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Análise e avaliação econômica preliminar das possíveis rotas de recuperação de um solvente industrial
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-11-28) Medeiros, Anna Lívia Queiroz de; Nunes, Andrea Oliveira; https://orcid.org/0000-0003-0021-6621; http://lattes.cnpq.br/7620659413250570; http://lattes.cnpq.br/6204284977158155; Sousa, Magna Angélica dos Santos Bezerra; http://lattes.cnpq.br/0425277527484841; Santiago, Luiz Eduardo Pereira; http://lattes.cnpq.br/8654979200815633
Dentre os inúmeros processos que ocorrem durante a fabricação de embalagens plásticas flexíveis, a impressão é a etapa que utiliza a maior quantidade de produtos químicos. Após cada impressão, as peças das impressoras precisam ser limpas com um solvente orgânico para remover toda a tinta residual e preparar a máquina para a próxima produção. O procedimento de limpeza gera resíduos do tipo classe I perigosos segundo a norma ABNT NBR 10004/2004. Tendo em vista o impacto ambiental e econômico desse processo, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de estudar as possíveis rotas de recuperação do resíduo oriundo da limpeza das máquinas impressoras numa indústria de embalagens, avaliando a eficiência de cada um dos processos a fim de comparar o valor do investimento desses projetos com o potencial de retorno financeiro. Para avaliar a eficiência dos processos de recuperação, alíquotas do resíduo tratado foram analisadas via Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) para determinar a concentração de acetato em cada amostra. Dos métodos avaliados, a destilação e a decantação seguida de filtração atingiram eficiências de, aproximadamente, 58% e 47%, respectivamente. A partir destes resultados e dos dados coletados durante o levantamento de custos, foi simulado o retorno financeiro que a implementação de cada um desses processos poderia trazer para a empresa em estudo. Em seguida, foi realizada uma avaliação econômica preliminar, estimando os custos do projeto de ambos os processos e, com base nesses valores, foi avaliada a viabilidade econômica de cada rota. Para isso, foi calculado o Valor Presente Líquido (VPL) para o período de um ano e os resultados indicaram que a decantação seguida de filtração é economicamente viável, enquanto a destilação não. Apesar disso, é válido aprofundar o estudo de viabilidade técnica de ambas as rotas de recuperação propostas para verificar se a implementação da rota de destilação seria vantajosa a longo prazo, tendo em vista que esse processo têm uma eficiência de recuperação de quase 60% e que tem potencial para de obter produtos de alto valor agregado.
Bomba seringa com operação em regime contínuo e atuação remota via wi-fi
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-04-16) Silva, Alex Dantas da; Oliveira, Jackson Araújo de; Medeiros, Lucas Araújo de; Santiago, Luiz Eduardo Pereira
A Bomba Seringa é uma alternativa de baixo custo para uma bomba de infusão, em processos que envolvem baixa pressão e vazão. Este trabalho objetivou contribuir para o estudo laboratorial de dosagens precisas de líquidos, visando subsidiar experimentos na área química, farmacêutica, alimentícia, veterinária, entre outras. A bomba é controlada através de uma Página Web criada utilizando a linguagem de marcação HTML e sua automação foi desenvolvida utilizando a placa micro controladora ESP8266. para tal, foi utilizado o ambiente de programação Arduino IDE e a linguagem de programação própria baseada em C/C++. A ESP8266 cria um servidor web, que é capaz de receber dados remotamente através de um navegador web e se comunicar instantaneamente com o driver do motor de passo, possibilitando assim o controle da velocidade de rotação do motor e consequentemente a vazão da bomba. Após o processo de montagem e programação da bomba, foi feito o estudo matemático para calibrar e validar valores de controle para diferentes vazões. Adicionalmente, foram feitos testes de segurança, vazão máxima, mínima e ajustado um modelo empírico que correlaciona vazão em relação à velocidade de rotação do motor. Os resultados experimentais descrevem o comportamento da bomba com uma capacidade de vazão que vai de 0 à 12,4mL/mim de água.
