118 research outputs found

    Estudo comparativo da produção de bicarbonato de sódio em diferentes rotas por meio de modelagem, simulação e otimização de processos

    No full text
    Orientador: Prof. Dr. Sérgio Henrique Bernardo de FariaCoorientador: Prof. Dr. Lucas Bonfim RochaDissertação (mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual de Maringá, 2021RESUMO: O uso de dióxido de carbono como matéria-prima para a fabricação de produtos industriais tem sido um dos esforços mais promissores em relação à mitigação dos impactos da sociedade humana no ambiente. Neste contexto, a carbonatação mineral para produção de carbonatos é de interesse especial, uma vez que estes produtos contribuem para estratégias de produção mais limpas. Dentre estas opções, o bicarbonato de sódio se mostra um produto versátil e com elevada demanda. Este trabalho busca expandir o conhecimento acerca desta abordagem, analisando as rotas produtivas deste componente, como os convencionais processos de carbonatação de barrilha e o processo Solvay, e também com interesse particular na carbonatação do sulfato de sódio, rota esta que ainda foi pouco estudada pela literatura. Assim, é realizado um estudo inicial deste último processo, desenvolvendo diagramas que auxiliem na melhor compreensão do seu uso para escalas industriais. O que se observa é que os melhores rendimentos (cerca de 62,3% em massa) acontecem em torno de uma Razão A/S molar de 0,85. Em seguida, uma metodologia de design e otimização de processos é utilizada para comparar as três rotas produtivas em relação a múltiplos critérios. Os resultados indicam que, nas condições ótimas de operação para cada rota, a carbonatação de barrilha apresenta a melhor lucratividade (USD 0,2278/kg de produto), enquanto o processo Solvay e a carbonatação de sulfato de sódio podem ser rotas competitivas quando as condições de mercado forem favoráveis, a depender da formação de produtos secundáriosABSTRACT:The use of carbon dioxide as a feedstock for generating industrial products has been one of the most promising efforts for mitigating the impacts of human society on the environment. In this context, mineral carbonation to produce carbonates is of particular interest, as these products contribute for cleaner production strategies. Among the options, sodium bicarbonate stands out as a versatile and highly demanded compound. This work aims to further expand the knowledge regarding this approach, analyzing the productive routes of this compound, such as the conventional processes of soda ash carbonation and the Solvay process, and also with particular interest in sodium sulfate carbonation, an alternative route that still lacks studies about its capabilities. Thus, an initial study of this last process is carried out, developing diagrams that provide a better comprehension about its use for industrial scales. What is observed is that the best yields (around 62,3% in mass) happen around the A/S molar ratio of 0,85. Then, a methodology for the design and optimization of processes is utilized in order to compare the three productive routes regarding multiple criteria. Results indicate that, at the optimal operating conditions for each route, soda ash carbonation shows the best profitability (USD 0.2278/kg of product), while the Solvay process and sodium sulfate carbonation may show up as competitive routes when market conditions are favorable, depending on the formation of secondary productsxiv, 85, [3] f. : il. (algumas color.)

