Best Available Techniques (BAT) and coal fired power stations: Can the energy gap be plugged without increasing emissions?

At present, there is much anxiety regarding the security of energy supplies; for example, the UK and other European States are set to become increasingly dependant upon imports of natural gas from states with which political relations are often strained. These uncertainties are felt acutely by the electricity generating sector, which is facing major challenges regarding the choice of fuel mix in the years ahead. Nuclear energy may provide an alternative; however, in the UK, progress in replacing the first generation reactors is exceedingly slow. A number of operators are looking to coal as a means of plugging the energy gap. However, in the light of ever more stringent legal controls on emissions, this step cannot be taken without the adoption of sophisticated pollution abatement technology. This article examines the role which legal concepts such as Best Available Techniques (BAT) must play in bringing about these changes.

Synthesis of well-dispersed nanoparticles within porous solid structures using surface-tethered surfactants in supercritical CO2

We have developed a new method for the synthesis of Pd nanoparticles with controllable sizes within a silica matrix using solid-supported surfactants in supercritical CO2. XRD, HRTEM and CO chemisorption data show that unformly sized Pd nanoparticles are evenly distributed within the porous silica and are chemically tethered by surfactant molecules [poly(oxyethylene stearyl ether) and fluorinated poly(oxyethylene)]. It is postulated that tiny solid-supported surfactant assemblies act as nano-reactors for the template synthesis of nanoparticles or clusters from the soluble precursors therein.

Combined bias and outlier identification in dynamic data reconciliation

Measured process data normally contain inaccuracies because the measurements are obtained using imperfect instruments. As well as random errors one can expect systematic bias caused by miscalibrated instruments or outliers caused by process peaks such as sudden power fluctuations. Data reconciliation is the adjustment of a set of process data based on a model of the process so that the derived estimates conform to natural laws. In this paper, techniques for the detection and identification of both systematic bias and outliers in dynamic process data are presented. A novel technique for the detection and identification of systematic bias is formulated and presented. The problem of detection, identification and elimination of outliers is also treated using a modified version of a previously available clustering technique. These techniques are also combined to provide a global dynamic data reconciliation (DDR) strategy. The algorithms presented are tested in isolation and in combination using dynamic simulations of two continuous stirred tank reactors (CSTR).

Novel developments in process optimisation using predictive control

In industrial practice, constrained steady state optimisation and predictive control are separate, albeit closely related functions within the control hierarchy. This paper presents a method which integrates predictive control with on-line optimisation with economic objectives. A receding horizon optimal control problem is formulated using linear state space models. This optimal control problem is very similar to the one presented in many predictive control formulations, but the main difference is that it includes in its formulation a general steady state objective depending on the magnitudes of manipulated and measured output variables. This steady state objective may include the standard quadratic regulatory objective, together with economic objectives which are often linear. Assuming that the system settles to a steady state operating point under receding horizon control, conditions are given for the satisfaction of the necessary optimality conditions of the steady-state optimisation problem. The method is based on adaptive linear state space models, which are obtained by using on-line identification techniques. The use of model adaptation is justified from a theoretical standpoint and its beneficial effects are shown in simulations. The method is tested with simulations of an industrial distillation column and a system of chemical reactors.

Use of soft heterocyclic N‑donor ligands to separate actinides and lanthanides

The removal of the most long-lived radiotoxic elements from used nuclear fuel, minor actinides, is foreseen as an essential step toward increasing the public acceptance of nuclear energy as a key component of a low-carbon energy future. Once removed from the remaining used fuel, these elements can be used as fuel in their own right in fast reactors or converted into shorter-lived or stable elements by transmutation prior to geological disposal. The SANEX process is proposed to carry out this selective separation by solvent extraction. Recent efforts to develop reagents capable of separating the radioactive minor actinides from lanthanides as part of a future strategy for the management and reprocessing of used nuclear fuel are reviewed. The current strategies for the reprocessing of PUREX raffinate are summarized, and some guiding principles for the design of actinide-selective reagents are defined. The development and testing of different classes of solvent extraction reagent are then summarized, covering some of the earliest ligand designs right through to the current reagents of choice, bis(1,2,4-triazine) ligands. Finally, we summarize research aimed at developing a fundamental understanding of the underlying reasons for the excellent extraction capabilities and high actinide/lanthanide selectivities shown by this class of ligands and our recent efforts to immobilize these reagents onto solid phases.

Investigation of Petasis and Ugi reactions in series in an automated microreactor system

Petasis and Ugi reactions are used successively without intermediate purification, effectively accomplishing a six-component reaction. The examined reactions are transferred from traditional batch reactors to an automated continuous flow microreactor setup, where optimization and kinetic analyses are performed, proposed mechanisms evaluated, and rate-limiting steps determined.

