Avaliação e modelagem da absorção de H2S do gás natural em coluna de leito estagnado

Natural gas, although basically composed by light hydrocarbons, also presents contaminant gases in its composition, such as CO2 (carbon dioxide) and H2S (hydrogen sulfide). The H2S, which commonly occurs in oil and gas exploration and production activities, causes damages in oil and natural gas pipelines. Consequently, the removal of hydrogen sulfide gas will result in an important reduction in operating costs. Also, it is essential to consider the better quality of the oil to be processed in the refinery, thus resulting in benefits in economic, environmental and social areas. All this facts demonstrate the need for the development and improvement in hydrogen sulfide scavengers. Currently, the oil industry uses several processes for hydrogen sulfide removal from natural gas. However, these processes produce amine derivatives which can cause damage in distillation towers, can cause clogging of pipelines by formation of insoluble precipitates, and also produce residues with great environmental impact. Therefore, it is of great importance the obtaining of a stable system, in inorganic or organic reaction media, able to remove hydrogen sulfide without formation of by-products that can affect the quality and cost of natural gas processing, transport, and distribution steps. Seeking the study, evaluation and modeling of mass transfer and kinetics of hydrogen removal, in this study it was used an absorption column packed with Raschig rings, where the natural gas, with H2S as contaminant, passed through an aqueous solution of inorganic compounds as stagnant liquid, being this contaminant gas absorbed by the liquid phase. This absorption column was coupled with a H2S detection system, with interface with a computer. The data and the model equations were solved by the least squares method, modified by Levemberg-Marquardt. In this study, in addition to the water, it were used the following solutions: sodium hydroxide, potassium permanganate, ferric chloride, copper sulfate, zinc chloride, potassium chromate, and manganese sulfate, all at low concentrations (»10 ppm). These solutions were used looking for the evaluation of the interference between absorption physical and chemical parameters, or even to get a better mass transfer coefficient, as in mixing reactors and absorption columns operating in counterflow. In this context, the evaluation of H2S removal arises as a valuable procedure for the treatment of natural gas and destination of process by-products. The study of the obtained absorption curves makes possible to determine the mass transfer predominant stage in the involved processes, the mass transfer volumetric coefficients, and the equilibrium concentrations. It was also performed a kinetic study. The obtained results showed that the H2S removal kinetics is greater for NaOH. Considering that the study was performed at low concentrations of chemical reagents, it was possible to check the effect of secondary reactions in the other chemicals, especially in the case of KMnO4, which shows that your by-product, MnO2, acts in H2S absorption process. In addition, CuSO4 and FeCl3 also demonstrated to have good efficiency in H2S removal

Influência de pré-influência de pré-tratamentos sobre a desidratação osmótica de carambolas

A desidratação osmótica (DO) de fatias de carambola (Averrhoa carambola L.) em solução de sacarose foi estudada, com o objetivo de otimizar o processo. Num primeiro conjunto de experimentos, aplicou-se revestimento de coberturas comestíveis (pectina ou pectina+amido) sobre as fatias, seguido de do em solução aquosa de sacarose (50%, p/p, 27°C). Num segundo conjunto, foi realizada secagem parcial da cobertura, em estufa, antes da DO. Num terceiro conjunto de experimentos testou-se a adição de CaCl2 na solução osmótica. A aplicação dos revestimentos antes da do não melhorou a eficiência (máxima perda água/ganho soluto) devido à grande retenção de umidade e à fácil impregnação de sacarose nos mesmos, enquanto que o tecido vegetal sem revestimento restringiu mais o ganho de soluto e propiciou maior saída de água. A utilização de CaCl2 a 0,04M, na própria solução osmótica de sacarose, melhorou ligeiramente a eficiência do processo, em relação à solução sem o sal. A do em solução de sacarose, sem e com a adição de CaCl2, geraram resultados positivos na qualidade sensorial da carambola em fatias, desidratadas em secador (60 e 70°C), em comparação com a fruta não tratada, sendo que a melhor temperatura de secagem foi 60°C.