Dessulfurização de combustíveis via extração líquido-líquido em microdispositivos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-03-08) Santiago, Luiz Eduardo Pereira; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Padilha, Carlos Eduardo de Araújo; https://orcid.org/0000-0002-9532-3026; http://lattes.cnpq.br/1186888955341616; https://orcid.org/0000-0002-1594-6814; http://lattes.cnpq.br/7400460833577257; http://lattes.cnpq.br/8654979200815633; Jesus, Anderson Alles de; Vitor Sobrinho, Eledir; Ruiz, Juan Alberto Chavez
Métodos convencionais de remoção de compostos sulfurosos apresentam desempenho insatisfatório, principalmente ao tratar compostos aromáticos. De forma a superar essa dificuldade, estudos atuais têm direcionado esforços ao investigar a extração dessulfurativa (EDS) profunda utilizando microdispositivos. Estas unidades são projetadas com canais de tamanho micrométrico, responsáveis por intensificar fenômenos de transferência de calor e massa. Na utilização da EDS, é essencial uma escolha adequada de um solvente extrator e dentre as possibilidades, um excelente candidato é o polietileno glicol (PEG). O presente trabalho estudou o desempenho extrativo oferecido por microdispositivos, assim como aspectos relacionados à intensificação de transferência de massa, adotando como solvente extrator o PEG 300 e o PEG 400 na remoção de dibenzotiofeno. A identificação dos padrões de escoamento foi realizada por colorimetria digital de imagens, sendo possível a estimação mais exata de área interfacial específica e do coeficiente volumétrico de transferência de massa. Os experimentos seguiram uma lógica experimental que permitiu um entendimento a respeito da dessulfurização profunda. Adicionalmente, os fenômenos de transferência de massa envolvidos e a aplicação das melhores condições experimentais em um combustível real foram devidamente mensurados. Os resultados obtidos com combustível modelo foram capazes de alcançar 99.36% de remoção de DBT em 1,0 minuto de tempo de residência, razão volumétrica de 1:1 e com três ciclos multiestágios, em microcanais com 0,5 mm de diâmetro e 1,0 m de comprimento. Ademais, a aplicação das melhores condições em um combustível real resultou na diminuição da concentração total de enxofre de 1642 ppm para 312 ppm, representando uma eficiência extrativa de 81,04%.
Esterificação em meio continuo pressurizado em reator de leito fixo com presença de inertes
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2017-06) Tavares, Joabe Hilário de Oliveira; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Jesus, Anderson Alles de; Santiago, Luiz Eduardo Pereira; Deus, Marcell Santana de
As pesquisas referentes à produção de biodiesel vêm se intensificando ao longo dos anos com o intuito de atender as melhores condições do ponto de vista econômico e ambiental A rota química comumente utilizada para a produção de biodiesel é a transesterificação e esterificação catalítica empregando catalisadores homogêneos (ácidos ou básicos) ou heterogêneos. Apesar disso, essa rota apresenta diversas desvantagens com relação aos valores de conversão como também a separação dos produtos obtidos ao fim do processo, além da alta sensibilidade a impurezas que podem estar presentes nos óleos utilizados. Como alternativa, tem se estudado a produção de biodiesel sob condições supercríticas. A principal vantagem a destacar é a dispensabilidade de uso de catalisadores, o que implica na redução dos custos de separação. O presente trabalho apresenta um estudo da reação de esterificação entre o ácido oleico e etanol em condições supercríticas conduzidas em um reator tubular de forma contínua. Avaliou-se os efeitos da temperatura (300, 350 e 400 °C), tempo de residência (3,23 e 6,46 min) e razão molar (ácido oleico:etanol) (1:1, 1:3, 1:6, 1:10, 1:20, 1:30, 1:40, 1:50, 1:60 e 1:70) na produção de biodiesel a uma condição de pressão de 15 MPa. Nas condições operadas, os efeitos de temperatura e tempo de residência se mostram positivos em todos os casos e se observou um pico de conversão para a razão de 1:6. Também foi feita uma comparação dos valores de conversão obtidos para todas as razões molares a temperatura de 350 °C e pressão de 15MPa, considerando o reator sem e com recheio de inertes (porosidade de 0,38). Nas condições especificadas para temperatura e pressão, tanto com como sem a presença de recheio de inertes, obteve-se valores de conversão superiores a 96%.