Effect of agitation on the performance of an anaerobic sequencing batch biofilm reactor in the treatment of dairy effluents

Agitation rate is an important parameter in the operation of Anaerobic Sequencing Biofilm Batch Reactors (ASBBRs), and a proper agitation rate guarantees good mixing, improves mass transfer, and enhances the solubility of the particulate organic matter. Dairy effluents have a high amount of particulate organic matter, and their anaerobic digestion presents inhibitory intermediates (e. g., long-chain fatty acids). The importance of studying agitation in such batch systems is clear. The present study aimed to evaluate how agitation frequency influences the anaerobic treatment of dairy effluents. The ASBBR was fed with wastewater from milk pasteurisation process and cheese manufacture with no whey segregation. The organic matter concentration, measured as chemical oxygen demand (COD), was maintained at approximately 8,000 mg/L. The reactor was operated with four agitation frequencies: 500 rpm, 350 rpm, 200 rpm, and no agitation. In terms of COD removal efficiency, similar results were observed for 500 rpm and 350 rpm (around 90%) and for 200 rpm and no agitation (around 80%). Increasing the system`s agitation thus not only improved the global efficiency of organic matter removal but also influenced volatile acid production and consumption and clearly modified this balance in each experimental condition.

New mechanical samples positioning system for irradiations on a radial channel at nuclear research reactor in a full-power continuous operation

This paper describes a new mechanical samples positioning system that allows the safe placement and removal of biological samples for prolonged irradiation, in a nuclear reactor during full-power continuous operation. Also presented herein the materials of construction and operating principles. Additionally, this sample positioning system is compared with an existing pneumatic and automated transfer system, already available at the research reactors. The system consists of a mechanical arm with a claw, which can deliver the samples for irradiations without reactor shutdown. It was installed in the lEA-R1 research reactor at Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares (IPEN), Sao Paulo, Brazil, and for the past 5 years, the system has successfully operated and allowed the conducting of important experiments. As a result of its introduction, the facility has been in a position to positively respond to the increased demand in studies of biology, medicine, physics, engineering, detector/dosimeter calibrations, etc. It is one example of the appropriated technologies that save energy and resources. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A dedicated setup for the measurement of the electron transport parameters in gases at large electric fields

Electron transport parameters are important in several areas ranging from particle detectors to plasma-assisted processing reactors. Nevertheless, especially at high fields strengths and for complex gases, relatively few data are published. A dedicated setup has been developed to measure the electron drift velocity and the first Townsend coefficient in parallel plate geometry. An RPC-like cell has been adopted to reach high field strengths without the risk of destructive sparks. The validation data obtained with pure Nitrogen will be presented and compared to a selection of the available literature and to calculations performed with Magboltz 2 version 8.6. The new data collected in pure Isobutane will then be discussed. This is the first time the electron drift velocity in pure Isobutane is measured well into the saturation region. Good agreement is found with expectations from Magboltz. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Low-energy d plus d fusion reactions via the Trojan Horse Method

The bare nucleus S(E) factors for the (2)H(d, p)(3)H and (2)H(d.n)(3)He reactions have been measured for the first time via the Trojan Horse Method off the proton in (3)He from 1.5 MeV down to 2 key. This range overlaps with the relevant region for Standard Big Bang Nucleosynthesis as well as with the thermal energies of future fusion reactors and deuterium burning in the Pre-Main-Sequence phase of stellar evolution. This is the first pioneering experiment in quasi free regime where the charged spectator is detected. Both the energy dependence and the absolute value of the S(E) factors deviate by more than 15% from available direct data with new S(0) values of 57.4 +/- 1.8 MeVb for (3)H + p and 60.1 +/- 1.9 MeV b for (3)He + n. None of the existing fitting curves is able to provide the correct slope of the new data in the full range, thus calling for a revision of the theoretical description. This has consequences in the calculation of the reaction rates with more than a 25% increase at the temperatures of future fusion reactors. (C) 2011 Elsevier By. All rights reserved.

Framtagning av prototyp för att läsa och dokumentera kundspecifikationer

To increase the quality in their products ABB is working towards a cleared order concept. That means that all customer specified options are to be known before they start with order calculations and construction. As it is today they use paper checklists to achieve this. One order may have several reactors, and for a reactor there can be several different alternatives. For each alternative a new checklist must be filled out.As of today all reading of the customer specification and checklist fill in with is done by hand by different persons, and sometimes the same data is read more than one time. All data is also manually inserted into the calculation tools.To decrease the risk that data is left out or gets distorted they want to have a tool to aid with the reading of the specification and the documentation of that work. Already read data can be copied over to another alternative so that it not must be read one more time. The read data are to be stored in a database so that it easily can be per automation inserted into the different design tools.