    Análise multicritério do processo de produção de solketal a partir do glicerol

    No full text
    Orientador: Prof.ª Dr.ª Caliane Bastos Borba CostaCoorientador: Prof. Dr. Lucas Bonfim RochaDissertação (mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual de Maringá, 2024RESUMO: A reação de cetalização é uma alternativa promissora para o consumo e valorização das grandes quantias de glicerol geradas na cadeia de suprimentos do biodiesel. No entanto, os estudos referentes à otimização e análise econômica desse processo em escala industrial são limitados. Nesse contexto, este estudo tem como objetivo a modelagem, validação, simulação, otimização e análise de viabilidade técnico-econômica da produção de solketal como uma alternativa de reuso e valorização do glicerol. Um modelo cinético pseudo-homogêneo reversível foi ajustado a dados cinéticos da reação de cetalização, por meio de um algoritmo em linguagem Python. Para a validação da metodologia da simulação, um processo para a seção reativa do processo foi sintetizado no simulador Aspen Plus® V12.1 e os resultados obtidos foram comparados com a literatura. O processo completo de produção de solketal foi otimizado vinculando o Aspen Plus® com o software MATLAB, frente a três cenários distintos. Por fim, a viabilidade econômica do processo foi avaliada frente a diversos cenários de mercado. Após a etapa de otimização, observou-se que as estratégias de maximização do rendimento de solketal ou restrição da conversão de glicerol por passe no reator em valor superior a 80%, resultavam em elevados custos de utilidade e emissão de CO2 equivalente, indicando condições menos favoráveis. Os casos de estudo com conversão de glicerol por passe no reator de 70%, que objetivavam a minimização da emissão de CO2 ou minimização do custo de utilidades resultaram em processos com melhores indicadores de processo. A análise econômica mostrou que o preço mínimo de venda de solketal para que o processo simulado para processamento de 5,149 m³/h de glicerol seja rentável encontra-se no intervalo de 1.847,29 – 1.966,27 US/t.Osresultadosobtidosindicamqueametodologiaadotadaparaaetapadeotimizac\ca~ofoibeneˊficaparaoaumentodarentabilidadedaplantasimulada,dadoqueamaiorpartedoscenaˊriosecono^micosavaliadosfoiviaˊvelseumprec\codevendadesolketaldeaproximadamente1.920US/t. Os resultados obtidos indicam que a metodologia adotada para a etapa de otimização foi benéfica para o aumento da rentabilidade da planta simulada, dado que a maior parte dos cenários econômicos avaliados foi viável se um preço de venda de solketal de aproximadamente 1.920 US/t for considerado, o que corresponde a um valor inferior ao preço de venda desse produto praticado no mercado atualmenteABSTRACT: The ketalization reaction is a promising alternative for the consumption and valorization of the large amounts of glycerol generated in the biodiesel chain. However, studies on the optimization and economic analysis of this process on an industrial scale are limited. In this context, this study aims to model, validate, simulate, optimize, and analyze the technical and economic viability of solketal production as an alternative for the reuse and recovery of glycerol. A reversible pseudo-homogeneous kinetic model was fitted to the kinetic data of the ketalization reaction using a Python algorithm. To validate the simulation methodology, a flowsheet for the reactive section of the process was developed in the Aspen Plus® V. 12.1 simulator, and the results obtained were compared with the literature. The complete solketal production process was optimized by linking Aspen Plus® with MATLAB software in three different scenarios. Finally, the economic feasibility of the process was assessed against various economic scenarios. After the optimization step, it was observed that the strategies of maximizing solketal yield or restricting the single-pass glycerol conversion in the reactor to more than 80% resulted in high utility costs and CO2 equivalent emissions, indicating less favorable conditions. The case studies with glycerol conversion per pass in the reactor of 70%, which aimed to minimize CO2 emissions or minimize utility costs, resulted in processes with better process indicators. The economic analysis showed that the minimum selling price of solketal for the simulated process for processing 5.149 m³/h of glycerol to be profitable is in the range of 1,847.29 – 1,966.27 US/t.Theresultsobtainedindicatethatthemethodologyadoptedfortheoptimizationstagewasbeneficialforincreasingtheprofitabilityofthesimulatedplant,giventhatmostoftheeconomicscenariosevaluatedwereviableifasolketalsalepriceofapproximately1,920US/t. The results obtained indicate that the methodology adopted for the optimization stage was beneficial for increasing the profitability of the simulated plant, given that most of the economic scenarios evaluated were viable if a solketal sale price of approximately 1,920 US/t was considered, which corresponds to a value lower than the sale price of this product on the market107 f. : il. (algumas color.)

    Direitos Humanos e Migrantes no pensamento político-internacional de Javier de Lucas

    No full text
    A presente dissertação discute o desafio migratório e de refugiados como fenómeno global, evidenciando a resposta dada pela União Europeia, à luz do pensamento político internacional de Javier de Lucas. Aborda as violações dos direitos humanos que os indivíduos enfrentam durante o processo migratório, como detenção, injusta, exploração e discriminação. A pesquisa examina os deveres legais e éticos da União Europeia em relação aos direitos dos migrantes e propõe recomendações para garantir a proteção adequada desses direitos. Desta forma, analisa-se a relação entre os direitos humanos e a questão da migração com observação da atuação da Europa nesse contexto tendo como base e referência a perspetiva de Javier de Lucas, autor contemporâneo e ativista dos direitos humanos. A dissertação enfatiza a necessidade de uma ação mais coerente e responsável por parte da Europa no que concerne aos direitos humanos dos migrantes e Javier de Lucas propõe que a abordagem da migração seja assente na solidariedade, respeito aos direitos humanos e na procura por soluções equitativas e sustentáveis para a situação dos migrantes. Destaca-se a importância de uma resposta universal direcionada para esse desafio, para que se possa garantir a dignidade e os direitos de todos os indivíduos; - Human Rights and Migrants in the Javier de Lucas political and international thought ABSTRACT: This dissertation discusses the migratory and refugee challenge as a global phenomenon, analyzing the challenges and obstacles these people face when trying to achieve better living conditions, and highlighting the response given by the European Union, in the light of Javier de Lucas' international-political thinking. It addresses the human rights violations that individuals face during the migration process, such as detention, unfairness, exploitation, and discrimination. The research examines the European Union's legal and ethical duties in relation to the rights of migrants and proposes recommendations to ensure the adequate protection of these rights. In this way, the relationship between human rights and the issue of migration is analysed, with an observation of Europe's actions in this context, based on the perspective of Javier de Lucas, a contemporary author and human rights activist. The dissertation emphasizes the need for more coherent and responsible action on the part of Europe regarding the human rights of migrants and Javier de Lucas proposes that the approach to migration should be based on solidarity, respect for human rights and the search for equitable and sustainable solutions to the situation of migrants. The importance of a universal response to this challenge is highlighted, so that the dignity and rights of all individuals can be guaranteed

