção como biomassa renovável para a síntese de produtos orgânicos, seja por meio de processos químicos ou biotecnológicos. Dentre os produtos industriais que podem ser obtidos a partir da glicose pode-se citar o ácido glicônico que devido a sua baixa toxicidade é utilizado na fabricação de bebidas e para realçar o sabor em alguns alimentos. O gliconato de sódio, é o principal derivado comercializado, o sal de sódio do ácido glicônico é formado pelo excesso de soda que foi adicionado ao meio reacional, para manter o pH alcalino durante a sua produção, tendo as mesmas aplicações citadas para o ácido glicônico. Neste trabalho, a glicose e a mistura de glicose e frutose foram submetidas à oxidação catalítica com ar utilizando o catalisador Pd-Pt-Bi/C comercial. Foram variados o pH e a temperatura com o intuito de avaliar as melhores condições para a formação do ácido glicônico/gliconato. O consumo de hidróxido de sódio foi monitorado durante os ensaios e a conversão da glicose foi determinada por estequiometria e por espectrofotometria e o conteúdo de ácido glicônico/gliconato foi determinado por cromatografia (HPLC). Observou-se que o pH de reação ótimo se situa em torno de 9,5 e a temperatura ótima por volta de 55 oC, e ainda que a frutose tem efeito benéfico na seletividade da reação.
Melhoria da resistência à radiação ultravioleta em tintas poliaspárticas utilizando dispersões de nanopartículas de óxido de zinco
(2016) Mutton, C. E. B.
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.
Síntese do fármaco ß-lapachona e seus derivados:uma nova abordagem
(2016) Prado, K. E.
Por meio da reação dominó Knoevenagel-Hetero-Diels-Alder, esse trabalho visa o estudo da síntese do fármaco ß-lapachona e seus derivados. Tendo a lausona como substrato, foram avaliados os efeitos da utilização catalítica de líquidos iônicos e de catalisadores em sistema organometálico. Verificaram-se também os resultados frente a diferentes solventes e principalmente a diferentes dienófilos. As sínteses ocorreram em one-pot synthesis, na qual, a lausona primeiramente reage com o aldeído adicionado numa condensação de Knoevenagel gerando assim, um intermediário altamente reativo que irá reagir com o dienófilo por meio do mecanismo Hetero Diels-Alder. Os melhores resultados foram obtidos com a utilização do paraformaldeído e como catalisador o líquido iônico [BMIM]Cl. A metodologia foi validada pela adição de diferentes dienófilos, os quais, tiveram rendimentos de bom a excelente, com destaque ao fenil(vinil)selênio, ao estireno e ao 4-tert-butilestireno com rendimentos de 92 %, 94,5 % e 94 % respectivamente. Em comparação à literatura, conseguiram-se condições mais brandas de síntese com tempo reacional de 2 horas e temperatura do sistema em 110 °C. As estruturas dos compostos obtidos foram comprovadas por Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massas (CG/EM) e Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 1H e 13C.
