PPG - Engenharia Química
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- ItemAcesso aberto (Open Access)Simulação e avaliação de riscos quantitativos de processos na indústria de óleo e gás e definição de critérios para emergências(Universidade Federal de São Paulo, 2024-10-02) Araujo, Diego Paulino de [UNIFESP]; Concha, Viktor Oswaldo Cárdenas [UNIFESP]; Bahú, Juliana Otavia [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/8045444849137135; http://lattes.cnpq.br/0661599261187131; http://lattes.cnpq.br/9057377772303280Vários setores industriais, incluindo nuclear, óleo e gás, química e bioenergia, têm sido palco de catástrofes ao longo dos anos. A importância da segurança é destacada por acidentes notáveis, como o ocorrido em Bhopal em 1984 com a Union Carbide, terminal de armazenamento de petróleo Buncefield, ocorrido em 2005 e na plataforma da estatal PEMEX no Golfo de México com ocorrência em 2023, acidentes esses ocorrido pela falta de gestão de segurança de processo e integridade dos equipamentos. Deste modo, a análise de riscos surge como uma ferramenta na indústria para identificar falhas em operações e processos que podem levar a liberações químicas acidentais, incêndios ou explosões. Desta forma, a análise de risco colabora com as organizações a tomarem decisões para melhorar a segurança e o gerenciamento dos riscos operacionais, enquanto a análise quantitativa de riscos (AQR) permite quantificar esses riscos, auxiliando na tomada de decisões para reduzi-los. Neste contexto, o presente trabalho desenvolveu e aplicou uma metodologia de AQR em um sistema de exportação de gás natural em uma instalação onshore de petróleo. Assim, hipotetizou-se 04 cenários acidentais de grande liberação de gás inflamável, sendo HA01, HA02, HA02A, H02B. O software ALOHA foi utilizado para verificar os alcances dos efeitos físicos e a vulnerabilidade dos cenários selecionados, de modo que 03 dos cenários apresentaram alcances relevantes nos entremuros da instalação. O cenário com maior alcance foi um incêndio em nuvem, com um alcance de 68,0 metros, correspondendo à hipótese acidental HA02A que envolve uma grande liberação de gás natural durante o dia, resultando em 60% de fatalidade, enquanto que para explosões, o alcance foi de 59,0 metros. Com base nos resultados foram desenvolvidos Planos Operacionais de Resposta (POR) para cenários de explosão e incêndio, tais planos embasam recursos materiais e humanos para atendimento dos respectivos sinistros, a fim de corroborar com a prontidão da mitigação dos cenários de explosão e incêndio.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Estudo computacional de recuperação de acetona no processo de produção de fibras de acetato de celulose(Universidade Federal de São Paulo, 2024-07-30) Ruas, Camila Vieira [UNIFESP]; Falleiro, Rafael Mauricio Matricarde [UNIFESP]; Tovar, Laura Plazas [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/5957249756042771; http://lattes.cnpq.br/7264259801951867; http://lattes.cnpq.br/4823538270217800Em determinadas indústrias têxteis a acetona é utilizada como solvente na produção de fibras de acetato de celulose, como não é agregada ao produto, é necessária sua recuperação no final do processo, principalmente por fatores econômicos e ambientais. Com o aumento do apelo por operações mais sustentáveis e utilização responsável de recursos naturais, a busca por processos com desempenho mais eficiente, com menores consumos energéticos e de matéria prima, têm se tornado metas globais em diversos países, principalmente no setor industrial. O presente trabalho realizou um estudo do processo de destilação com modulação de pressão da acetona/água, de uma planta de produção de fibras de acetato de celulose e realizou uma análise de sensibilidade dos principais parâmetros de processos (vazão de vapor, razão de refluxo e pressão das colunas), com objetivo de avaliar o melhor condições operacionais relativo a consumos energéticos e especificações de processo. Como alternativa, é apresentado um estudo de substituição da destilação com modulação de pressão por Extração Líquido-Líquido, utilizando o solvente 3-metil-hexano. Usando o conjunto de parâmetros NRTL-RK no ambiente computacional ASPEN Plus®, o modelo proposto representou satisfatoriamente a operação do sistema, sendo a recuperação de 98,9% de acetona. A análise de sensibilidade do sistema de destilação com modulação de pressão permitiu definir o melhor ponto de operação do processo, definindo conjuntamente pressão, razão de refluxo e vazão de vapor, considerando reduzir o consumo de energia, atingindo uma pureza 97,0% e vazão 3964 kg/h. O sistema de destilação com modulação de pressão conseguiu operar com uma redução de consumo de vapor de 15,6%, quando operado a 4,4 bar na coluna de maior pressão, 1,03 bar na coluna de menor pressão, ajustando as razões de refluxo em 1,75 na coluna de maior pressão e 1,8 na coluna de menor pressão. A simulação do sistema de recuperação de acetona por Extração Líquido-Líquido reportou as correntes de extrato e refinados dentro das especificações da planta (pureza acima de 97% no destilado e acetona menor que 70 ppm na água que retorna ao processo), com recuperação de acetona com pureza acima de 99,4%, utilizando como dados as vazões e concentrações praticadas na destilação com modulação de Pressão. O sistema de Extração Líquido-Líquido é uma alternativa ao sistema de modulação de pressão para separação de água e acetona, porém ainda precisa ser otimizado para obter melhores consumos energéticos.