    Síntese e otimização de redes de troca de calor e trabalho

    No full text
    Orientador: Prof. Dr. Mauro Antonio da Silva Sá RavagnaniCoorientadora: Prof.ª Dr.ª Caliane Bastos Borba CostaDissertação (mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual de Maringá, 2019O aumento do consumo mundial de energia, somado ao fato da matriz energética no mundo ser majoritariamente formada por fontes não renováveis de energia, tem intensificado pesquisas que visem mitigar esse problema. O setor econômico que mais consome energia é o industrial. Então, para diminuir o consumo mundial de energia faz-se necessário aumentar a eficiência energética dos processos industriais. Nesses processos, as formas de energia mais frequentes são o calor e o trabalho, utilizados para aquecer, resfriar, comprimir e expandir correntes de processo. Assim, por meio da integração simultânea de calor e trabalho é possível fazer melhor uso dessas diferentes formas de energia e, portanto, reduzir o consumo de fontes externas de energia nas indústrias. A simultaneidade dessa integração é devida a interação do calor com o trabalho nas tarefas de compressão e expansão de correntes gasosas, uma vez que a temperatura dessas correntes varia significativamente no processo de mudança de pressão. Logo, a intenção dessa integração de processos é sintetizar redes de troca de calor e trabalho (RTCT) que satisfaçam as demandas de processo de compressão, expansão, aquecimento e resfriamento, aproveitando energia do próprio processo. Nesse contexto, esta dissertação teve como objetivo desenvolver uma nova metodologia de síntese e otimização de RTCT com mínimos custos de capital e de operação, usando programação matemática baseada em superestrutura. Para tanto, foi desenvolvida uma nova superestrutura para a representação da RTCT e um modelo sequencial de otimização com a formulação de um problema de programação não-linear mista inteira (MINLP). Além disso, desenvolveu-se o uso de substituição de variáveis e de otimização em terceiro nível como estratégias de redução de graus de liberdade e consequente redução das variáveis de decisão do problema. Para a solução do MINLP, uma técnica de otimização meta-heurística em dois níveis foi desenvolvida, empregando Simulated Annealing para o problema combinatório e Particle Swarm Optimization para o problema de programação não-linear. A validação da nova metodologia foi feita por sua aplicação a três estudos de caso, com duas, cinco e seis correntes de processo. A economia gerada com as RTCT obtidas por essa metodologia supera os melhores resultados reportados na literatura em faixa de 0,6 a 7,2 %. Conclui-se que tanto a superestrutura desenvolvida como a formulação do problema MINLP visando reduzir o número total de variáveis de decisão são eficazes na síntese e otimização de RTCTBoth the increasing global energy consumption and the global energy matrix being mainly composed by non-renewable energy sources intensify research to mitigate this problem. The economic sector that consumes the most energy globally is the industry. Therefore, improving industrial processes energy efficiency is one way to diminish energy consumption worldwide. The most frequent energy available in industrial processes is heat and work that are used respectively for heating, cooling, compressing, and expanding process streams. Thus, the simultaneous heat and work integration is a mean of avoiding energy waste that results in reducing external energy sources consumption. The simultaneity of this integration is due to the heat and work interaction in compression and expansion of gaseous streams, once the temperature of gaseous streams varies with pressure change. The goal of this process integration is to determine work and heat exchange networks (WHEN) that perform industrial demands for compression, expansion, heating, and cooling with energy from within the process. In this context, the objective of present dissertation was to develop and implement a new methodology of synthesis and optimization of WHEN with minimum capital and operational costs using superstructure based mathematical programming. This methodology included a new WHEN superstructure and a sequential optimization model that has formulation of a mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problem. Also, it included strategies of changes of variables and third-level optimization to reduce degrees of freedom and consequently the number of decision variables. For the MINLP solution approach a two-level meta-heuristic optimization method was developed, in which Simulated Annealing was used in combinatorial problem and Particle Swarm Optimization for the non-linear programming problem. For the sake of validation, this methodology was applied to three case studies that contained two, five, and six process streams. The WHENs economic savings obtained with this methodology overcame results reported in the literature from 0.6 to 7.2 %. Therefore, it is possible to conclude that both the new superstructure and its decision variables reduced MINLP model were efficient in the synthesis and optimization of WHEN92 f. : il. (algumas col.)