Salting kinetics and salt diffusivities in farmed Pantanal caiman muscle

A criação de jacaré do Pantanal (Caiman crocodilus yacare) em cativeiro tem sido estimulada, e entre as técnicas de processamento de sua carne, a salga é um processo de conservação relativamente simples e de baixo custo. O objetivo deste trabalho foi estudar a cinética de difusão de cloreto de sódio em carne de jacaré do Pantanal criado em cativeiro, durante a salga úmida. Foram utilizados volumes limitados de salmoura e os experimentos foram realizados com relações salmoura/músculo de 3, 4 e 5, com concentrações de salmoura de 15%, 20% e 25% em peso e temperaturas de 10, 15 e 20ºC. A solução analítica da segunda lei de Fick, considerando difusão unidimensional em uma placa infinita em contato com uma solução bem agitada de volume limitado, foi utilizada para calcular os coeficientes de difusão efetivos de sal e estimar o conteúdo de cloreto de sódio nos filés. Obteve-se boa concordância entre o modelo analítico considerado e os dados experimentais. As difusividades do sal nos filés ocorreram na faixa de 0,47x10-10 a 9,62x10-10 m²/s.

Estimativa da composição gasosa em embalagem de atmosfera modificada contendo mangas (mangifera indica l.) Cv. Keitt

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Influência de fontes de N na produção de ácido clavulânico por Streptomyces clavuligerus

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Preparação de aluminas porosas hierarquicamente estruturadas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Utilização de Saccharomyces cerevisiae imobilizada em bagaço de cana de açúcar para a biossorção e biodegradação do corante acid black 48

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação da influência da natureza da matriz sólida sobre a extração supercrítica de óleos vegetais

A extração de substâncias de substratos sólidos tanto a baixas como a altas pressões envolve pelo menos duas fases, uma sólida e outra fluida. O conteúdo de soluto em cada fase é expresso em termos do volume da fase e/ou do volume do solvente. Então para modelar a transferência de massa interfacial, é necessário um coeficiente de partição. Em geral a forma mais simples para tratar o problema é modelar as fases separadamente. O mecanismo de transferência de massa predominante pode variar de sistema para sistema. Para alguns substratos a maior resistência pode estar na fase sólida e para outros ela está na fase fluida. Como na interface as concentrações referentes a cada fase são representadas por grandezas diferentes, as fases têm de ser modeladas separadamente. No entanto, dependendo do sistema, pode haver um mecanismo de transferência predominando sobre o outro e, muitos efeitos podem ser desprezados para a simplificação do modelo. A utilização de modelos matemáticos mais simples requer uma combinação das variáveis na definição de parâmetros mais abrangentes que possam representar o fenômeno. Neste trabalho as curvas de extração foram ajustadas a um modelo que descreve a transferência de massa interfacial como uma cinética de primeira ordem, tendo a constante da velocidade de extração único parâmetro de ajuste. Propõe-se que este parâmetro de ajuste depende da solubilidade do soluto no solvente supercrítico e das características do substrato solido. Para isto foram feitos experimentos de extração com babaçu, açaí em pó e polpa de pupunha, usando dióxido de carbono supercrítico nas condições de 20, 25 e 30 MPa a uma temperatura de 50 ºC. Os resultados mostraram que os dados experimentais se ajustam bem a um modelo com uma constante característica de cada material, com valores 4,1983 x 10-5 m/kg∙s para o babaçu, 4,2258 x 10-5 m/kg∙s para a pupunha e 3,9115 x 10-5 m/kg∙s para o açaí em pó.

Otimização da desidratação osmótica de filés de mapará (Hypophthalmus edentatus) através da metodologia de superfície de resposta

A desidratação osmótica de filés de mapará tem sido utilizada como pré-tratamento antes da secagem e refrigeração de alimentos como um meio de reduzir a umidade dos produtos. O objetivo do trabalho foi otimizar a transferência de massa ocorrida durante a desidratação osmótica de mapará através da metodologia de superfície de resposta. A desidratação osmótica foi realizada de acordo com um planejamento fatorial completo 2³, com oito pontos fatoriais, três centrais e seis axiais, totalizando 17 ensaios, em que o valor das variáveis dependentes, a perda de peso (PP), a perda de água (PA), o ganho de sólidos (GS), GS/PA e ácido tiobarbitúrico (TBA), são funções das variáveis independentes, temperatura, concentração de NaCl e tempo de imersão. A análise estatística aplicada aos dados experimentais foi realizada através do erro puro e pelo SS residual. Aplicando a metodologia de superfície de resposta, a condição ótima de convergência de menor perda de peso, maior perda de água e menor ganho de sal correspondeu a uma concentração de cloreto de sódio de 22%, temperatura de 46 °C e tempo de 7 horas.