Mathematical modeling and simulation of biodiesel production in a semibatch bubble reactor
(American Chemical Society, 2018-08-16) Souza, Domingos Fabiano de Santana; Silva, Maxwell G.; Nobre, Lucas Rafael Pinto; Santiago, Luiz Eduardo Pereira; Deus, Marcell Santana; Jesus, Anderson Alles; Oliveira, Jackson Araújo de
A mathematical model of an isothermal semi-batch bubble reactor has been developed to describe the esterification reaction of free fatty acids with superheated alcohol vapor. The proposed model accounts for the effects of mass transfer followed by chemical reaction in the liquid phase. The fluid physical properties are calculated by published correlations and the partition coefficient of alcohol vapor was estimated based on thermodynamic models of vaporliquid equilibria. Experimental data of acid-catalyzed esterification of oleic acid with superheated ethanol vapor at different conditions of temperature and gas superficial velocities was used to estimate the liquid side mass transfer coefficient and kinetic parameters. The results obtained showed that the model satisfactorily fits the experimental data for all operating conditions and was also able to simulate and predict experimental results for intermediate conditions with a coefficient of determination R2 of 0.987. In addition, the estimated values of the mass transfer coefficient agreed with data reported in literature for gas-liquid reactors
Modelagem e simulação de reatores tubulares com promotor de mistura de inertes
(2018-03-09) Santiago, Luiz Eduardo Pereira; Oliveira, Jackson Araújo de; Souza, Domingos Fabiano de Santana; ; ; ; Ferreira, Sebastião Ribeiro; ; Ruiz, Juan Alberto Chavez;
Os processos contínuos de transesterificação em condições supercríticas utilizando reatores tubulares surgem como uma possível tecnologia que assegurará a produção viável de biodiesel em larga escala. As idiossincrasias deste processo estão relacionadas à dispensabilidade de catalisadores, processos simplificados de separação, uso de óleos de baixa qualidade e o pequeno tempo reacional (quando comparado aos outros processos). Nesta linha de estudos, os recentes avanços demonstram que o uso de leito de inertes (promotores de mistura), mostra-se como uma alternativa factível para um melhor desempenho dos reatores tubulares operando em condições supercríticas. Contudo, a ausência de uma rigorosa análise fenomenológica desse novo Layout por parte da literatura, é uma limitação para o perfeito entendimento do processo e a adequação das condições operacionais a uma região de melhor viabilidade. Assim, o presente trabalho tem como objetivo principal a modelagem e análise do processo de alcoolize de triglicerídeos em condições supercríticas utilizando um reator contínuo recheado com inertes (vidro). Para tanto, as variáveis operacionais escolhidas para o estudo são aquelas tidas como ótimas segundo a literatura vigente, sendo essas: temperatura (300 °C, 350 °C e 400 ºC); vazão volumétrica (0,5 mL/min e 1,0 mL/min) e porosidade do leito (0,42, 0,38 e 0,32). Os dados experimentais foram avaliados na razão molar óleo: álcool de 1:40 e pressão reacional de 15 MPa. Nesta pesquisa, os parâmetros foram estimados com base no método heurístico de otimização denominado Particle Swarm Optimization (PSO). As características fenomenológicas foram analisadas a partir da descrição por um modelo de dispersão em conjunto com a técnica do Falso Transiente. Os resultados obtidos pelo modelo foram capazes de ajustar os dados experimentais com coeficiente de regressão de 0,98. As maiores conversões em ésteres foram obtidas na condição de maior temperatura e menor porosidade.