    Análise e otimização exergoeconômica de um sistema de destilação industrial para produção de bioetanol

    No full text
    Among all industrial separation processes, distillation is one of the largest energy consumers. Hence the search for energy optimization methods for distillation columns is justified. The optimization of parameters such as feed stage, reflux ratio, number of stages, can be obtained from analysing the exergy losses profile of the column, which in turn depends on the determination of the thermodynamic properties of the set of streams inside the column. This study aims to realize the exergoeconomic optimization of an industrial system of distillation columns capable of producing hydrated ethanol, using the Aspen Plus software for simulation of the system under study with Radfrac as a rigorous method for solving the MESH equations of the columns applying the appropriate thermodynamic models. The design and operational parameters of the column, already optimized from an energy point of view, are then evaluated and able to allow an economic optimization to new operating conditions. The results show that it was possible to achieve the thermodinamyc optimization of the distillation columns without violating the critical specifications of the process. The optimized process loses less energy than the original process, but requires greater investment. This result directed us to investigate if the process is valid economically. The thermoeconomic evaluation of the process led us to conclude that in this work, even with increased investment to implement a process of greater efficiency, it resets viable in time and provides a continuous cost savings by requiring less energyEntre todos os processos de separação industriais, a destilação é um dos maiores consumidores de energia. Assim se justifica a busca de métodos de otimização de energia para colunas de destilação. A otimização dos parâmetros tais como estágio de alimentação, razão de refluxo, número de estágios, pode ser obtida da análise do perfil de perdas de exergia da coluna, que por sua vez depende da determinação das propriedades termodinâmicas do conjunto de correntes no interior da coluna. Este trabalho tem por objetivo realizar a otimização exergoeconômica um sistema industrial de colunas de destilação capaz de produzir etanol hidratado, utilizando-se o software Aspen Plus para simulação do sistema em estudo com o método rigoroso Radfrac para resolução das equações MESH das colunas aplicando-se os modelos termodinâmicos apropriados. Os parâmetros de projeto e operação da coluna, já otimizada do ponto de vista energético, são então avaliados e capazes de possibilitar uma otimização econômica para novas condições de operação. Os resultados mostram que foi possível realizar a otimização termodinâmica das colunas de destilação, de forma que as especificações críticas do processo não foram violadas. O processo otimizado perde menos energia que o processo original, porém requer um maior investimento. Tal resultado nos direcionou a investigar se o processo é válido do ponto econômico. A avaliação termoeconômica do processo nos levou a concluir que neste trabalho, mesmo com o aumento do investimento para implantação de um processo de maior eficiência, este é reposto em tempo viável e proporciona uma continua economia de gastos por requerer menos energia1 CD-ROM (xx, 156 f.

    Análise integrada da utilização de Co2 em destilarias de etanol para produção de biometanol no Brasil

