Co-digestão anaeróbia de resíduos vegetais e águas residuárias de suinocultura em reatores horizontais de leito fixo e alta taxa

Pós-graduação em Microbiologia Agropecuária - FCAV

Estudo de adsorção em leito fixo para o sistema heptano/tolueno/sílica gel usando líquidos iónicos como fase móvel

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Estudo da adsorção de fosfatos em colunas de leito fixo contendo cinzas volantes de biomassa - efeito do TRH e da carga de P

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Caracterização de cinza obtida por combustão de casca de arroz em reator de leito fluidizado

The rice husk combustion in a bubbling and atmospheric fluidized bed reactor was investigated. This paper presents the rice husk ash characterization employing the techniques of X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), and scanning electron microscopy (SEM) among others. After combustion, a rice husk ash containing 93% amorphous silica and <3% unburned char was produced. Methods usually applied to fixed bed considering external sources of energy and high reaction times were employed. Thus, the potential of this type of reactors with respect to speed, continuity and self-sufficiency energy of the process was shown.

Imobilização de lacase de Aspergillus sp. em quitosana e sua aplicação na bioconversão de fenóis em reatores de leito fixo

The immobilization of laccase on chitosan by cross-linking and application of the immobilized laccase in the bioconversion of phenolic compounds in batch and fixed bed reactors were studied. The process for immobilization of enzyme was optimized using a rotational central composite design. The optimized conditions to generate immobilized laccase with maximal activity were determined to be a glutaraldehyde concentration of 1.0% (v/v), a pH of 6.0, an immobilization time of 5.0 hours and an enzyme concentration of 5.2 g L-1. In packed bed reactors, the activity of the immobilized enzyme is maintained for a longer time in the bioconversion of 2,6-dimethoxyphenol than in the bioconversion of syringaldazine.

Estimativa das propriedades térmicas efetivas de grãos em um secador de leito fixo

A secagem de grãos em leito fixo é um processo complexo, ocorrendo simultaneamente a transferência de calor e de massa, dificultando a estimativa dos parâmetros térmicos efetivos, pois estes podem sofrer variações significativas no decorrer da secagem em função de alterações no teor de umidade. Neste trabalho, este problema foi contornado estimando-se os parâmetros térmicos efetivos no final da secagem, quando o teor de umidade dos grãos que compõem o leito alcança valores de equilíbrio, deixando de existir a transferência de massa, persistindo apenas a transferência de calor em regime permanente. Nestas condições, o leito possui um teor de umidade constante e a estimativa dos parâmetros térmicos efetivos pode ser efetuada a partir do ajuste de um modelo pseudo-homogêneo bidimensional estático à várias medidas de temperatura no leito de grãos no final da secagem. Os resultados indicam que a estratégia utilizada para estimativa da condutividade térmica efetiva radial e do coeficiente efetivo de transferência de calor parede-leito foi adequada. Além do que, constatou-se que dentre os grãos estudados - soja, feijão, milho e trigo - a soja apresenta os menores valores de condutividade efetiva radial, enquanto o trigo apresenta o maior valor do coeficiente de transferência de calor parede-leito.

Modelagem e simulação de um reator trickle-bed para hidrogenação de propeno

Neste trabalho foi modelado um reator catalítico heterogêneo, pressurizado, adiabático e provido de reciclo. O leito deste reator está dividido em duas partes, sendo que a primeira opera como um reator trickle-bed, enquanto a segunda opera como um reator de leito fixo, onde os regentes estão em fase líquida. Um Sistema de Hidrogenação de Propeno em operação no Pólo Petroquímico do Sul foi utilizado para fornecer os dados necessários à validação do modelo proposto. Neste sistema, a reação de hidrogenação de propeno, em fase líquida, ocorre sobre um catalisador níquel/óxido de níquel. Uma equação, que representa a taxa da reação no intervalo de temperatura de interesse para o sistema, foi desenvolvida utilizando-se dados experimentais obtidos em um reator batelada. O comportamento termodinâmico foi representado através de dados de equilíbrio do sistema binário hidrogênio-propano. Considerou-se que a fase líquida escoa em plug-flow e a fase gasosa, devido à existência de um selo líquido no interior do reator, foi considerada estagnada.