Síntese de resinas alquídicas via alcoólise enzimática
(2016) Carvalho, Renata Kobal Campos de
Atualmente, a utilização de enzimas em processos tem sido muito estudada com o objetivo de se encontrar fontes alternativas de obtenção de produtos, ambientalmente corretas e economicamente viáveis. Dessa forma, o presente trabalho relata a síntese de uma resina alquídica utilizando enzima Lipozyme 435 na etapa de alcoólise. Para isso, durante o processo de obtenção de resina foram determinados, inicialmente, o índice de acidez, o índice de saponificação e a massa molar média do óleo de soja. Após essa etapa, foi estabelecido o melhor solvente a ser utilizado durante a etapa de alcoólise através da determinação da atividade enzimática da 1 Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) simétrico e de segunda ordem, constituído de um fatorial 23, com 8 ensaios, 2 pontos centrais e 6 pontos axiais. Os resultados da análise por Cromatografia Líquida de alta eficiência (CLAE) das amostras provenientes da alcoólise foram avaliados no programa Statistica 12.0, através das superfícies de resposta e de contorno, bem como através da variância para avaliação dos efeitos e da significância dos modelos das variáveis das respostas, visando a determinação da melhor condição reacional para a obtenção da maior concentração de monoacilglicerídeos e diacilgicerídeos. Para tanto, foi utilizado um nível de confiança de 95%. Após a análise dos dados, foram obtidas como condições ótimas de reação uma concentação de enzima de 9,36%, uma relação mássica glicerina/óleode 1:3, 5 (m/m( e uma temperatura de 56,73 ºC. Como foi constatada incompatibilidade do anidrido ftálico com terc-butanol, após determinada a melhor condição de alcoólise, foi realizada a reação de esterificação utilizando-se o produto de alcoólise com tetrahidrofurano. Durante a etapa final de obtenção de resina foram adicionados solventes (xileno e aguarrás) e anidrido ftálico em quantidades previamente definidas obtendo-se a resina no final do processo com características de viscosidade e acidez conforme especificação, sem diferenças quanto à aplicação da resina usual produzida através de catalisador químico. Foi estudada, ainda, a recuperação da enzima, visando sua reutilização no processo e, consequente, redução de custo, além da redução de geração de resíduos, sólidos, verificando-se que a mesma apresentou valores expressivos de atividade enzimática após a utilização e recuperação. Com relação ao custo do processo, verificou-se um valor bastante elevado comparado com o padrão devido ao alto custo da matéria-prima empregada, a enzima.
Desenvolvimento do processo de produção de biodiesel a partir da semente de soja com cossolvente
(2016) Fortini, P. L. A.
Devido previsão de esgotamento da energia gerada por combustíveis de fontes não renováveis, o desenvolvimento de processos para gerar biocombustíveis se torna necessário. Neste contexto, no presente projeto foi proposto o desenvolvimento de um processo de produção de biodiesel associado à tecnologia de extração com solvente em duas fases. A extração do óleo de soja foi realizada com hexano e metanol. Após a extração, a solução leohexano obtida foi transesterificada por catálise básica sem a remoção do hexano (cossolvente) para facilitar a mistura dos reagentes, acelerar a reação e facilitar a separação do glicerol. No desenvolvimento do projeto, em uma primeira etapa foi estudado a separação dos ácidos graxos livres (AGL) do óleo de soja com soluções de hexano, metanol e água. Além disso foi determinado também a quantidade de hexano necessário para a formação de uma fase, a conversão e cinética da reação de transesterificação com cossolvente. Com base nos resultados experimentais foi possível determinar a constante cinética para ambas as condições, com cossolvente e sem cossolvente. A constante cinética do ensaio com cossolvente foi aproximadamente 4 vezes maior do que o ensaio sem solvente, mostrando que a limitação da transferência de massa foi superada. Na etapa de desenvolvimento do processo determinou-se que o melhor modelo a ser utilizado foi o UNIFAC para a etapa de remoção dos ácidos graxos livres e o modelo UNIFAC-DMD para as demais operações do processo. Determinou-se que a relação ótima é de 3 kg de hexano por kg de óleo e 5,4 kg de metanol por kg de óleo, para que a concentração de ácidos graxos livres fosse menor que 0,5% em base mássica. Na de transesterificação utilizou-se a razão molar de 6 mol de metanol por mol de óleo e uma concentração mássica 0,75% de NaOH em relação ao óleo e utilizou-se a relação mássica de 1,49 kg de hexano por kg de óleo, suficiente para o equilíbrio de fases dos reagentes. Após as separações e refinos obteve-se 0,941 kg de biodiesel por kg de óleo alimentado no processo, com características físico-químicas de acordo com as especificações da ANP. Obteve-se também 0,0985 kg de glicerol por kg de óleo alimentado no processo, tendo este uma pureza de 99%.