A reducao de pelotas de minerio de ferro pela utilizacao de carvoes nao desgaseificados e desgaseificados com diferentes relacoes cfix/fetot

Através de ensaios isotérmicos de redução (950°C) e com velocidade de aquecimento constante, estuda-se o comportamento do sistema carvão-pelota de minério de ferro (CVRD, tipo RD) sob o ponto de vista dos graus de redução e respectivamente graus de metalização obtidos. Os ensaios de redução foram realizados em reatores estáticos, aquecidos eletricamente num forno vertical. Foram utilizados, como redutores sólidos, os carvões de Charqueadas (RS) e de Butiá-Recreio(RS), tanto no estado não desgaseificado, como no estado desgaseificado e com diferentes relações Cfix/Fetot. Foram traçadas curvas dos graus de redução e metalização obtidos contra o tempo, sendo as mesmas analisadas quanto: a influência da natureza do carvão, da presença de matéria volátil e da relação Cfix/Fetot. Também foram determinadas constantes de velocidade da reação global de redução na sistema estudado.

Contribuicao a reducao direta de minerio de ferro com redutor solido : influencia do teor de cinzas do carvao e de um agente gaseificante adicional

Estudou-se nesse trabalho a influência da adição de líquidos (água e álcool etílico) na redução direta de pelotas hematíticas com redutor sólido nas temperaturas de 950, 1000 e 1050°C. Pesquisou-se a influência da adição desses líquidos sobre a velocidade de redução do minério (através do grau de redução) e sobre a variação de volume ocorrida nas pelotas durante a redução (através de variação de diâmetro e observações em microscópio ótico e eletrônico). Paralelamente estudou-se a influência do teor de cinzas do carvão sobre sua reatividade, através de testes de redução de pelotas com carvões desgaseificados e não desgaseificados e também testes de gaseificação dos carvões, todos a 950°C. Os ensaios foram realizados em reatores aquecidos por forno elétrico. Empregaram-se carvões da mina Butiá Recreio (RS) de 35% de cinzas (desgaseificados) nos testes com adição de líquidos e carvões da mina de Leão (RS) lavados, com diversos teores de cinzas e não lavados (R.O.M.). Concluiu-se que a adição de líquidos aumenta a redução das pelotas e proporciona diminuição do inchamento. Verificou-se que utilizando-se carvões previamente desgaseificados não houve considerável influência do teor de cinzas sobre a reatividade, entretanto com carvão não desgaseificados esta influência tornou-se significativa.

Copolimeros de propileno-etileno com baixos teores de etileno : estrutura, morfologia e propriedades

A estrutura básica predomínante encontrada em todos os copolímeros foi a de longos blocos de polipropileno cristalizáveis, separados por unidades isoladas de etileno, que atuaram como defeitos cristalínos, reduzindo o grau de cristalínidade, além da perfeição e da espessura dos cristais. O gradual aumento do teor de etileno nas amostras origínais, até aproximadamente5 moI % provocou redução progressiva no comprimento dos blocos de propileno em ambas as frações cristalizável e elastomérica. Acima daquela concentração, o etileno mostrou por principal efeito a elevação do teor de borracha de etileno-propileno(EPR), refletíndo-seem pronunciado aumento da resistência ao impacto dos copolímeros, com pouca alteração do comprimento das seqüências propiJênicas nas frações cristaJizáveJe elastomérica. A estrutura e a morfologia da borracha EPR gerada foram analisadas, observando-se sua excepcional dispersão na fase contínua cristalína. Análise das curvas de fusão por DSC, utilizando-se conceitos cínéticos, demonstrou a existência de uma energia de ativação aparente de fusão, associada à introdução de unidades etilênicas nas cadeias, e relacionada ao processo de fusão dos cristais poliméricos. A redução de cristalínidade das amostras e o aumento de mobilidade de cadeia da fase amorfa para teores crescentes de etileno resultaram em redução da rigidez dos copolímeros. Propriedades ópticas, como "haze" e brilho mostraram-se dependentesdo balanço entre o teor de cristais e o teor de borracha. Um balanço global das propriedades analisadas sugere uma composição ótima para aplicações típicas de copolímeros de propileno-etileno aquela com teores de etileno entre 4 e 6 moI % (aproximadamente 3 -4 % em massa).