Adsorção em flocos de materiais adsorventes pulverizados e uso em reator de leito expandido/fluidizado

O presente trabalho descreve estudos relativos à validação e aperfeiçoamento de uma nova técnica de adsorção em flocos de materiais adsorventes pulverizados e seu uso em reator de leito expandido/fluidizado. A técnica consiste na utilização de polímeros aquo-solúveis para a floculação de suspensões aquosas de materiais adsorventes pulverizados, baseando-se no baixo custo dos mesmos e no fato de que a capacidade de adsorção dos flocos resultantes não é afetada significativamente pelo polímero floculante. O uso da técnica em reator de leito expandido/fluidizado possibilita ainda a vantagem de união dos processos de adsorção e separação sólido-líquido em uma única etapa. Os estudos foram realizados a partir da floculação de carvão ativado e zeólita natural pulverizados, separados e em mistura, para a adsorção de fenol e nitrogênio amoniacal (separados e misturados). Foi realizada uma adequada caracterização dos materiais particulados, incluindo a determinação de distribuição granulométrica, área superficial específica, potencial zeta, dentre outros. Estudos em escala de bancada foram realizados com ambos os poluentes e materiais adsorventes a fim de obter parâmetros de processo (capacidade de adsorção, cinética e concentração de floculante). Estudos em escala semipiloto com um reator de leito expandido/fluidizado de geometria cilíndrico-cônica foram realizados para estudar a adsorção dos poluentes em leito de flocos dos materiais adsorventes (separados e misturados), assim como a regeneração/reciclo do mesmo. A caracterização dos materiais apresentou propriedades semelhantes para ambos (distribuição granulométrica, potencial zeta) e outras distintas para cada um deles (massa específica, área superficial específica) A capacidade de troca catiônica da zeólita natural foi determinada em 1,02 meq NH4 +.g-1 (após homoionização com NaCl). Este material, proveniente do Chile, mostrou um significativo potencial de aplicação como adsorvente de corantes (como o azul de metileno) e, principalmente, de nitrogênio amoniacal. O floculante utilizado na geração dos flocos adsorventes, separados e misturados, foi do tipo poliacrilamida catiônica e sua concentração ótima foi de 4 e 5 mg.g-1, respectivamente. Os resultados obtidos nos estudos em escala de bancada (batelada) mostraram elevada cinética (valor médio de 0,3 min-1) e alta capacidade (valor médio de 13,4 mg NH3-N.g-1) em pH neutro (aproximadamente 6) para a adsorção de nitrogênio amoniacal em zeólita natural pulverizada e floculada. No caso da adsorção de fenol em carvão ativado pulverizado e floculado, foram obtidas uma alta cinética (valor médio de 0,8 min-1) e elevada capacidade (156 mg.g-1). Os dados cinéticos e de equilíbrio foram adequadamente descritos por um modelo cinético para reações reversíveis de primeira ordem e pelas isotermas de Langmuir e Freundlich, respectivamente. Tanto a cinética quanto a capacidade de adsorção não mostraram-se afetadas de forma significativa pelo uso do polímero floculante, sendo observada uma ausência de sinergismo na adsorção dos poluentes devido à mistura dos dois materiais adsorventes, tanto pulverizados quanto floculados. Os resultados obtidos nos estudos em escala semipiloto validaram a utilização de flocos de zeólita natural e carvão ativado pulverizados (não- misturados) em reator de leito expandido/fluidizado na adsorção de nitrogênio amoniacal (11 mg NH3-N.g-1) e fenol (132 mg.g-1), respectivamente, dentro das condições experimentais estabelecidas (taxas de aplicação de 38 e 19 m.h-1, respectivamente) A regeneração/reciclo do leito saturado de flocos mostrou-se viável para o caso da adsorção de nitrogênio amoniacal em zeólita natural, sendo insatisfatória para o leito de carvão ativado saturado em fenol. O uso de leitos mistos mostrou-se eficaz e com vantagens tais como a adsorção de múltiplos poluentes em uma única etapa e a possibilidade de aumento da taxa de aplicação no uso de materiais adsorventes menos densos (carvão ativado) misturados com materiais adsorventes de maior massa específica (zeólita natural). Uma pré-avaliação dos custos operacionais envolvidos na técnica para uso em reator de leito expandido/fluidizado foi realizada, sendo estimados entre 0,32 e 1,48 US$.m-3 (volume de solução sintética de poluente tratada até o ponto de exaustão do leito). Finalmente, são discutidas as potencialidades, vantagens/desvantagens e a viabilidade da nova técnica como processo físico-químico alternativo de adsorção em materiais adsorventes pulverizados.