Propriedades volumétricas de soluções salinas contendo sacarídeos a diferentes temperaturas
(2016) Mille, M. R.
No presente estudo, dados experimentais de densidade de soluções de cloreto de sódio contendo sacarídeos foram determinadas a diferentes temperaturas e composições. As densidades das soluções foram medidas usando um densímetro de oscilação mecânica fabricado pela Anton Paar (Modelo DMA 4500). Os sacarídeos estudados foram D(+)-xilose, D(+)-glicose, D-frutose e sacarose (faixa de concentração entre 0,015 e 1,7 mol·kg-1) em água e em soluções aquosas de cloreto de sódio (nas concentrações de 0,025; 0,050; 0,075 e 0,1 mol·kg-1 ) nas temperaturas de T = (283.15, 288.15, 293.15, 298.15 e 303.15) K. Os resultados experimentais de densidade foram usados para calcular o volume molar aparente, o volume molar aparente à diluição infinita e o volume de transferência dos sacarídeos da água para a solução salina. O comportamento das grandezas volumétricas levam a acreditar que possivelmente as interações hidrofílicas-iônicas, que ocorrem entre os grupos hidrofílicos (- OH, -C=O, -O-) do sacarídeo e os íons (Na+ e Cl-) do eletrólito, foram predominantes nos sistema contendo D(+)-glicose, D-frutose e sacarose, enquanto que as interações hidrofóbicas-iônicas, entre as partes hidrofóbicas das moléculas dos sacarídeos (R=CH) e os íons (Na+ e Cl-) do eletrólito, devem prevalecer no sistema de D(+)-xilose.
Avaliação do desempenho de diferentes alcanolaminas na remoção de gases ácidos do biogás por absorção química
(2016) Queiroz, A. P.
O biogás é uma mistura gasosa composta majoritariamente por metano e dióxido de carbono e se destaca entre os biocombustíveis por apresentar contribuições não apenas em relação à redução da emissão de gases do efeito estufa, mas também em termos de gerenciamento de resíduos orgânicos, uma vez que pode ser produzido tanto a partir de recursos renováveis como dos resíduos mencionados. A aplicação que confere a este biocombustível maior versatilidade em termos de utilização é a produção do biometano, que é realizada por meio da remoção dos gases ácidos, dióxido de carbono (CO2) e sulfeto de hidrogênio (H2S), e de outros componentes indesejados presentes no biogás. Neste trabalho foi estudado e proposto um processo para a remoção destes gases ácidos empregando a técnica de absorção química com soluções aquosas de alcanolaminas dentre as quais foram selecionadas a monoetanolamina (MEA), a dietanolamina (DEA) e a metildietanolamina (MDEA). Para tanto, foram configuradas colunas de absorção e de dessorção aplicando a abordagem de não-equilíbrio, que considera as cinéticas das reações e as não idealidades destes sistemas eletrolíticos, disponível no software Aspen Plus®. No processo proposto o H2S foi removido preferencialmente com a solução de MDEA enquanto o CO2 era absorvido com soluções de MEA ou de DEA. Nestes estudos as concentrações de CO2 e de H2S no biometano foram limitadas de acordo com as especificações da Resolução nº 8/2015 da ANP. As colunas configuradas para o sistema com MEA apresentaram as menores alturas de recheio, uma vez que esta alcanolamina absorve os gases ácidos mais rápido do que as demais. Os resultados obtidos para a demanda energética percentual relacionada à energia disponível no biogás foi de 12,9% para a remoção do H2S com MDEA e de 20,6% e 15,3% para a remoção do CO2 para os casos com MEA e DEA, respectivamente.
Desenvolvimento do processo para recuperação do dióxido de titânio contido no rejeito magnético do processo de produção de ácido fosfórico
(2017) Pereira, B. R.
