Estudo termodinâmico da precipitação de parafinas em petróleos brasileiros

Um dos grandes desafios enfrentados pela indústria do petróleo é reduzir o impacto causado pela cristalização indesejável de hidrocarbonetos parafínicos de elevada massa molar em tubulações e equipamentos de produção. A cristalização de parafinas em petróleo é normalmente detectada através da determinação da temperatura inicial de aparecimento de cristais (TIAC), que pode ser estimada através de modelagem termodinâmica com base na composição do petróleo. Os objetivos deste trabalho são: estudar os principais modelos termodinâmicos adotados para descrever a precipitação de parafinas; verificar a validade desses modelos para os petróleos brasileiros e determinar qual modelo é o mais adequado para esses óleos. Para tanto, três formas de cálculo da razão entre as fugacidades das fases sólida e líquida e cinco modelos para calcular os coeficientes de atividade dos componentes em cada fase são aplicados aos dados de composição de vinte e três petróleos brasileiros. Os resultados mostram que o modelo ideal de múltiplas fases sólidas e o modelo de Escobar-Remolina geram valores bastante abaixo da TIAC experimental. Para os modelos de única fase sólida ideal, de Won e de Coutinho, foi possível observar que: a) a grande maioria dos erros é negativa; b) que estes se distribuem melhor em torno de zero quando se utiliza a correlação de Coutinho para o cálculo dos valores de i; c) os valores de erro médio para os modelos de Coutinho, de Won e ideal com única fase sólida se equivalem, qualquer que seja o modelo utilizado para o cálculo de i, exceto para o caso em que todos os compostos presentes na fase líquida podem precipitar; d) os valores obtidos através do modelo de Coutinho apresentam erro sistemático em relação ao modelo ideal de única fase sólida; e) as diferentes formas de se calcular a razão entre as fugacidades da fase sólida e líquida (i) influenciam fortemente a capacidade preditiva dos modelos, o que não era esperado; f) o perfil do primeiro cristal formado nos petróleos é influenciado pelas moléculas mais pesadas presentes nos resíduos, o que mostra a necessidade de se desenvolver metodologias precisas e robustas de caracterização de resíduos; g) a inclusão de uma estimativa para a composição dos resíduos efetivamente melhorou o desempenho dos modelos em petróleos médio; h) em petróleos pesados, houve um aumento do erro de previsão da TIAC devido à pouca ou nenhuma quantidade de parafinas nos resíduos desses óleos. A necessidade de uma melhor caracterização dos resíduos de petróleos é corroborada pelo fato da TIAC calculada pelos modelos ser, via de regra, mais baixa que a TIAC experimental e pela melhora no desempenho dos modelos quando se estimou a composição dos resíduos, em petróleos médios

Optimization of the pyrolysis process for the production of a biomass derived reducing agent and hydrogen-rich gases

221 p.

Yb：Ca5（PO4）3F激光晶体的生长缺陷

采用提拉法生长了质量优异的Yb：Ca5（PO4）2F（Yb：FAP）晶体。运用化学腐蚀，光学显微镜、扫描电子显微镜以及能量散射光谱仪观察了该晶体中的生长条纹和包裹物等宏观缺陷，以及晶体的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布情况，同时观察了晶体中亚晶界的形态。由晶体中位错的径向变化以及生长条纹可知：晶体在生长过程中为微凸界面生长。高温下CaF2的挥发造成了在晶体生长后期熔体中组分偏离化学计量比，出现组分过冷，形成包裹物。且位错密度显著增加。Yb：FAP晶体的各向异性使得晶体在（10 10）面的位错蚀坑形状、大小以

Optimization of thermal environment during crystal growth of large-sized Nd : YAG by Temperature Gradient Technique

A finite-element model is employed to analysis the thermal environments in Temperature Gradient Technique (TGT) furnace during the growth of large-sized Nd:YAG crystal. The obtained results show that when the crucible is located at the lower position inside of the heater, a flatter solid-liquid interface is established, which makes it easier to obtain the core-free Nd:YAG crystal. Meanwhile, the lower crucible position can induce higher axial temperature gradient, which is beneficial to the release of latent heat. (c) 2007 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

ScAlMgO_4晶体的生长缺陷

采用提拉法生长出φ30 mm×55 mm的ScAlMgO4晶体。在晶体生长过程中有轻微的挥发,粉末X射线衍射分析表明:挥发物质为MgO单相。运用扫描电镜、光学显微镜以及高分辨X射线衍射仪对晶体中的包裹物、开裂、生长条纹和小角晶界缺陷进行了研究。结果表明:温度梯度和热应力是形成晶体中缺陷的主要原因。通过合理设计温场,控制固-液界面的形状及冷却过程的降温速率,可以提高晶体的完整性。

铝酸钇晶体中的生长小面

采用提拉法生长了掺Ce、掺Yb和掺Mn的铝酸钇(YAlO3,YAP)晶体,晶体均完整透明,无肉眼可见的气泡、散射和包裹物等宏观缺陷。通过化学腐蚀和同步辐射白光形貌实验检测了YAP晶体中的生长小面缺陷。结果表明:晶体生长过程中,由于凸向熔体的固-液界面,造成了小面生长现象。沿[101]方向生长的YAP晶体中出现的小面为(102),(201),(121)和(121)奇异面。X射线摇摆曲线表征的结果表明:生长小面的存在严重破坏了晶体的微观结构完整性和均匀性,并导致了小角度晶界缺陷的产生。

Analytical method development for the uptake study of different organic pollutants by crops cultivated in compost-amended soils

256 p.