Modelagem e Simulação de Reatores Tubulares Recheados sob Condições Supercríticas: Influência das Características de Partículas Inertes na Conversão de Triglicerídeos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-11-20) Oliveira, Giovanny Silva de; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Santiago, Luiz Eduardo Pereira
O biodiesel é um combustível renovável que pode ser obtido pela rota de transesterificação catalítica, uma vez que essa rota apresenta metodologia facilmente aplicável, altos índices de rendimento reacional e maior similaridade do produto obtido com o diesel convencional. A transesterificação supercrítica em reatores tubulares, principalmente preenchidos com inertes, mostra-se como uma possível substituta para a rota clássica, pois dispensa a utilização de catalisadores e reduz a quantidade de etapas do processo de produção. Dentre os fatores considerados neste processo, estão o emprego de temperaturas e pressões acima das condições críticas do álcool, as altas razões molares e o material utilizado para recheio do leito. Enquanto as três primeiras variáveis foram amplamente estudadas, a literatura carece de estudos acerca do uso de recheio de inertes, principalmente no que diz respeito ao impacto provocado pelas propriedades térmicas dos materiais inertes empregados no processo. Neste sentido, o presente trabalho busca desenvolver um modelo fenomenológico baseado em balanços de massa e energia para o processo de transesterificação em condições supercríticas a fim de avaliar a influência do material constituinte do leito na conversão de triglicerídeos. As variáveis operacionais escolhidas como fatores de avaliação foram a temperatura (573K, 623K e 673K), a vazão volumétrica (0,5mL/min e 1mL/min), além de utilizar as propriedades térmicas de dois materiais distintos: vidro e aço inoxidável 316. Os dados experimentais de conversão de triglicerídeos que fomentaram o estudo foram retirados da literatura, considerando razão óleo:álcool de 1:40 e 15MPa. O sistema de equações algébrico-diferenciais desenvolvido foi solucionado numericamente aplicando a técnica de Falso Transiente em conjunto com o Método das Linhas, através do software EMSO. Os resultados obtidos apontam que a utilização de materiais com propriedades térmicas distintas apresenta impacto apenas na distribuição de temperatura do leito de partículas, enquanto são irrelevantes no que diz respeito à conversão final de triglicerídeos.
Transesterificação de óleo de soja usando catalisadores heterogêneo e homogêneo em reator micro-ondas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-06-03) Oliveira, Gustavo Guedes de; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Anderson Alles de Jesus; Jesus, Anderson Alles de; Santiago, Luiz Eduardo Pereira
Diante dos vários problemas causados pelo uso constante de derivados de petróleo como combustível, tornou-se necessário buscar alternativas sustentáveis, a fim de minimizar o efeito estufa e os danos causados à natureza. A produção e uso de biodiesel aparece como uma solução viável à substituição do diesel derivado do petróleo. Com o intuito de otimizar o processo de síntese do biodiesel, novas tecnologias vêm sendo testadas, como é o caso da irradiação por micro-ondas, uma forma de aquecimento da reação que vem demonstrando várias vantagens. Assim sendo, esse projeto buscou investigar o processo de transesterificação, o qual é a rota reacional comumente empregada para produção de biodiesel. Nos experimentos feitos durante o projeto, foi utilizado um reator de micro-ondas adaptado para essa reação. Também foram feitos ensaios utilizando-se catalisadores homogêneo (KOH) e heterogêneo (ZnAl2O4). A influência de ambos catalisadores na reação e no rendimento foi comparada. Além disso, diferentes tempos reacionais foram avaliados, com o intuito de investigar seu efeito na reação de transesterificação. Os resultados mostraram que o tipo de catalisador e o tempo de reação influenciam na conversão final.

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