A produção do ácido fosfórico está diretamente relacionada com a produção de fertilizantes para a agricultura, porém o seu processo de obtenção requer inúmeras etapas que geram uma grande quantidade de resíduos. Um destes resíduos, proveniente de uma etapa de tratamento físico da rocha fosfática, contém cerca de 4,3% de titânio em massa na sua composição. Este trabalho visa o desenvolvimento de um processo para a concentração do óxido de titânio presente em um resíduo da produção do ácido fosfórico, através do ataque químico ao material, seguido de sua caracterização por métodos analíticos. O desenvolvimento deste processo alternativo pode contribuir para o aumento da produção nacional de concentrado de titânio e para o aumento do rendimento econômico do processo de produção do ácido fosfórico, através da transformação de um resíduo em um produto de alto valor agregado. A metodologia utilizada para a concentração do óxido de titânio foi baseada nos processos industriais de extração dos minérios de titânio, e consiste em solubilizar as impurezas presentes na amostra por meio de ataques ácidos. Foram realizados ensaios experimentais com o intuito de desenvolver um processo de lixiviação da amostra do rejeito rochoso, de modo a solubilizar o ferro e o cálcio presentes, concentrando o titânio na fase sólida após o processo. Os experimentos foram realizados utilizando 75 g de amostra em cada ensaio, com temperaturas próximas a 70 °C, utilizando 500 ml e 100 ml de ácido clorídrico 37% em massa, os quais proporcionaram um aumento na concentração do titânio no sólido em até 315%, chegando a 0,153 mg de titânio/g de amostra. Ao final do dos experimentos, foi possível obter uma quantidade máxima de titânio de 2,56 g em 14,2 g de sólido final. Foi realizada uma modelagem do processo proposto utilizando o simulador de processos Aspen Plus, com o qual foi possível determinar que para a produção de 1 kg de TiO2, são necessários 23 kg de HCl (37% em massa), 13,8 kg do resíduo estudado como matéria-prima e 4,8 kg de água de lavagem. Considerando apenas a massa de titânio (Ti) no produto sólido do processo, pela simulação foi obtido 3,26 g, gerando índices técnicos de 0,04 kg de Ti/kg de amostra bruta, 0,03 kg de Ti/kg de HCl e 0,12 kg de Ti/kg de água. A massa de Ti obtida experimentalmente, quando comparada com a quantidade obtida na simulação, apresenta um desvio de 21,5%.
Estudo da velocidade mínima de fluidização através de ensaios reológicos de materiais particulados com diferentes propriedades superficiais
(2017) Buratini, E. R.
A determinação da velocidade mínima de fluidização é obtida a partir do levantamento em laboratório das curvas de perda de carga em função de ar injetado em um leito fluidizado clássico, em um reômetro de pós e através de correlações matemáticas previamente levantadas. As amostras envolvidas neste trabalho consistiram de hidróxido de alumínio e hidróxido de magnésio com e sem revestimento (9 - 12µm), aluminas fluoretada e calcinada (90 - 100µm), caulim, calcário e quartzo, com tamanho entre 40 - 60µm. O comportamento dos sólidos durante a fluidização em um leito clássico foi bem diferente: os coesivos, dado pelos hidróxidos de alumínio e magnésio, apresentaram formação de canal preferencial enquanto que os sólidos classificados como areias , as aluminas calcinada e fluoretada, permitiram a visualização do início da fluidização, com formação de bolhas. Em paralelo, o teste de aeração foi realizado em um reômetro de pós, um equipamento que não sofre com a influencia do operador durante os testes. No reômetro de pós, foi possível a determinação da velocidade mínima de fluidização para os pós coesivos, aluminas e os compostos intermediários, com baixas variações de resultados. Para compreender os diferentes comportamentos, as propriedades das partículas, tal como diâmetro, densidade, morfologia e comportamento físico no leito de partículas (testes de energia básica de fluxo, compressibilidade, permeabilidade e teste de cisalhamento foram determinadas). Esses testes permitiram verificar que as partículas com maior tamanho, as aluminas calcinada e fluoretada, apresentam menor interação interparticular, sendo menos coesivas, fluindo mais facilmente. Para os compostos de hidróxidos de magnésio e alumínio, foram estudados o efeito de dois revestimentos e concluiu-se que revestí-los com ácido graxo gera aglomeração das partículas enquanto o revestimento de organosilicato desaglomera as partículas, permitindo a esses compostos maior fluidez ao material. Os compostos com baixo tamanho de partícula possuem maiores interações interparticulares. Dessa forma, neste trabalho concluiu-se que o leito fluidizado é recomendado para partículas de tamanho superior a 100 µm, em que existem menores interações interparticulares. Enquanto o reômetro de pós e algumas correlações matemáticas obtiveram melhores resultados para partículas de tamanhos inferiores a 40µm, de alta interação interparticular, coesivas e finas.