Estudo de adsorvente obtido de terras diatomáceas para remoção de metais pesados em águas produzidas: processamento, caracterização e dinâmica em leito fixo

The acceleration of industrial growth in recent decades on all continents aroused the interest of the companies to counter the impacts produced on the environment, spurred primarily by major disasters in the petroleum industry. In this context, the water produced is responsible for the largest volume of effluent from the production and extraction of oil and natural gas. This effluent has in its composition some critical components such as inorganic salts, heavy metals (Fe, Cu, Zn, Pb, Cd, ), presence of oil and chemicals added in the various production processes. In response to impact, have been triggered by research alternative adsorbent materials for water treatment and water produced, in order to removing oils and acids and heavy metals. Many surveys of diatomaceous earth (diatomite) in Brazil involve studies on the physico-chemical, mineral deposits, extraction, processing and applications. The official estimated Jazi are around 2.5 million tonnes, the main located in the states of Bahia (44%) and Rio Grande do Norte (37,4%). Moreover, these two states appear as large offshore producers, earning a prominent role in research of adsorbents such as diatomite for treatment of water produced. Its main applications are as an agent of filtration, adsorption of oils and greases, industrial load and thermal insulator. The objective of this work was the processing and characterization of diatomite diatomaceous earth obtained from the municipality of Macaíba-RN (known locally as tabatinga) as a low cost regenerative adsorbent for removal of heavy metals in the application of water produced treatment. In this work we adopted a methodology for batch processing, practiced by small businesses located in producing regions of Brazil. The characterization was made by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and specific surface area (BET). Research conducted showed that the improvement process used was effective for small volume production of diatomite concentrated. The diatomite obtained was treated by calcination at temperature of 900 oC for 2 hours, with and without fluxing Na2CO3 (4%), according to optimal results in the literature. Column adsorption experiments were conducted to percolation of the in nature, calcined and calcined fluxing diatomites. Effluent was used as a saline solution containing ions of Cu, Zn, Na, Ca and Mg simulating the composition of produced waters in the state of Rio Grande do Norte, Brazil. The breakthrough curves for simultaneous removal of copper ions and zinc as a result, 84.3% for calcined diatomite and diatomite with 97.3 % for fluxing. The calcined fluxing diatomite was more efficient permeability through the bed and removal of copper and zinc ions. The fresh diatomite had trouble with the permeability through the bed under the conditions tested, compared with the other obtained diatomite. The results are presented as promising for application in the petroleum industry

Implementação de um modelo computacional para estudo do processo Fischer-Tropsch em reator de leito de lama

This work aims at the implementation and adaptation of a computational model for the study of the Fischer-Tropsch reaction in a slurry bed reactor from synthesis gas (CO+H2) for the selective production of hydrocarbons (CnHm), with emphasis on evaluation of the influence of operating conditions on the distribution of products formed during the reaction.The present model takes into account effects of rigorous phase equilibrium in a reactive flash drum, a detailed kinetic model able of predicting the formation of each chemical species of the reaction system, as well as control loops of the process variables for pressure and level of slurry phase. As a result, a system of Differential Algebraic Equations was solved using the computational code DASSL (Petzold, 1982). The consistent initialization for the problem was based on phase equilibrium formed by the existing components in the reactor. In addition, the index of the system was reduced to 1 by the introduction of control laws that govern the output of the reactor products. The results were compared qualitatively with experimental data collected in the Fischer-Tropsch Synthesis plant installed at Laboratório de Processamento de Gás - CTGÁS-ER-Natal/RN