Uso de reator seqüencial em batelada (RSB) para pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio

Este trabalho consistiu no pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio, em um sistema de reator seqüencial em batelada (RSB), com vistas à remoção biológica de nitrogênio e fósforo. Primeiramente, em escala de laboratório, verificou-se a eficiência de três RSBs, com ciclos operacionais diferenciados, tratando o efluente produzido por um reator seqüencial em batelada anaeróbio (RSBAn), alimentado por esgoto sintético, caracteristicamente doméstico. Neste experimento, também acoplou-se um sistema de aquisição de dados aos RSBs, para monitorar continuamente os parâmetros pH, redox e OD, com o objetivo de obter pontos inferenciais de controle dos processos de nitrificação, desnitrificação e remoção biológica de fósforo. Subseqüente a este experimento, desenvolveu-se um sistema de RSB em escala piloto, tratando o efluente anaeróbio real de um UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), no intuito de analisar o efeito da mudança de escala e do tipo de esgoto, que passou de sintético a real, na performance do RSB. No experimento em escala de laboratório, os resultados obtidos demonstraram boas eficiências de remoção de DQO e SS, e uma ótima eficiência no processo de nitrificação. As eficiências médias de remoção de DQO, SS e nitrificação, foram respectivamente de 93,3%, 90,7% e 98,9%. O processo de desnitrificação não desenvolveu-se satisfatoriamente devido às baixas concentrações de matéria orgânica do efluente anaeróbio. O processo de remoção biológica de fósforo, além das baixas DQO afluentes, foi prejudicado pelas idades de lodo extremamente longas estabelecidas nesta fase experimental, em função da aplicação da estratégia de controle de processo baseada na concentração de SSV no licor. Objetivando-se aumentar a concentração de matéria orgânica imediatamente disponível no afluente, com o conseqüente acréscimo de eficiência nos processos de desnitrificação e remoção biológica de fósforo, introduziu-se um pré-fermentador, para gerar metade do efluente anaeróbio a ser tratado nos RSBs. O controle do processo passou a ser efetuado através da aplicação de uma idade de lodo pré-estabelecida de 20 dias. Observou-se um aumento bastante significativo do processo de desnitrificação, atingindo uma eficiência da ordem de 70,4%. No entanto, as maiores concentrações de matéria orgânica solúvel, com a introdução do pré-fermentador, não foram suficientes para estimular o desenvolvimento das bactérias removedoras de fósforo. Um aumento de DQO do esgoto sintético foi necessário para permitir a simultaneidade dos processos de desnitrificação e remoção de fósforo. Porém, apesar de apresentar ciclos operacionais com eficiências de 100% de remoção de fósforo, este processo não mostrou-se confiável, alternando entre fases de boas, médias e más eficiências. Provavelmente as idades de lodo, ainda muito altas para promover a remoção de fósforo do sistema, justificam a permanência bastante irregular na eficiência deste processo. Neste período, a concentração média de DQO necessária para atingir-se uma eficiência satisfatória nos processos conjuntos de nitrificação e desnitrificação, foi de 644,6 mg/L. As seguintes eficiências foram observadas: 95,8% na remoção de DQO, 98,7% na nitrificação, 76,8% na desnitrificação e 74,5% na remoção de nitrogênio. O acompanhamento "on line" de pH, redox e OD mostrou-se como uma eficiente ferramenta inferencial no controle de processos biológicos, principalmente daqueles referentes à remoção de nitrogênio. Dentre os três parâmetros monitorados, o pH apresentouse como o mais representativo. No experimento em escala piloto, o processo de nitrificação não desenvolveu-se possivelmente devido ao efeito conjunto de baixos tempos de detenção nas etapas aeróbias dos ciclos operacionais dos RSBs, com a ação tóxica de sulfetos produzidos no tratamento anaeróbio. O processo de remoção biológica de fósforo, similarmente ao experimento em escala de bancada, não mostrou-se confiável, apresentando períodos alternados de eficiência. Por fim, com vistas a verificar o desenvolvimento de processo inibitório por efluentes de tratamento anaeróbio em sistemas aeróbios, realizou-se uma série de testes de inibição com o efluente anaeróbio e também especificamente com sulfeto. Os testes respirométricos (DBO última e em batelada), foram de essencial importância para analisar a tratabilidade biológica de esgoto contendo composto tóxico. Pôde-se comprovar que o sulfeto, presente no efluente anaeróbio real, ou o efeito de sua combinação com outras substâncias contidas no lodo ativado, alterou a cinética dos processos biológicos desenvolvidos no sistema de tratamento do tipo lodo ativado.