- ItemEmbargoModelo cinético da produção de acetona-butanol-etanol co-utilizando açúcares mistos e furaldeídos da biorrefinaria de cana-de-açúcar por Clostridium saccharoperbutilacetonicum N1-4(Universidade Federal de São Paulo, 2024-09-30) Oliveira, Roger Assis de [UNIFESP]; Tovar, Laura Plazas [UNIFESP]; Plácido, José [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/5957249756042771; http://lattes.cnpq.br/1249241087342551O biobutanol é considerado um combustível alternativo promissor para substituir o diesel e a gasolina. A produção de butanol é comumente realizada através da fermentação ABE, onde um substrato é convertido em uma mistura de etanol, butanol e acetona pela ação de bactérias do gênero Clostridium spp. Embora o processo seja promissor, ele é caracterizado por baixa eficiência e produtividade. O alto custo da matéria-prima de primeira geração, contribui significativamente para o custo elevado do processo. Assim, é necessário investigar a utilização de matérias-primas de menor custo, como os resíduos agroindustriais da biorrefinaria de cana-de-açúcar. Este trabalho propôs um modelo cinético dinâmico para investigar os efeitos dos açúcares mistos presentes no hidrolisado hemicelulósico e no melaço da cana-de-açúcar, além dos furaldeídos (furfural e HMF) formados durante a hidrólise da hemicelulose, na produção de ABE por C. saccharoperbutylacetonicum N1-4. A análise de sensibilidade de modelos na literatura e do próprio modelo revelou que as reações associadas à produção e consumo de acetil-CoA e butiril-CoA estão relacionadas ao aumento do rendimento de butanol. Os parâmetros cinéticos do modelo foram estimados por métodos determinísticos em uma rotina computacional desenvolvida no Scilab®. Os resultados mostraram que, apesar da forte preferência do microrganismo por açúcares hexoses, a inclusão de até 25% de pentoses não está associada a uma redução significativa na produção de butanol. Além disso, a presença dos furaldeídos perturba principalmente a assimilação dos ácidos acético e butírico e a produção de acetil-CoA e butiril-CoA, atuando como potenciais estimulantes para a produção de solventes. O Modelo infere que a utilização de resíduos agroindustriais como matéria-prima pode tornar o processo de produção de biobutanol mais eficiente e economicamente viável.