    No full text
    Orientador: Prof. Dr. Marcelino Luiz GimenesCoorientador: Prof. Dr. Sérgio Henrique Bernardo de FariaTese (doutorado em Engenharia Química) - Universidade Estadual de Maringá, 2018Neste trabalho, um novo cenário de produção sustentável de biometanol a partir de fontes renováveis é apresentado com o objetivo de promover processos de captura de carbono acoplados a destilarias de etanol, sendo modelado no software Aspen Plus e otimizado usando o software MATLAB. Os parâmetros de projeto levaram em consideração os custos de capital associados a uma análise de sensibilidade da variação de mercado. Superfícies de resposta foram obtidas de acordo com a quantidade de bagaço utilizado para cogerar energia, buscando maximizar o Valor Presente Líquido (VPL) e minimizar as emissões de CO2 de cada cenário. O potencial de produção anual do biometanol, seus custos e os impactos ambientais foram avaliados para cada caso. Os resultados indicam que o problema do alto consumo energético para obter-se hidrogênio por eletrólise pode ser contornado usando-se energia de cogeração, sendo viável implementar esse processo em destilarias capazes de emitir mais de 120 mil toneladas de CO2/safra. Dependendo do tamanho da destilaria, uma faixa de 1.136 - 1.988 toneladas de metanol podem ser produzidas por ano a custos de produção na faixa de 0,51 - 0,62 /toneladacomumsaldonegativodeCO2variandoentre2.198e1.814ton/ano.Ocenaˊriopropostomostraqueintegrarumaplantadebiometanolcomumadestilariadeetanoleˊumaopc\ca~oinovadoraparacapturadecarbono,contribuindoparaaproduc\ca~osustentaˊveldemetanol.Posteriormente,realizouseumaavaliac\ca~odeciclodevidacomparativadepossıˊveisrotasdeproduc\ca~odemetanolapartirdefontesrenovaˊveisena~orenovaˊveiscomespeciale^nfasenasuaaplicac\ca~onocenaˊriobrasileiro.Acomparac\ca~odosresultadosobtidosparacadarotadeterminouosdesempenhosdosprocessosdeproduc\ca~odemetanoleavaliouseusaspectosecono^micos,sociaiseambientais.Osprocessosconsideradosnesteestudoforam:gaˊsdesıˊnteseapartirdareformadogaˊsnatural;gaˊsdesıˊntesedaoxidac\ca~oparcialdogaˊsnatural;gaˊsdesıˊntesedagaseificac\ca~odocarva~omineral;gaˊsdesıˊntesedegaseificac\ca~odabiomassa;ehidrogenac\ca~odecarbonodefontespurasdeCO2.Osimpactosambientais(istoeˊ,potencialdeaquecimentoglobalepotencialdeacidificac\ca~o),custosdeproduc\ca~oeeficie^nciaenergeˊticadessascincorotasforamcomparados.Aleˊmdisso,estudousearelac\ca~oentreacapacidadedaplantaeocustodecapitaldaproduc\ca~odemetanol.Oconceitodecustosocialdocarbonoeˊusadoparaapresentarasrelac\co~esentreimpactosambientaisefatoressociais.Osresultadosindicaramqueahidrogenac\ca~odeCO2semostroumaisbeneˊficadoquemeˊtodostradicionaisemtermosdeemisso~esdeCO2.Arotaporgaseificac\ca~odabiomassatambeˊmproporcionouresultadosatraentesdopontodevistaambiental.Noentanto,essasrotassa~omenosatraentesquandooscustosdeproduc\ca~osa~oconsiderados.Portanto,aumentaraseficie^nciasediminuiroscustosdaproduc\ca~odemetanolapartirdasrotasrenovaˊveispodecolocaˊlasaˋfrentecomopotenciaisopc\co~es.Aofinal,osrankingsgeraismostramqueasrotasrenovaˊveissa~ocandidataspromissorasparaaproduc\ca~odometanoldeformasustentaˊvelemvistadopotencialbrasileiroemtermosdemateˊriasprimasInthiswork,anewsustainablebiomethanolproductionscenariofromrenewablesourcesisdesignedaimingtopromoteacarboncaptureprocesscoupledtoanindustrialetanoldistillerybeingmodeledwithAspenPlusandoptimizedusingMATLAB.Designparameterswerehandledtakingintoaccounttheassociatedcapitalcostsandapplyingsensitivityanalysis.Theresponsesurfaceswereobtainedaccordingtotheamountofbagasseusedtocogenerateenergy,attemptingtomaximizetheNetPresentValue(NPV)whileminimizetheCO2emissionsofdistillerysize.Theannualproductionpotentialofmethanol,itscostsandtheenvironmentaleffectshavebeenassessedforeachcase.Theresultsshowthattheproblemofhighenergyconsumptionforelectrolysismightbebypassedusingcogeneratedenergy,beingfeasibletoimplementthisprocessindistilleriesabletoemitmorethan120,000tonofCO2/harvest.Dependingonthedistillerysize,arangeof1,1361,988tonofmethanolcanbeproducedperyearatproductioncostsintheintervalof0.510.62/tonelada com um saldo negativo de CO2 variando entre -2.198 e -1.814 ton/ano. O cenário proposto mostra que integrar uma planta de biometanol com uma destilaria de etanol é uma opção inovadora para captura de carbono, contribuindo para a produção sustentável de metanol. Posteriormente, realizou-se uma avaliação de ciclo de vida comparativa de possíveis rotas de produção de metanol a partir de fontes renováveis e não renováveis com especial ênfase na sua aplicação no cenário brasileiro. A