Avaliação da dinâmica temporal da evaporação no reservatório de Itumbiara, GO, utilizando dados obtidos por sensoriamento remoto

The object of this work was to study the dynamics of evaporation in the Itumbiara reservoir, located in Central Brazil, using MODIS-derived water surface temperature (product MOD11A1) and meteorological data acquired over the water surface. The evaporation rates were derived from latent heat flux, estimated through a mass transfer model. The estimates were carried out for the period between 1/1/2010 and 31/12/2010. The results showed that evaporation rate tends to increase from January to September and then decrease from September to December. The evaporation rate reached values near 20 mm day-1 in Itumbiara reservoir during the dry season in 2010. The mean evaporation rate for the wet season was 3.66 mm day-1 and 8.25 mm day-1 for the dry season. The total water volume evaporated from Itumbiara reservoir during 2010 was estimated at about 1.7 billion m³ (2,300 mm) which represents 10% of total reservoir volume. The results suggest that advection is the main transport mechanism which drives the evaporation in Itumbiara. The convective processes contribute secondarily to evaporation in Itumbiara reservoir.

Modelo distribuído aplicado à análise de evaporadores do tipo tubo aletado

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Extração e caracterização de amido de quinoa, cañihua e Mirabilis jalapa

Pós-graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos - IBILCE

Utilização de metanol, etanol e metano como doadores de elétrons para a desnitrificação

Esta tese apresenta e discute os dados obtidos a partir de trabalho experimental projetado para avaliar comparativamente o desempenho de reatores desnitrificantes em batelada, tendo etanol, metanol e gás metano como doadores de elétrons. Os experimentos foram realizados em reatores em escala de bancada. Os ensaios com gás metano objetivaram verificar a efetividade deste sub-produto de reatores anaeróbios em substituir os doadores exógenos de elétrons comumente utilizados, tais como metanol e etanol. Para alcançar o objetivo principal deste trabalho, os parâmetros cinéticos de desnitrificação, para os doadores de elétrons ensaiados, foram determinados nas diferentes condições operacionais. Além disso, as alterações ocorridas na população microbiana, ao longo do período experimental, foram avaliadas em relação à diversidade microbiana, por meio de análises microscópicas (óptica, de fluorescência e eletrônica de varredura) e da técnica de Biologia Molecular de PCR/DGGE. A completa desnitrificação foi alcançada para todos os compostos testados, e o etanol foi o doador de elétrons mais eficiente para a desnitrificação. A melhor razão carbono-nitrogênio para a desnitrificação foi igual a 1,0. Contudo, este parâmetro foi encontrado ser inadequado para utilização no processo de desnitrificação, uma vez que não expressa a capacidade real do composto usado em doar elétrons. A desnitrificação com metano ocorreu tanto na presença como na ausência de oxigênio, embora a baixas velocidades quando comparado com os outros compostos. No entanto, a configuração do reator utilizado neste estudo não foi adequada para promover a efetiva dissolução do gás metano na fase líquida. Por essa razão, sugere-se o desenvolvimento de configurações de reatores apropriadas para minimizar as resistências à transferência de massa da fase gasosa para a líquida e também desta para a biomassa.

Tratamento de água residuária parcialmente solúvel em reator anaeróbio em batelada seqüencial contendo biomassa imobilizada e agitação mecânica: análise da influência da intensidade de agitação e do tamanho de biopartícula

