Desarrollo de la ingenieria basica de una planta industrial para extraccion con CO2 liquido. I. Extractores

En base a los resultados obtenidos en una unidad piloto cuyo diseño, montaje y puesta en operación fueron realizados con la finalidad de poder producir el cambio de escala, se dio inicio al proyecto de una planta de producción con características modulares por su flexibilidad operativa en cuanto a capacidad de producción y tipo de materia prima. Se desarrolló la ingeniería conceptual, consistente en la definición de las bases de diseño; las diferentes etapas del proceso, la capacidad de producción a instalar, los rangos de trabajo de las variables operativas, el régimen, la especificación de los materiales de construcción, características de la carga, materiales auxiliares y tipo de instrumentación y control. La ingeniería básica, especificación de equipos y componentes auxiliares, para: alimentación de CO2, bombeo y presurización, acondicionamiento térmico, extracción, separación fluido/extracto, medida y control del caudal, temperatura y presión, se encuentra en una etapa avanzada de ejecución. Se ha comenzado con la ingeniería de detalle de extractores con diferente capacidad.

Hidrogenação de óleo vegetal de colza para a produção de biocombustível líquido

Dissertação apresentada à Universidade Nova de Lisboa,Faculdade de Ciências e Tecnologia para a obtenção do grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Efeito de sistemas de preparo e de cultura na dinâmica da matéria orgânica e na mitigação das emissões de CO2

Neste estudo, ajustou-se um modelo exponencial de primeira ordem aos dados de carbono orgânico (CO) e N total (NT) do solo, do 5º e 9º ano de um experimento instalado em um Podzólico Vermelho-Escuro, em Eldorado do Sul (RS). Determinaram-se os parâmetros da dinâmica da matéria orgânica e simularam-se os estoques de CO e NT do solo em três sistemas de preparo (convencional-PC, reduzido-PR e plantio direto-PD) e três sistemas de cultura (aveia/milho-A/M, aveia + ervilhaca/milho-A + E/M e aveia + ervilhaca/milho + caupi A + E/M + C). A taxa de decomposição da matéria orgânica do solo diminuiu de 0,054 ano-1, no sistema com lavração e gradagem (PC), para 0,039 ano-1, no solo escarificado (PR), e 0,029 ano-1, no solo não revolvido (PD). Estimou-se que os estoques de CO e NT do solo em 1990 (30,78 Mg ha-1 e 2.200 kg ha-1) diminuirão para 16,11 Mg ha-1 e 1.396 kg ha-1 na combinação PC - A/M. Por sua vez, no sistema PD - A + E/M + C, os estoques de CO e NT do solo em 1990 (32,52 Mg ha-1 e 2.690 Mg ha-1) tenderão a aumentar a estoques estáveis de 54,83 Mg ha-1 e 7.966 kg ha-1, respectivamente. Os sistemas de manejo sem revolvimento do solo e alto aporte de resíduos apresentaram efeito positivo na mitigação das emissões de CO2. Enquanto o sistema PC-A/M apresentou um efluxo líquido (emitido pelo solo > fixado pelas culturas por fotossíntese) de 2,08 Mg CO2 ha-1 para atmosfera no ano de 1994, o sistema PD - A + E/M + C mostrou um influxo líquido (emitido pelo solo < fixado pelas culturas) de CO2 de 1,79 Mg ha-1 ano-1. Atingidos os estoques estáveis de CO no solo estimados pelo modelo, o solo no sistema PD - A + E/M + C terá seqüestrado aproximadamente 142 Mg CO2 ha-1, em comparação ao sistema PC-A/M.

ANÁLISE TERMODINÂMICA DA DESTERPENAÇÃO DO ÓLEO DA CASCA DE LARANJA COM CO2 SUPERCRÍTICO A PARTIR DE UMA MISTURA SINTÉTICA

O projeto do processo de desterpenação do óleo da casca de laranja com CO2 supercrítico exige o bom conhecimento do comportamento de fases da mistura envolvida. Neste trabalho, faz-se uma análise termodinâmica preliminar desse processo, calculando-se a seletividade a partir da modelagem do equilíbrio líquido-vapor (ELV) para o sistema CO2-limoneno-linalol, com base em dados ternários medidos recentemente. Utilizou-se uma modificação da equação de Peng-Robinson e, com dados binários de ELV, avaliou-se a sua capacidade preditiva considerando-se 2 aspectos: a predição do equilíbrio a uma certa temperatura usando-se os parâmetros estimados em outra temperatura e a predição do comportamento de fases do sistema ternário com os parâmetros estimados dos sistemas binários. Foram determinados também os parâmetros de interação entre limoneno e linalol a partir dos dados experimentais do ternário.