Obtenção de 5-hidroximetil-2-furfural (HMF) a partir da desidratação catalítica de açúcares
(2017) Tacacima, Juliana
O 5-hidroximetil-2-furfural (HMF) é um composto furânico considerado como uma importante plataforma química, pois pode ser obtido a partir de matérias-primas renováveis e tem ampla aplicação na indústria, agindo como um intermediário na produção de químicos finos, materiais poliméricos, biocombustíveis e fármacos. Por esse motivo, o presente projeto possui o intuito de estudar experimentalmente a reação de formação do HMF por catálise heterogênea, variando-se catalisadores e reagentes, com determinação de rendimento e seletividade para otimização e levantamento de dados cinéticos. Ensaios em reator batelada realizados em meio aquoso permitiram concluir que a frutose e a resina de troca iônica gel SGC650H apresentaram melhor desempenho que a glicose e a resina macroporosa CT275, respectivamente. O rendimento de HMF máximo de 20 % em 3,5 h a 110 °C e a conversão de 84 % após 7,5 h de reação indicaram que a reação não foi seletiva. A melhor forma de aumentar a seletividade do HMF é a utilização de solventes não aquosos, visto que a água degrada o produto em condições de alta temperatura e meio. Utilizando dimetilsulfóxido (DMSO) como solvente obtiveram-se rendimentos expressivamente maiores chegando a quase 100 % em 3 h de reação a 110 °C. Além da utilização de reator batelada, ensaios em reator contínuo também foram realizados com frutose, DMSO e resina SGC650H como catalisador no leito recheado. A análise das reações com DMSO permitiu concluir que o aumento da temperatura e a redução do tamanho da partícula do catalisador favorecem a reação, ao contrário da concentração de alimentação da frutose. Considerando um modelo cinético de pseudo primeira ordem, obtiveram-se constantes cinéticas e parâmetros de Arrhenius, que variaram com a concentração de reagente alimentado. Essa variação mostrou-se linear para a relação de Cremer-Constable o que indicou que o modelo foi insuficiente para caracterizar a reação. Testaram-se também modelos de taxas de reação de Langmuir-Hinshelwood (LHHW) com uma etapa limitante, porém não foi possível obter uma equação de taxa por esta abordagem.
Simulação e avaliação termodinâmica de sistemas de refrigeração com injeção de vapor e tanque flash com o uso de misturas refrigerantes
(2017) Trazzi, G. L. M.