Neste trabalho de doutorado utilizou-se um reator anaeróbio em batelada seqüencial contendo biomassa imobilizada em matrizes cúbicas de espuma de poliuretano e agitação mecânica, com volume total de 5.5 L e volume útil de 4.5 L. A agitação do meio líquido foi realizada com quatro tipos de impelidores (turbina tipo hélice, lâminas planas, lâminas planas inclinadas e lâminas curvas, testados individualmente, sempre em número de 3), com 6 cm de diâmetro. A pesquisa foi realizada em quatro etapas experimentais. A etapa 1 objetivou determinar o tempo de mistura no reator para cada tipo de impelidor, ou seja, o tempo necessário para que o meio líquido ficasse totalmente homogêneo. A etapa 2 objetivou selecionar o tipo de impelidor e a respectiva intensidade de agitação que garantisse a minimização da resistência à transferência de massa externa no sistema. As intensidades de agitação testadas variaram de 200 a 1100 rpm, dependendo do tipo de impelidor. A etapa 3 foi realizada com tipo de impelidor e intensidade de agitação definidos na etapa 2, mas variando-se o tamanho da biopartícula (0,5, 1,0, 2,0 e 3,0 cm de aresta). O objetivo desta etapa foi selecionar o tamanho de biopartícula que minimizasse a resistência à transferência de massa interna. De posse das condições operacionais otimizadas (tipo de impelidor, intensidade de agitação e tamanho de partícula de suporte), a etapa 4 constituiu na aplicação das mesmas para o tratamento de um resíduo real, sendo escolhida água residuária de suinocultura. Na etapa 1, os resultados mostraram que os tempos de mistura para todos os tipos de impelidores foram desprezíveis em relação ao tempo total de ciclo. A etapa 2 revelou tempos de partida muito curtos (cerca de 20 dias), em todas as condições testadas, sendo atingidas remoções de DQO próximas de 70%. Além disso, o tipo de impelidor exerceu grande influência na qualidade final do efluente, fato este claramente constatado quando as frações de DQO foram consideradas separadamente (filtrada e suspensa). De acordo com os resultados obtidos na etapa 3, o tamanho da biopartícula teve influência decisiva no desempenho do sistema, nas condições testadas. As velocidades de dissolução foram aparentemente influenciadas pelo empacotamento do leito de espuma, enquanto que o consumo da fração de DQO correspondente às amostras filtradas foi provavelmente influenciado por fatores mais complexos. Finalmente, o teste realizado com resíduo diluído de suinocultura demonstrou que a operação do reator em estudo para o tratamento deste tipo de água residuária é possível. Os dados operacionais mostraram que o reator permaneceu estável durante o período testado. A agitação mecânica provou ser eficiente para melhorar a degradação da DQO suspensa, um dos maiores problemas no tratamento deste tipo de água residuária. Sendo assim, de acordo com os dados experimentais obtidos ao longo do trabalho, pode-se afirmar que a agitação em reatores em batelada mostrou-se importante não somente para proporcionar boas condições de mistura ou melhorar a transferência de massa na fase líquida, mas também para melhorar a solubilização da matéria orgânica particulada, melhorando as velocidades de consumo de matéria orgânica.

Mathematical modeling of drying process of unripe banana slices

Unripe banana flour (UBF) production employs bananas not submitted to maturation process, is an interesting alternative to minimize the fruit loss reduction related to inappropriate handling or fast ripening. The UBF is considered as a functional ingredient improving glycemic and plasma insulin levels in blood, have also shown efficacy on the control of satiety, insulin resistance. The aim of this work was to study the drying process of unripe banana slabs (Musa cavendishii, Nanicão) developing a transient drying model through mathematical modeling with simultaneous moisture and heat transfer. The raw material characterization was performed and afterwards the drying process was conducted at 40 ºC, 50 ºC e 60 ºC, the product temperature was recorded using thermocouples, the air velocity inside the chamber was 4 m·s-1. With the experimental data was possible to validate the diffusion model based on the Fick\'s second law and Fourier. For this purpose, the sorption isotherms were measured and fitted to the GAB model estimating the equilibrium moisture content (Xe), 1.76 [g H2O/100g d.b.] at 60 ºC and 10 % of relative humidity (RH), the thermophysical properties (k, Cp, ?) were also measured to be used in the model. Five cases were contemplated: i) Constant thermophysical properties; ii) Variable properties; iii) Mass (hm), heat transfer (h) coefficient and effective diffusivity (De) estimation 134 W·m-2·K-1, 4.91x10-5 m-2·s-1 and 3.278?10-10 m·s-2 at 60 ºC, respectively; iv) Variable De, it presented a third order polynomial behavior as function of moisture content; v) The shrinkage had an effect on the mathematical model, especially in the 3 first hours of process, the thickness experienced a contraction of about (30.34 ± 1.29) % out of the initial thickness, finding two decreasing drying rate periods (DDR I and DDR II), 3.28x10-10 m·s-2 and 1.77x10-10 m·s-2, respectively. COMSOL Multiphysics simulations were possible to perform through the heat and mass transfer coefficient estimated by the mathematical modeling.