Determinação de dados de equilíbrio líquido-vapor a altas pressões para sistemas de hidrocarbonetos assimétricos

Crude oil is a complex liquid mixture of organic and inorganic compounds that are dominated by hydrocarbons. It is a mixture of alkanes from the simplest to more complex aromatic compounds that are present derivatives such as gasoline, diesel, alcohol, kerosene, naphtha, etc.. These derivatives are extracted from any oil, however, only with a very high quality, in other words, when the content of hydrocarbons of low molecular weight is high means that production of these compounds is feasible. The American Petroleum Institute (API) developed a classification system for the various types of oil. In Brazil, the quality of most of the oil taken from wells is very low, so it is necessary to generate new technology to develop best practices for refining in order to produce petroleum products of higher commercial value. Therefore, it is necessary to study the thermodynamic equilibrium properties of its derivative compounds of interest. This dissertation aims to determine vapor-liquid equilibrium (VLE) data for the systems Phenilcyclohexane - CO2, and Cyclohexane - Phenilcyclohexane - CO2 at high pressure and temperatures between 30 to 70oC. Furthermore, comparisons between measured VLE experimental data from this work and from the literature in relation to the Peng- Robinson molecular thermodynamic model, using a simulation program SPECS IVCSEP v5.60 and two adjustable interaction parameters, have been performed for modeling and simulation purposes. Finally, the developed apparatus for determination of phase equilibrium data at high pressures is presented

Síntese, caracterização e modificação de superfícies de sílicas mesoporosas ordenadas para captura de CO2

Processos como a purificação do metano (CH4) e a produção de hidrogênio gasoso (H2) envolvem etapas de separação de CO2. Atualmente, etanolaminas como monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA), metildietanolamina (MDEA) e trietanolamina (TEA) são as substâncias mais utilizadas no processo de separação/captura de CO2 em processos industriais. Entretanto, o uso destas substâncias apresenta alguns inconvenientes devido à alta volatilidade, dificuldade de se trabalhar com material líquido, também ao alto gasto energético envolvido das etapas de regeneração e à baixa estabilidade térmica e química. Com base nessa problemática, esse trabalho teve por objetivo a síntese de um tipo de sílica mesoporosa altamente ordenada (SBA-15) de modo a utilizá-la no processo de captura de CO2. O trabalho foi dividido em quatro etapas experimentais que envolveram a síntese da SBA-15, o estudo do comportamento térmico de algumas etanolaminas livres, síntese e caracterização de materiais adsorventes preparados a partir de incorporação de etanolaminas à SBA-15 e estudo da eficiência de captura de CO2 por esses materiais. Novas alternativas de síntese da SBA-15 foram estudadas neste trabalho, visando aperfeiçoar as propriedades texturais do material produzido. Tais alternativas são baseadas na remoção do surfatante, utilizado como molde na síntese da sílica mesoporosa, por meio da extração por Soxhlet, utilizando diferentes solventes. O processo contribuiu para melhorar as propriedades do material obtido, evitando o encolhimento da estrutura que pode ser ocasionado durante a etapa de calcinação. Por meio de técnicas como TG/DTG, DSC, FTIR e Análise Elementar de C, H e N foi realizada a caracterização físico-química e termoanalítica da MEA, DEA, MDEA e TEA, visando melhor conhecer as características destas substâncias. Estudos cinéticos baseados nos métodos termogravimétricos isotérmicos e não isotérmicos (Método de Ozawa) foram realizados, permitindo a determinação de parâmetros cinéticos envolvidos nas etapas de volatilização/decomposição térmica das etanolaminas. Além das técnicas acima mencionadas, MEV, MET, SAXS e Medidas de Adsorção de N2 foram utilizadas na caraterização da SBA-15 antes e após a incorporação das etanolaminas. Dentre as etanolaminas estudadas, a TEA apresentou maior estabilidade térmica, entretanto, devido ao seu maior impedimento estérico, é a etanolamina que apresenta menor afinidade com o CO2. Diferentemente das demais etanolaminas estudadas, a decomposição térmica da DEA envolve uma reação intramolecular, levando a formação de MEA e óxido de etileno. A incorporação destes materiais à SBA-15 aumentou a estabilidade térmica das etanolaminas, uma vez que parte do material permanece dentro dos poros da sílica. Os ensaios de adsorção de CO2 mostraram que a incorporação da MEA à SBA-15 catalisou o processo de decomposição térmica da mesma. A MDEA foi a etanolamina que apresentou maior poder de captura de CO2 e sua estabilidade térmica foi consideravelmente aumentada quando a mesma foi incorporada à SBA-15, aumentando também seu potencial de captura de CO2.