Produção de açúcares a partir da palha de cana-de-açúcar para a produção de etanol

A crescente demanda por tecnologias que produzam biocombustíveis de maneira sustentável vem incentivando a utilização de diversos materiais lignocelulósicos para tal finalidade. O objetivo deste trabalho foi comparar o potencial de produção de açúcares (glicose e xilose) da palha e do bagaço de cana-de-açúcar. Inicialmente, as duas biomassas foram caracterizadas, mostrando percentuais muito similares de celulose e hemicelulose (42,1% e 22,6% para o bagaço e 39,2% e 22,7% para a palha, respectivamente). Isto evidencia potenciais similares de produção de açúcares. Posteriormente, foram realizados experimentos em laboratório para comparar os resultados de rendimento de xilose e produção de furfural após as reações de hidrólise ácida das duas biomassas, com o intuito de verificar se este processo, comumente utilizado para o bagaço, pode ser utilizado para a palha. As variáveis que foram avaliadas foram a concentração de ácido (0,5-3,0%m/m), o tempo reacional (15-60min) e a relação sólido-líquido (RSL - 0,1-0,2m/m). Concentrações de 42,72g/L e de 41,31g/L de xilose foram encontradas para a palha e para o bagaço, respectivamente, alcançando rendimentos de xilose superiores a 80%, em reações em laboratório. Também foram realizados ensaios de hidrólise ácida em planta piloto e de hidrólise enzimática em laboratório para avaliar os resultados de rendimento de glicose da palha. Os resultados de rendimento de xilose e produção de inibidores para estas reações foram avaliados e comparados com os dados obtidos em laboratório. Concentrações de 35,2g/Lde xilose e de 27,3g/L de glicose foram encontradas para a palha, alcançando rendimentos de xilose próximos a 100% e de glicose superiores a 64%, em reações de pré-tratamento em planta piloto e em reações de hidrólise enzimática em laboratório. Os resultados evidenciaram que as variáveis concentração de ácido e relação sólido:líquido são as mais influenciam na produção de xilose e glicose

Experimentos numéricos para deposição de parafinas com modelo Multisólido

Este trabalho objetiva a construção de estruturas robustas e computacionalmente eficientes para a solução do problema de deposição de parafinas do ponto de vista do equilíbrio sólido-líquido. São avaliados diversos modelos termodinâmicos para a fase líquida: equação de estado de Peng-Robinson e os modelos de coeficiente de atividade de Solução Ideal, Wilson, UNIQUAC e UNIFAC. A fase sólida é caracterizada pelo modelo Multisólido. A previsão de formação de fase sólida é inicialmente prevista por um teste de estabilidade termodinâmica. Posteriormente, o sistema de equações não lineares que caracteriza o equilíbrio termodinâmico e as equações de balanço material é resolvido por três abordagens numéricas: método de Newton multivariável, método de Broyden e método Newton-Armijo. Diversos experimentos numéricos foram conduzidos de modo a avaliar os tempos de computação e a robustez frente a diversos cenários de estimativas iniciais dos métodos numéricos para os diferentes modelos e diferentes misturas. Os resultados indicam para a possibilidade de construção de arcabouços computacionais eficientes e robustos, que podem ser empregados acoplados a simuladores de escoamento em dutos, por exemplo.

Viscous state effect on the activity of Fe nanocatalysts.

Many applications of nanotubes and nanowires require controlled bottom-up engineering of these nanostructures. In catalytic chemical vapor deposition, the thermo-kinetic state of the nanocatalysts near the melting point is one of the factors ruling the morphology of the grown structures. We present theoretical and experimental evidence of a viscous state for nanoparticles near their melting point. The state exists over a temperature range scaling inversely with the catalyst size, resulting in enhanced self-diffusion and fluidity across the solid-liquid transformation. The overall effect of this phenomenon on the growth of nanotubes is that, for a given temperature, smaller nanoparticles have a larger reaction rate than larger catalysts.