comparação dos resultados obtidos para cada rota determinou os desempenhos dos processos de produção de metanol e avaliou seus aspectos econômicos, sociais e ambientais. Os processos considerados neste estudo foram: gás de síntese a partir da reforma do gás natural; gás de síntese da oxidação parcial do gás natural; gás de síntese da gaseificação do carvão mineral; gás de síntese de gaseificação da biomassa; e hidrogenação de carbono de fontes puras de CO2. Os impactos ambientais (isto é, potencial de aquecimento global e potencial de acidificação), custos de produção e eficiência energética dessas cinco rotas foram comparados. Além disso, estudou-se a relação entre a capacidade da planta e o custo de capital da produção de metanol. O conceito de custo social do carbono é usado para apresentar as relações entre impactos ambientais e fatores sociais. Os resultados indicaram que a hidrogenação de CO2 se mostrou mais benéfica do que métodos tradicionais em termos de emissões de CO2. A rota por gaseificação da biomassa também proporcionou resultados atraentes do ponto de vista ambiental. No entanto, essas rotas são menos atraentes quando os custos de produção são considerados. Portanto, aumentar as eficiências e diminuir os custos da produção de metanol a partir das rotas renováveis pode colocá-las à frente como potenciais opções. Ao final, os rankings gerais mostram que as rotas renováveis são candidatas promissoras para a produção do metanol de forma sustentável em vista do potencial brasileiro em termos de matérias-primasIn this work, a new sustainable biomethanol production scenario from renewable sources is designed aiming to promote a carbon capture process coupled to an industrial etanol distillery being modeled with Aspen Plus and optimized using MATLAB. Design parameters were handled taking into account the associated capital costs and applying sensitivity analysis. The response surfaces were obtained according to the amount of bagasse used to cogenerate energy, attempting to maximize the Net Present Value (NPV) while minimize the CO2 emissions of distillery size. The annual production potential of methanol, its costs and the environmental effects have been assessed for each case. The results show that the problem of high-energy consumption for electrolysis might be bypassed using co-generated energy, being feasible to implement this process in distilleries able to emit more than 120,000 ton of CO2/harvest. Depending on the distillery size, a range of 1,136 - 1,988 ton of methanol can be produced per year at production costs in the interval of 0.51 - 0.62 /ton with a negative CO2 balance varying from -2,198 to -1,814 ton/yr. The purposed scenario indicates that integrating a methanol plant with an ethanol distillery is an innovative option for carbon mitigation, contributing to the sustainable production of methanol. Additionaly, it is presented a comparative life cycle assessment of possible methanol production routes from renewable and non-renewable sources with a special emphasis on their application in Brazil. It is aimed to study and compare the performances of methanol production methods and assess their economic, social and environmental impacts. The routes considered in this study are syngas from reforming, syngas from partial oxidation, syngas from coal gasification, syngas from biomass gasification and carbon hydrogenation of pure CO2 sources. Environmental impacts (i.e., global warming potential and acidification potential), production costs, energy efficiency of these five routes are compared. Furthermore, the relationship between plant capacity and methanol production capital cost is studied. The social cost of carbon concept is used to presente the relations between environmental impacts and social factors. The results indicate that carbono hydrogenating become more environmentally benign than the other traditional methods in terms of emissions. The possible routes for biomass gasification also provide environmentally attractive results. However, these routes are found to be least attractive when production costs are considered. Therefore, increasing the efficiencies and hence decreasing the costs of methanol production from biomass gasification bring them forefront as potential options. The energy efficiency comparison study indicates the advantages of biomass gasification over other methods. Overall rankings show that carbon hydrogenating is primarily a promising candidate to produce methanol in an environmentally benign and cost-effective way[19] 126 f. : il. (algumas col.)