Sistemas de refrigeração estão presentes em diversas aplicações, como, por exemplo, proporcionar conforto térmico pela climatização de ambientes, gerar utilidades frias para aplicações em processos industriais, conservar alimentos, bebidas e produtos farmacêuticos, entre outros. Porém, esses sistemas são grandes consumidores de energia e devem ser operados da forma mais eficiente possível, evitando gastos desnecessários. Além disso, deve-se levar em conta também a questão ambiental, que está ligada à necessidade de substituição dos fluidos refrigerantes nocivos à camada de ozônio e com alto potencial de aquecimento global por outros que sejam mais amigáveis ao meio ambiente. Neste trabalho, um ciclo de refrigeração por compressão com injeção de vapor e tanque flash foi estudado utilizando três misturas, sendo duas de hidrocarbonetos (R290/R600a e R290/R600) e outra de hidrofluorocarbonetos (R32/R152a). Foram realizadas simulações em estado estacionário de forma a efetuar uma análise paramétrica, considerando a influência da composição de refrigerante e da razão de expansão da válvula de expansão no primeiro estágio, avaliando parâmetros como COP, RTG do evaporador e condensador, razão de compressão global e por estágio, vazão mássica do refrigerante, composição das fases líquida e vapor que saem do tanque flash e fração de vapor na entrada do evaporador. Para as condições estudadas, o sistema que apresentou o maior COP foi a mistura de R290/R600, com uma composição de 50% de propano, em massa, e razão de expansão entre 50% e 60%. A mistura HFC apresentou os piores resultados de COP em todas as situações avaliadas, além de se mostrar inviável para algumas condições estudadas.
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.
Halogenação oxidativa de compostos aromáticos com uso de peróxido de hidrogênio sob irradiação ultrassônica
(2017) Lima, H. H. L. B.
Por meio de irradiação ultrassônica e oxidação de halogênios via peróxido de hidrogênio, esse trabalho visa o estudo de reações de halogenação de compostos aromáticos. Utilizando-se diversas estruturas aromáticas como substrato, foram avaliados os efeitos da halogenação de compostos contendo diversos tipos de grupos elétron-doadores e elétronretiradores. As sínteses ocorreram com a formação dos íons bromônio e iodônio por oxidação dos halogênios dos sais NaBr e KI promovida por peróxido de hidrôgenio, respectivamente. Os melhores resultados foram obtidos com a utilização de duas condições padrões: 1- uma delas tendo como solvente somente o ácido acético e; 2- outra uma mistura de dimetilformamida (DMF) e ácido acético. A metodologia foi validada pela substituição eletrofílica em diferentes compostos aromáticos, aos quais, tiveram rendimentos de bom a excelente, em tempos de reações baixíssimos (5-10 minutos). Em comparação à literatura, conseguiram-se condições de maior seletividade, maiores conversões em tempos muito inferiores utilizando reagentes mais baratos e menos tóxicos. As estruturas dos compostos obtidos foram comprovadas por Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massas (CG/EM) e Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 1H e 13C.
Análise da cinética da secagem da celulose branqueada extraída quimicamente da madeira do eucalipto
(2017) Schmidt, Alex Karl Oscar
A celulose extraída da madeira é utilizada como a matéria-prima para a produção de diversos produtos. Geralmente, são dois os tipos de árvores utilizados para a extração, as de fibra longa e curta, que propiciam características físicas diferentes ao produto final. O Brasil é o maior produtor de celulose de fibra curta do mundo, sendo assim um setor fundamental para a economia do país. Parte fundamental do processo e da viabilidade econômica da produção de papel e celulose é a operação da secagem onde, depois de extraída, depurada e branqueada, a celulose é concentrada, através da remoção do solvente, até que se atinja uma consistência de aproximadamente 90%. Sendo assim, o objetivo deste trabalho consistiu na investigação da cinética do fenômeno de secagem quando aplicado à celulose de fibra curta extraída da madeira do eucalipto. Para tanto, foram conduzidos ensaios de secagem em estufa à diferentes temperaturas, com o objetivo de verificar a influência destas no tempo e na taxa de secagem, e outros em túnel de vento com o agente secante em condições variadas – velocidade e temperatura, coerente com o realizado no experimento da estufa, com o objetivo de escrutinar a sensibilidade do processo à convecção forçada. Avaliou-se também a influência da espessura da amostra e sua umidade inicial no tempo e taxa do processo. Posteriormente, os dados colhidos foram ajustados aos modelos semi-teóricos e empíricos para a secagem das amostras de celulose, obtendo-se as constantes de cada equação para cada situação. Uma das constantes obtidas, a partir dos modelos semi-teóricos, é a constante de secagem k (s-1), a qual contempla fatores externos ao sólido que influenciam na transferência da úmida do meio sólido para o meio secante. Os coeficientes de difusividade efetiva de umidade foram obtidos a partir da equação teórica, derivada a partir da segunda lei de Fick. Observou-se a variação do coeficiente difusivo em função do tempo de processo de secagem, sendo o seu comportamento também avaliado em função da temperatura e velocidade relativa do ar secante.