Estudo do processo de absorção e dessorção de CO2 na solução aquosa de metildietanolamina e piperazina.

Estudou-se o processo de absorção e dessorção de CO2 em solução aquosa da mistura de metildietanolamina (MDEA) e piperazina (PZ). Os ensaios de absorção foram realizados numa coluna de parede molhada com promotor de película, e, os ensaios de dessorção num sistema de semibatelada, ambos em escala de laboratório. Os testes experimentais de absorção foram realizados a 298 K e pressão atmosférica, com vazão de gás (CO2 e ar atmosférico) de 2,2.10-4 m3 s-1 e as seguintes vazões de líquido: 1,0.10-6; 1,3.10-6 e 1,7.10-6 m3 s-1. O sistema de absorção foi caracterizado através da determinação da área interfacial, a, o coeficiente volumétrico de transferência de massa, kGa, e o coeficiente volumétrico global médio de transferência de massa, KGa. No caso dos ensaios de dessorção, estes foram realizados nas temperaturas de 353, 363 e 368 K, onde empregou-se uma solução carbonatada de 10% PZ-20% MDEA e uma corrente de ar atmosférico nas vazões de 1,1.10-5 m3 s-1 e 2,7.10-5 m3 s-1. Este sistema foi caracterizado através da determinação do coeficiente volumétrico global de transferência de massa, KLa. Os resultados experimentais da área interfacial mostram que este é função da vazão do líquido, sugerindo uma maior área de irrigação como o aumento desta, onde teve-se uma maior área de transferência de massa. O resultado do parâmetro, KGa, indica uma dependência da vazão de líquido, a qual está associada à variação da área interfacial e à dependência do parâmetro KG com o perfil das concentrações da MDEA e PZ ao longo da coluna. A partir da teoria do duplo filme e pelo conhecimento dos parâmetros KGa, a e kGa, estimou-se um parâmetro cinético-difusivo associado à fase líquida, (( ) ) . Os resultados experimentais mostram que esse parâmetro varia pouco com a vazão de líquido, indicando tratar-se de um processo independente da hidrodinâmica do líquido, característico de sistemas com reação rápida. A concentração das aminas e carbamatos, nos ensaios de absorção e dessorção, foi determinada através dos modelos de calibração obtidas pela técnica de espectroscopia no infravermelho. Nos ensaios de absorção, foram observados que a concentração de PZ teve uma variação considerável (4 a 5% massa massa-1), entanto que a de MDEA variou pouco (0,3 a 0,5% massa massa-1), sugerindo que o processo de absorção de CO2 na mistura MDEA-PZ é controlado principalmente pela PZ, e supõe-se que a MDEA tem um papel de receptor de prótons procedentes da reação entre a PZ e o CO2. Nos ensaios de dessorção, observou-se que esse processo é afetado pela temperatura, sendo que, em temperaturas perto da ebulição (372 K), a taxa de dessorção de CO2 é maior do que em temperaturas menores, em certa forma é devido à dependência da velocidade de reação química com a temperatura. Os resultados do parâmetro KLa indicam que este diminui em função da concentração de carbamato de PZ (por exemplo, na temperatura de 368 K, de 7,5.10-4 a 1,0.10-4 s-1), devido a que este componente é decomposto em altas temperaturas gerando o CO2 e as aminas, sugerindo uma diminuição na velocidade de dessorção de CO2. Assim também, os resultados experimentais do parâmetro KLa indicam que este aumenta ligeiramente com a vazão do gás.

Modelagem aplicada ao processo de biofixação de CO2 por microalgas

A fixação biológica de dióxido de carbono por microalgas é considerada a melhor forma de fixar CO2. Dentre os microrganismos utilizados destaca-se Spirulina platensis devido às suas altas taxas de fixação de CO2 e variedade de aplicações da biomassa gerada. A aplicação de modelos e simulações pode auxiliar na previsão de custos e na escolha das condições ideais de cultivo. Este trabalho teve como objetivo etsabelecer um modelo cinético no qual a iluminância é o fator limitante para o crescimento da microalga Spirulina platensis. A fim de validar o modelo proposto foi utilizada a microalga S. platensis, cultivada em meio Zarrouk modificado (NaHCO3 1,0 g.L-1 ), em biorreator aberto tipo raceway de 200L, mantido a 30°C, sob iluminação natural. A concentração celular variou de 0,19 a 0,34 g.L-1 e a velocidade específica de crescimento celular obtida a partir da regressão exponencial das curvas de crescimento de cada período iluminado variou de 0,55 a 0,59 d-1 . O modelo proposto gerou dados estimados satisfatórios (r2 =0,97). De acordo com os dados obtidos 16,2% da biomassa é consumida durante o período não iluminado.