    Análise e otimização exergoeconômica de um sistema de destilação industrial para produção de bioetanol

    No full text
    Orientador: Prof. Dr. Marcelino Luiz GimenesCoorientador: Prof. Dr. Sérgio Henrique Bernardo de FariaDissertação (mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual de Maringá, 2015Resumo: Entre todos os processos de separação industriais, a destilação é um dos maiores consumidores de energia. Assim se justifica a busca de métodos de otimização de energia para colunas de destilação. A otimização dos parâmetros tais como estágio de alimentação, razão de refluxo, número de estágios, pode ser obtida da análise do perfil de perdas de exergia da coluna, que por sua vez depende da determinação das propriedades termodinâmicas do conjunto de correntes no interior da coluna. Este trabalho tem por objetivo realizar a otimização exergoeconômica um sistema industrial de colunas de destilação capaz de produzir etanol hidratado, utilizando-se o software Aspen Plus para simulação do sistema em estudo com o método rigoroso Radfrac para resolução das equações MESH das colunas aplicando-se os modelos termodinâmicos apropriados. Os parâmetros de projeto e operação da coluna, já otimizada do ponto de vista energético, são então avaliados e capazes de possibilitar uma otimização econômica para novas condições de operação. Os resultados mostram que foi possível realizar a otimização termodinâmica das colunas de destilação, de forma que as especificações críticas do processo não foram violadas. O processo otimizado perde menos energia que o processo original, porém requer um maior investimento. Tal resultado nos direcionou a investigar se o processo é válido do ponto econômico. A avaliação termoeconômica do processo nos levou a concluir que neste trabalho, mesmo com o aumento do investimento para implantação de um processo de maior eficiência, este é reposto em tempo viável e proporciona uma continua economia de gastos por requerer menos energiaAbstract: Among all industrial separation processes, distillation is one of the largest energy consumers. Hence the search for energy optimization methods for distillation columns is justified. The optimization of parameters such as feed stage, reflux ratio, number of stages, can be obtained from analysing the exergy losses profile of the column, which in turn depends on the determination of the thermodynamic properties of the set of streams inside the column. This study aims to realize the exergoeconomic optimization of an industrial system of distillation columns capable of producing hydrated ethanol, using the Aspen Plus software for simulation of the system under study with Radfrac as a rigorous method for solving the MESH equations of the columns applying the appropriate thermodynamic models. The design and operational parameters of the column, already optimized from an energy point of view, are then evaluated and able to allow an economic optimization to new operating conditions. The results show that it was possible to achieve the thermodinamyc optimization of the distillation columns without violating the critical specifications of the process. The optimized process loses less energy than the original process, but requires greater investment. This result directed us to investigate if the process is valid economically. The thermoeconomic evaluation of the process led us to conclude that in this work, even with increased investment to implement a process of greater efficiency, it resets viable in time and provides a continuous cost savings by requiring less energy156 f. : il. color., figs., tabs

    Characterizing temporal bipartite networks - Sequential- Versus cross-tasking

    No full text
    Temporal bipartite networks that describe how users interact with tasks or items over time have recently become available. Such temporal information allows us to explore user behavior in-depth. We propose two metrics, the relative switch frequency and distraction in time to measure a user’s sequential-tasking level, i.e. to what extent a user interacts with a task consecutively without interacting with other tasks in between. We analyze the sequential-tasking level of users in two real-world networks, an user-project and an user-artist network that record users’ contribution to software projects and users’ playing of musics from diverse artists respectively. We find that users in the user-project network tend to be more sequential-tasking than those in the user-artist network, suggesting a major difference in user behavior when subject to work related and hobby-related tasks. Moreover, we investigate the relation (rank correlation) between the two sequential-tasking measures and another 10 nodal features. Users that interact less frequently or more regularly in time (low deviation in the time interval between two interactions) or with fewer items tend to be more sequential-tasking in the user-project network. No strong correlation has been found in the user-artist network, which limits our ability to identify sequential-tasking users from other user features.Accepted author manuscriptStatisticsMultimedia Computin

    Determinants of expatriate workers'remittances in North Africa and Europe

    No full text
    The authors review the theoretical literature on the determinants of international workers'remittances and then posit an empirical model that accounts for demographic, portfolio, and macroeconomic factors that - together with special incentive policies - determine official remittances. They estimated the model using data from five major labor-exporting countries of North Africa and Europe: Morocco, Portugal, Tunisia, Turkey, and the former Yugoslavia. The econometric results strongly corroborate the model's predictions and reveal interesting policy implications. In planning for the future growth of remittances, labor-exporting countries should explicitly take into consideration the history of migration, since an aging labor force abroad will be less inclined to remit. Labor-exporting countries should also account for the economic prospects of the major labor-receiving countries and for the geographical distribution of their migrant labor. The authors'results show that remittances are significantly affected by economic policies in the home (labor-exporting) countries. Special incentive schemes cannot substitute for a stable, credible macroeconomic policy.Economic Theory&Research,Economic Conditions and Volatility,Environmental Economics&Policies,Inequality,Banks&Banking Reform

    Simulação da produção de dimetil éter a partir de gás de síntese para uma indústria sucroalcooleira