- ItemEmbargoDesenvolvimento de membranas porosas de fibroína e aplicação como potencial adsorvente para a remoção de poluentes orgânicos e inorgânicos(Universidade Federal de São Paulo, 2024-06-07) Ottaiano, Gabriel Yoshiaki [UNIFESP]; Moraes, Mariana Agostini de [UNIFESP]; Bertagnolli, Caroline; http://lattes.cnpq.br/8907220747594635; http://lattes.cnpq.br/0644374691728856; http://lattes.cnpq.br/9825769923503091A poluição ambiental preocupa todas as esferas da sociedade contemporânea, podendo atingir os solos, águas e ar, afetando a vida de todos os seres vivos em todos os ambientes. Os compostos poluentes podem ser divididos em duas categorias, os compostos orgânicos e os inorgânicos. A remoção destes poluentes reúne esforços de pesquisadores ao redor do mundo, com foco em processos de tratamento cada vez mais verdes e sustentáveis. A adsorção é uma técnica de tratamento onde os compostos poluentes ficam retidos na superfície do material adsorvente. Um dos materiais mais utilizados atualmente é o carvão ativado, porém a necessidade de tratamento para sua ativação o torna uma opção não tão atraente considerando as necessidades ambientais e ecológicas que estão sendo cada vez mais demandadas pela sociedade. Neste trabalho, objetivou-se o estudo da utilização de membranas de fibroína densas (MD) e porosas (MP) para adsorver compostos poluentes como corantes e metais tóxicos. Foram estudados os corantes azul de metileno e alaranjado de metila e diversos íons metálicos. A adsorção máxima para o azul de metileno foi de 64 mg.g-1 para MD (45 ºC) e 76 mg.g-1 para MP (45 ºC). A membrana porosa também foi capaz de suportar quatro ciclos de adsorção e dessorção mantendo a capacidade de remover até 80% do azul de metileno da solução. Em relação aos metais, as membranas de fibroína foram preferenciais para a adsorção de Cu (II), Pb (II) e Cr (III). A adsorção foi ajustada usando a isoterma de Sips e a capacidade máxima de adsorção para o Cu (II) foi de 25 mg.g-1 (25 ºC). Para a cinética, foram necessários mais de 300 minutos para atingir o equilíbrio de adsorção para a membrana densa e 90 minutos para a membrana porosa para o Cu (II) e Pb (II). As membranas porosas de fibroína tiveram a capacidade de remover os corantes e descolorir o efluente e além de adsorver tão bem como a membrana densa, tem menos etapas de produção e tem potencial para serem utilizadas em sistema contínuo para remoção de poluentes
- ItemEmbargoEstudo das propriedades reológicas do poliuretano à base de polibutadieno líquido hidroxilado(Universidade Federal de São Paulo, 2024-01-29) Petroro, André Luis [UNIFESP]; Bonsanto, Fabiana Perrechil [UNIFESP]; Zawadzki, Sônia Faria [UFPR]; http://lattes.cnpq.br/6449963699520709; http://lattes.cnpq.br/7477537977972865; http://lattes.cnpq.br/6693699744054132Os poliuretanos - PU representam um dos mais versáteis polímeros, amplamente utilizados em diversos setores industriais, como indústrias automotivas, da construção civil, marítimas, aeroespaciais, dentre outras. Estes compostos possuem durabilidade e tenacidade similares aos metais, elasticidade similares a borrachas. São produzidos a partir da reação química de isocianatos e polióis, tais como diisocianato de isoforona - IPDI e polibutadieno líquido hidroxilado - PBLH. Este trabalho teve como objetivo estudar as propriedades reológicas na formação do poliuretano, de forma a avaliar a influência de diferentes parâmetros neste processo. Para a formação do poliuretano foram utilizados polibutadieno líquido hidroxilado - PBLH e diisocianato de isoforona - IPDI em razão de equivalente igual a 1,00, com diferentes concentrações de catalisador dibutil di laurato de estanho - DBTL (0,1, 1,0, 3,0, 5,0, 7,0, 9,0 e 10,0 % m/m). Foi estudada a reação de cura / polimerização do material em condições isotérmicas em diferentes temperaturas (60, 70 e 80 ºC). Com avaliação de parâmetros em função do tempo, tais como, o módulo de elástico - G’ e o módulo de viscoso - G’’, a viscosidade complexa - η*, o logaritmo da viscosidade complexa - ln (η*) e avaliação do espectro mecânico - o módulo de elástico - G’ e o módulo de viscoso - G’’ em função da frequência. Avaliou-se o comportamento térmico das amostras por calorimetria de varredura diferencial - DSC, para a determinação dos valores de temperatura de transição vítrea - Tg de cada amostra. Demostraram que a utilização da concentração de 9,0 % de catalisador apresentou melhores valores, porém, uma descoberta interessante foi a utilização da concentração de 5,0 % de catalisador apresentou resultados similares aos anterior, sendo assim, melhores condições na utilização em reações de polibutadieno líquido hidroxilado - PBLH com o diisocianato de isoforona - IPDI, com catalisador dibutil di laurato de estanho - DBTL nas temperaturas de (60, 70 e 80 ºC).