Separation Of Glycosidic Catiomers By Twim-ms Using Co2 As A Drift Gas.

Traveling wave ion mobility mass spectrometry (TWIM-MS) is shown to be able to separate and characterize several isomeric forms of diterpene glycosides stevioside (Stv) and rebaudioside A (RebA) that are cationized by Na(+) and K(+) at different sites. Determination and characterization of these coexisting isomeric species, herein termed catiomers, arising from cationization at different and highly competitive coordinating sites, is particularly challenging for glycosides. To achieve this goal, the advantage of using CO2 as a more massive and polarizable drift gas, over N2 , was demonstrated. Post-TWIM-MS/MS experiments were used to confirm the separation. Optimization of the possible geometries and cross-sectional calculations for mobility peak assignments were also performed. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.

Supercritical CO2 recovery of caffeine from green coffee oil: new experimental solubility data and modeling

The caffeine solubility in supercritical CO2 was studied by assessing the effects of pressure and temperature on the extraction of green coffee oil (GCO). The Peng-Robinson¹ equation of state was used to correlate the solubility of caffeine with a thermodynamic model and two mixing rules were evaluated: the classical mixing rule of van der Waals with two adjustable parameters (PR-VDW) and a density dependent one, proposed by Mohamed and Holder² with two (PR-MH, two parameters adjusted to the attractive term) and three (PR-MH3 two parameters adjusted to the attractive and one to the repulsive term) adjustable parameters. The best results were obtained with the mixing rule of Mohamed and Holder² with three parameters.

Uma revisão sobre o efeito Toms: o fenômeno onde macromoléculas atenuam a turbulência em um líquido

It is very well known that the addition of polymers to a liquid increases the shear viscosity of the solution. In other words, the polymer increases the dissipation of the flow energy. Contrarily, in turbulent flow, some particular macromolecules in very low concentration are able to produce large attenuation in the turbulence and thus, decreasing the dissipation of the energy. This article present a brief revision about macroscopic and molecular models used to explain this dynamic effect. Some of the experimental techniques used to quantify the attenuation of the turbulence and the main active substances are also discussed.

Avaliação citométrica dos adipócitos localizados no tecido subcutâneo da parede anterior do abdome após infiltração percutânea de CO2

OBJETIVO: Avaliar os efeitos da infiltração de dióxido de carbono em adipócitos presentes na parede abdominal. MÉTODOS: Quinze voluntárias foram submetidas a sessões de infusão de CO2 durante três semanas consecutivas (duas sessões por semana com intervalos de dois a três dias entre cada sessão). O volume de gás carbônico infundido por sessão, em pontos previamente demarcados, foi sempre calculado com base na superfície da área a ser tratada, com volume infundido fixo de 250 mL/100cm² de superfície tratada. Os pontos de infiltração foram demarcados respeitando-se o limite eqüidistante 2cm entre eles. Em cada ponto se injetou 10mL, por sessão, com fluxo de 80mL/min. Foram colhidos fragmentos de tecido celular subcutâneo da parede abdominal anterior antes e após o tratamento. O número e as alterações histomorfológicas dos adipócitos (diâmetro médio, perímetro, comprimento, largura e número de adipócitos por campos de observação) foram mensurados por citometria computadorizada. Os resultados foram analisados com o teste t de Student pareado, adotando-se nível de significância de 5% (p<0,05). RESULTADOS: Encontrou-se redução significativa no número de adipócitos da parede abdominal e na área, diâmetro, perímetro, comprimento e largura após o uso da hipercapnia (p=0,0001). CONCLUSÃO: A infiltração percutânea de CO2 reduz a população e modifica a morfologia dos adipócitos presentes na parede abdominal anterior.