    No full text
    Orientador: Prof. Dr. Paulo Roberto ParaísoCoorientador: Prof. Dr. Luiz Mario Matos JorgeDissertação (mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual de Maringá, 2019Como consequências que acompanham o crescimento populacional mundial, destacam-se o aumento da industrialização e da demanda energética. Com isso, visando contribuir para processos sustentáveis e renováveis, os biocombustíveis têm sido intensamente pesquisados, produzidos e utilizados nos últimos anos. Entre eles, o dimetil éter (DME) destaca-se com grandes perspectivas devido ao seu potencial como combustível limpo na substituição de gás liquefeito de petróleo e diesel. Neste trabalho, propõe-se a produção de DME a partir do resíduo mais preocupante da produção de etanol nas usinas de açúcar e álcool, a vinhaça. Uma simulação rigorosa da síntese direta de DME a partir de gás de síntese advindo da vinhaça, é realizada utilizando-se o software Aspen HYSYS® e seus suplementos, e avaliando-se os aspectos técnicos e econômico-financeiros de sua produção na indústria sucroalcooleira. Os resultados do cenário proposto apontam que o processo é tecnicamente viável, atingindo uma pureza de 99,9%, respeitando as normas padrão para a composição do DME e alcançando a produção de 1 kg de DME para cada 1,59 kg de gás de síntese. O processo simulado apresentou um custo total de capital de investimento de US47.062.900,custosoperacionaisdeUS 47.062.900, custos operacionais de US 14.075.000/ano e custos com utilidades próximos à US11.214.900/ano.Considerandoapossibilidadedecogerac\ca~odeenergia,obteveseumaeconomiade15.46 11.214.900/ano. Considerando a possibilidade de cogeração de energia, obteve-se uma economia de 15.46%, resultando em um custo de produção por tonelada de DME de US 117,49 para essa etapa a partir do gás de síntese e de US252,60paraocenaˊriocompleto(desdeavinhac\caateˊoDME).Comaanaˊlisedoinvestimento,observouseumarecuperac\ca~oemapenas4anosdocapitalinvestidoparaesseprocessoeconcluiusequeoempreendimentoeˊviaˊveleconomicamente,demonstrandose,assim,umprocessopromissorparaproduc\ca~odoDMEAsconsequencesaccompanyingtheworldpopulationgrowth,industrializationincreaseandenergydemandincreasearehighlighted.Thereby,aimingtocontributetosustainableandrenewableprocesses,biofuelshasbeenintensivelyresearched,producedandusedinrecentyears.Amongthepossibilities,dimethylether(DME)standsoutwithgreatprospectsduetoitspotentialascleanfuelofreplacingliquefiedpetroleumgasanddiesel.Inthiswork,itisproposedproductionofDMEfromthemostworryingresidueofethanolproductioninthesugarandalcoholindustries,vinasse.ArigorousandrobustsimulationofdirectsynthesisofDMEfromvinassederivedsyngasisperformedusingAspenHYSYS®softwareanditssupplements,evaluatingthetechnicalandeconomicfinancialaspectsofitsproductioninthesugaralcoholindustry.Resultsoftheproposedscenariopointthattheprocessistechnicallyfeasible,reachingapurityof99.9 252,60 para o cenário completo (desde a vinhaça até o DME). Com a análise do investimento, observou-se uma recuperação em apenas 4 anos do capital investido para esse processo e concluiu-se que o empreendimento é viável economicamente, demonstrando-se, assim, um processo promissor para produção do DMEAs consequences accompanying the world population growth, industrialization increase and energy demand increase are highlighted. Thereby, aiming to contribute to sustainable and renewable processes, biofuels has been intensively researched, produced and used in recent years. Among the possibilities, dimethyl ether (DME) stands out with great prospects due to its potential as clean fuel of replacing liquefied petroleum gas and diesel. In this work, it is proposed production of DME from the most worrying residue of ethanol production in the sugar and alcohol industries, vinasse. A rigorous and robust simulation of direct synthesis of DME from vinasse-derived syngas is performed using Aspen HYSYS® software and its supplements, evaluating the technical and economic-financial aspects of its production in the sugar-alcohol industry. Results of the proposed scenario point that the process is technically feasible, reaching a purity of 99.9%, respecting the minimum required by standard norms for the DME composition and achieving a production of 1 kg of DME for each 1.59 kg of syngas. The simulated process presented a total capital cost of 47,062,900 US, operating costs of 14,075,000 US/yrandutilitiescostof11,214,900US/yr and utilities cost of 11,214,900 US/yr. Considering cogeneration of energy, an economy of 15.46% was obtained, resulting in a production cost per tonne of DME of US117.49forthisstepfromsynthesisgasandUS 117.49 for this step from synthesis gas and US 252.60 for the complete scenario (from vinasse to DME). With the analysis of the investment, it was observed a return of the invested capital for this process in only 4 years and it was concluded that the enterprise is economically viable, thus demonstrating a promising process to DME production96 f. : il. (algumas col.)
    corecore