Secagem de grãos de girassol em leito fixo e em leito de jorro

This work studies two methods for drying sunflower grains grown in the western region of Rio Grande do Norte, in the premises of the Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte - IFRN - Campus Apodi. This initiative was made because of the harvested grain during the harvest, being stored in sheds without any control of temperature, humidity etc. Therewith, many physical, chemical and physiological characteristics are compromised and grains lose much quality for oil production as their germination power. Taking into account that most of the stored grain is used for replanting, the studied methods include drying of grains in a thin layer using an oven with air circulation (fixed bed) and drying in a spouted bed. It was studied the drying of grains in natura, i.e., newly harvested. The fixed bed drying was carried out at temperatures of 40, 50, 60 and 70°C. Experiments in spouted bed were performed based on an experimental design, 2² + 3, with three replications at the central point, where the independent variables were grains load (1500, 2000 and 2500 g) and the temperature of the inlet air (70, 80, and 90 °C), obtaining the drying and desorption equilibrium isotherms. Previously, the characteristic curves of the bed were obtained. Both in the fixed bed as in the spouted bed, drying and desorption curves were obtained by weighing the grains throughout the experiments and measurements of water activity, respectively. The grains drying in the spouted bed showed good results with significant reduction of processing time. The models of FICK and PAGE were fitted to the experimental data, models which will represent the drying of grains both in the fixed bed as in the spouted bed. The desorption curves showed no influence of the processing temperature in the hygroscopic characteristics of the grains. The models of GAB, OSWIN and LUIKOV could well represent the desorption isotherms

Estudo da secagem do feijão verde (Vigna unguiculata L. Walp) - análise experimental do processo combinado leito fixo/leito de jorro

Green bean is considered as one of most traditional Brazilian Northeast dishes. Green beans drying preliminary experiments show that combine processes, fixed-bed/spouted bed, resulted in dehydrated beans with uniform humidity and the recovery of the beans properties after their rehydration. From this assays was defined an initial humidity suited for the spouted bed process. A fixed-bed pre-drying process until a level of 40% humidity gave the best results. The spouted bed characteristic hydrodynamic curves were presented for different beans loads, where changes in the respective beans physical properties were evidenced during the fluidynamic assay, due simultaneous drying process. One 22 factorial experimental design was carried out with three repetition in the central point, considering as entry variables: drying air velocity and temperature. The response variables were the beans brakeage, water fraction evaporated during 20 and 50 minutes of drying and the humidity ratio. They are presented still the modeling of the drying of the green beans in fine layer in the drier of tray and the modeling of the shrinking of the beans of the drying processes fixed-bed and spouted bed

Oxidação úmida de fenóis com catalisadores de ferro suportado em argilominerais em reator de leito de lama (slurry)

The wet oxidation of organic compounds with CO2 and H2O has been demonstrated to be an efficient technique for effluent treatment. This work focuses on the synthesis, characterization and catalytic performance of Fe-MnO2/CeO2, K-MnO2/CeO2/ palygorskite and Fe/ palygorskite toward the wet oxidative degradation of phenol. The experiments were conducted in a sludge bed reactor with controlled temperature, pressure and stirring speed and sampling of the liquid phase. Experiments were performed on the following operating conditions: temperature 130 ° C, pressure 20.4 atm, catalyst mass concentration of 5 g / L initial concentration of phenol and 0.5 g / L. The catalytic tests were performed in a slurry agitated reactor provided with temperature, pressure and agitation control and reactor liquid sampling. The influences of iron loaded on the support (0.3; 7 and 10%, m/m) and the initial pH of the reactant medium (3.1; 6.8; 8.7) were studied. The iron dispersion on the palygorskite, the phase purity and the elemental composition of the catalyst were evaluated by X-Ray Difraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Flourescence (XRF). The use of palygorskite as support to increase the surface area was confirmed by the B.E.T. surface results. The phenol degradation curves showed that the Fe3+ over palygorskite when compared with the other materials tested has the best performance toward the (Total Organic carbonic) TOC conversion. The decrease in alkalinity of the reaction medium also favors the conversion of TOC. The maximum conversion obtained from the TOC with the catalyst 3% Fe / palygorskite was around 95% for a reaction time of 60 minutes, while reducing the formation of acids, especially acetic acid. With products obtained from wet oxidation of phenol, hydroquinone, p-benzoquinone, catechol and oxalic acid, identified and quantified by High Performance Liquid Chromatography was possible to propose a reaction mechanism of the process where the phenol is transformed into the homogeneous and heterogeneous phase in the other by applying a kinetic model, Langmuir-Hinshelwood type, with evaluation of kinetic constants of different reactions involved.

Obtenção de parâmetros físicos e térmicos para simulação e projeto de bioreatores de fermentação em estado sólido em leito fixo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Produção de lipase por fermentação em estado sólido em biorreator de leito fixo

Pós-graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos - IBILCE