Effect of CO2 and 1-octen-3-ol attractants for estimating species richness and the abundance of diurnal mosquitoes in the southeastern Atlantic forest, Brazil

Studies have shown that both carbon dioxide (CO2) and octenol (1-octen-3-ol) are effective attractants for mosquitoes. The objective of the present study was to evaluate the attractiveness of 1-octen-3-ol and CO2 for diurnal mosquitoes in the southeastern Atlantic forest. A Latin square experimental design was employed with four treatments: CDC-light trap (CDC-LT), CDC-LT and 1-octen-3-ol, CDC-LT and CO2 and CDC-LT with 1-octen-3-ol and CO2. Results demonstrated that both CDC-CO2 and CDC-CO2-1-octen-3-ol captured a greater number of mosquito species and specimens compared to CDC-1-octen-3-ol; CDC-LT was used as the control. Interestingly, Anopheles (Kerteszia) sp. was generally attracted to 1-octen-3-ol, whereas Aedes serratus was the most abundant species in all Latin square collections. This species was recently shown to be competent to transmit the yellow fever virus and may therefore play a role as a disease vector in rural areas of Brazil.

New prediction methods for CO2 evaporation inside tubes: Part I - A two-phase flow pattern map and a flow pattern based phenomenological model for two-phase flow frictional pressure drops

An updated flow pattern map was developed for CO2 on the basis of the previous Cheng-Ribatski-Wojtan-Thome CO2 flow pattern map [1,2] to extend the flow pattern map to a wider range of conditions. A new annular flow to dryout transition (A-D) and a new dryout to mist flow transition (D-M) were proposed here. In addition, a bubbly flow region which generally occurs at high mass velocities and low vapor qualities was added to the updated flow pattern map. The updated flow pattern map is applicable to a much wider range of conditions: tube diameters from 0.6 to 10 mm, mass velocities from 50 to 1500 kg/m(2) s, heat fluxes from 1.8 to 46 kW/m(2) and saturation temperatures from -28 to +25 degrees C (reduced pressures from 0.21 to 0.87). The updated flow pattern map was compared to independent experimental data of flow patterns for CO2 in the literature and it predicts the flow patterns well. Then, a database of CO2 two-phase flow pressure drop results from the literature was set up and the database was compared to the leading empirical pressure drop models: the correlations by Chisholm [3], Friedel [4], Gronnerud [5] and Muller-Steinhagen and Heck [6], a modified Chisholm correlation by Yoon et al. [7] and the flow pattern based model of Moreno Quiben and Thome [8-10]. None of these models was able to predict the CO2 pressure drop data well. Therefore, a new flow pattern based phenomenological model of two-phase flow frictional pressure drop for CO2 was developed by modifying the model of Moreno Quiben and Thome using the updated flow pattern map in this study and it predicts the CO2 pressure drop database quite well overall. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

New prediction methods for CO2 evaporation inside tubes: Part II - An updated general flow boiling heat transfer model based on flow patterns

Corresponding to the updated flow pattern map presented in Part I of this study, an updated general flow pattern based flow boiling heat transfer model was developed for CO2 using the Cheng-Ribatski-Wojtan-Thome [L. Cheng, G. Ribatski, L. Wojtan, J.R. Thome, New flow boiling heat transfer model and flow pattern map for carbon dioxide evaporating inside horizontal tubes, Int. J. Heat Mass Transfer 49 (2006) 4082-4094; L. Cheng, G. Ribatski, L. Wojtan, J.R. Thome, Erratum to: ""New flow boiling heat transfer model and flow pattern map for carbon dioxide evaporating inside tubes"" [Heat Mass Transfer 49 (21-22) (2006) 4082-4094], Int. J. Heat Mass Transfer 50 (2007) 391] flow boiling heat transfer model as the starting basis. The flow boiling heat transfer correlation in the dryout region was updated. In addition, a new mist flow heat transfer correlation for CO2 was developed based on the CO2 data and a heat transfer method for bubbly flow was proposed for completeness sake. The updated general flow boiling heat transfer model for CO2 covers all flow regimes and is applicable to a wider range of conditions for horizontal tubes: tube diameters from 0.6 to 10 mm, mass velocities from 50 to 1500 kg/m(2) s, heat fluxes from 1.8 to 46 kW/m(2) and saturation temperatures from -28 to 25 degrees C (reduced pressures from 0.21 to 0.87). The updated general flow boiling heat transfer model was compared to a new experimental database which contains 1124 data points (790 more than that in the previous model [Cheng et al., 2006, 2007]) in this study. Good agreement between the predicted and experimental data was found in general with 71.4% of the entire database and 83.2% of the database without the dryout and mist flow data predicted within +/-30%. However, the predictions for the dryout and mist flow regions were less satisfactory due to the limited number of data points, the higher inaccuracy in such data, scatter in some data sets ranging up to 40%, significant discrepancies from one experimental study to another and the difficulties associated with predicting the inception and completion of dryout around the perimeter of the horizontal tubes. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.