Investigation on water quality in the Ashulia beel, Dhaka

The study was conducted to get an idea about the water quality of the Ashulia beel, and its temporal change over wet and dry seasons due to change of the physicochemical parameters. The water body has become a dumping ground of all kinds of solid, liquid and chemical wastes of bank side population and industries. Encroachment and illegal dredging has become a serious threat for the sound environment of the beel. The water parameters of pH 7.1-7.8 and alkalinity 30-63 mg/l in wet, and pH 7.1-8.4 and alkalinity 90-115 mg/l in dry season, respectively, which were within the standard range of DoE investigation. During wet season, EC 130-310 mg/l, TDS 80-132 mg/l, DO 1.1-2.1 mg/l and BOD -4.4-1.6 mg/l were measured. In dry season, EC 341-442 mg/l, TDS 207-276 mg/l, DO 0.5-2.0 mg/l and BOD 1.0-3.0 mg/l were measured. The comparative analysis showed that most of the water quality parameters of the Ashulia beel were suitable for aquatic organisms including fishes while the DO contents were much lower than the desirable level which may not be suitable for fishes.

First-principles energetics of water: a many-body analysis

Standard forms of density-functional theory (DFT) have good predictive power for many materials, but are not yet fully satisfactory for solid, liquid and cluster forms of water. We use a many-body separation of the total energy into its 1-body, 2-body (2B) and beyond-2-body (B2B) components to analyze the deficiencies of two popular DFT approximations. We show how machine-learning methods make this analysis possible for ice structures as well as for water clusters. We find that the crucial energy balance between compact and extended geometries can be distorted by 2B and B2B errors, and that both types of first-principles error are important.

Study on the perfection of in situ P-injection synthesis LEC-InP single crystals

Undoped, S-doped and Fe-doped InP crystals with diameter up to 4-inch have been pulled in drop 10 0 drop -direction under P-rich condition by a rapid P-injection in situ synthesis liquid encapsulated Czochralski (LEC) method. High speed photoluminescence mapping, etch-pit density (EPD) mapping and scanning electron microscopy have been used to characterize the samples of the single crystal ingots. Dislocations and electrical homogeneity of these samples are investigated and compared. By controlling the thermal field and the solid-liquid interface shape, 4-inch low-EPD InP single crystals have been successfully grown by the rapid P-injection synthesis LEC method. The EPD across the wafer of the ingots is less than 5 x 10(4) cm(-2). Cluster defects with a pore center are observed in the P-rich LEC grown InP ingots. These defects are distributed irregularly on a wafer and are surrounded by a high concentration of dislocations. The uniformity of the PL intensity across the wafer is influenced by these defects. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effect of channel surface wettability and temperature gradients on the boiling flow pattern in a single microchannel

The objective of this paper is to investigate the effects of channel surface wettability and temperature gradients on the boiling flow pattern in a single microchannel. The test section consists of a bottom silicon substrate bonded with a top glass cover. Three consecutive parts of an inlet fluid plenum, a central microchannel and an outlet fluid plenum were etched in the silicon substrate. The central microchannel had a width of 800 mu m and a depth of 30 mu m. Acetone liquid was used as the working fluid. High outlet vapor qualities were dealt with here. The flow pattern consists of a fluid triangle (shrinkage of the liquid films) and a connected long liquid rivulet, which is generated in the central microchannel in the timescale of milliseconds. The peculiar flow pattern is formed due to the following reasons: (1) the liquid rivulet tends to have a large contact area with the top hydrophilic channel surface of the glass cover, but a smaller contact area with the bottom silicon hydrophobic surface. (2) The temperature gradient in the chip width direction at the top channel surface of the glass cover not only causes the shrinkage of the liquid films in the central microchannel upstream, but also attracts the liquid rivulet populated near the microchannel centerline. (3) The zigzag pattern is formed due to the competition between the evaporation momentum forces at the vapor-liquid interfaces and the force due to the Marangoni effect. The former causes the rivulet to deviate from the channel centerline and the latter draws the rivulet toward the channel centerline. (4) The temperature gradient along the flow direction in the central microchannel downstream causes the breakup of the rivulet to form isolated droplets there. (5) Liquid stripes inside the upstream fluid triangle were caused by the small capillary number of the liquid film, at which the large surface tension force relative to the viscous force tends to populate the liquid film locally on the top glass cover surface.

Experimental investigation on TBAB clathrate hydrate slurry flows in a horizontal tube: Forced convective heat transfer behaviors

Tetra-n-butyl-ammonium bromide (TBAB) clathrate hydrate slurry (CHS) is one kind of secondary refrigerants, which is promising to be applied into air-conditioning or latent-heat transportation systems as a thermal storage or cold carrying medium for energy saving. It is a solid-liquid two phase mixture which is easy to produce and has high latent heat and good fluidity. In this paper, the heat transfer characteristics of TBAB slurry were investigated in a horizontal stainless steel tube under different solid mass fractions and flow velocities with constant heat flux. One velocity region of weakened heat transfer was found. Moreover, TBAB CHS was treated as a kind of Bingham fluids, and the influences of the solid particles, flow velocity and types of flow on the forced convective heat transfer coefficients of TBAB CHS were investigated. At last, criterial correlations of Nusselt number for laminar and turbulent flows in the form of power function were summarized, and the error with experimental results was within 20%.