Cloração de anéis aromáticos utilizando hipoclorito de sódio em ultrassom
(2018) Oliveira, Denilson S.
Com uso do hipoclorito de sódio em conjunto da irradiação ultrassônica é possível realizar a cloração de diversos compostos de anéis aromáticos. Dessa forma esse trabalho mostra resultados obtidos em testes exploratórios com diversas condições e utilizando vários substratos frente a cloração de anéis aromáticos sob irradiação ultrassônica com a utilização de hipoclorito de sódio, um reagente mais barato, menos tóxico e que causa baixo impacto ao meio ambiente, além da realização de testes com catalisadores heterogêneos recuperáveis que também apresentam baixa toxicidade e, assim, aplicando o conceito de Química Verde. Nesse estudo foi realizado uma varredura com a utilização do reagente DMA, para otimizar e selecionar melhores condições de reação e os melhores resultados foram obtidos com a o de duas condições padrões: uma delas utilizando-se como catalisador o óxido de nióbio e o solvente monoetilenoglicol (MEG) e outra utilizando-se também como catalisador o óxido de nióbio e o solvente metanol. Essa metodologia foi aplicada na cloração de diferentes compostos aromáticos, aos quais, alguns compostos tiveram conversões de bom (maior que 50% de conversão) a excelente (maior que 85% de conversão) e outros compostos não reagiram, em tempos de reações baixíssimos (5-10 minutos). Em comparação à literatura, foram obtidas condições de maiores conversões e seletividades, em tempos muito inferiores utilizando reagentes mais baratos e menos tóxicos, as estruturas dos compostos obtidos foram comprovadas por Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massas (CG/EM).
Tingimentos de malhas de algodão cationizadas com 3-cloro-2-hidroxipropiltrimetilamônio (CHTAC)
(2018) Brizido, V. Z.
O uso do algodão cationizado é uma das vias mais sustentáveis no processo de tingimento com corantes aniônicos, como os corantes reativos. Possibilitando o tingir a fibra sem eletrólito e ter um esgotamento dos corantes melhor. Além disso, se economiza água, energia e produtos químicos com melhores resultados nos custos e nos efluentes líquidos. Diversos sistema de cationização surgiram nas últimas décadas, um dos produtos estudados é o cloreto de 3-cloro-2-hidroxipropiltrimetilamônio (CHTAC). Alguns artigos foram publicados sobre este produto, sobre sua efetividade, problemas e paradigmas do processo. Esse trabalho tem como objetivo adaptar os estudos laboratoriais dos artigos à realidade das tinturarias e lavanderias do Brasil, em sua maioria, elas trabalham por esgotamento desenvolvendo umas enormes variedades de cores, desde as muito claras ao preto. Os corantes selecionados também são representativos na indústria têxtil brasileira. No presente estudo, foram feitos três tipos de aplicação de CHTAC em malha de algodão de variedade plantada no Brasil, ajustando cada aplicação para uma intensidade de cor, separando-se, desde modo, as cores claras, médias e escuras. Os corantes selecionados foram aplicados em diferentes concentrações e analisados quanto à qualidade dos tingimentos e à economia resultante. Foi observado um ganho expressivo no uso de insumos nos tingimentos das malhas de algodão cationizado. A qualidade dos tingimentos expressa pelas características de uniformidade (igualização) da cor e de solidez se mostrou igual ou melhor, quando comparada aos tingimentos tradicionais com reativos.

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Navegando Programa de Pós-Graduação de Mestrado e Doutorado em Engenharia Química por Data de Publicação

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