Orientador: Carlos Alberto Gasparetto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T22:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ohata_SueliMarie_D.pdf: 1133009 bytes, checksum: d9e555381242748bb00e413dc46b8c7d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Os reatores de recirculação representam uma tecnologia alternativa muito atraente para o processo de hidrogenação, tecnologia esta ainda não totalmente desenvolvida para a hidrogenação de óleos vegetais. Os reatores convencionais utilizados no processo de hidrogenação possuem agitação mecânica, sistema de injeção de hidrogênio na base, e necessitam de condições mais severas de operação, como a temperatura e a pressão. Em um reator que opera num sistema de recirculação, um ejetor tipo Venturi e utilizado, o qual proporciona uma grande transferência de massa entre as fases presentes, dispensando a agitação mecânica, alem de requerer quantidades menores de catalisador, demandar menos hidrogênio e trabalhar com pressão, temperatura e tempo de reação menor. Foram encontradas poucas informações na literatura a respeito do processo de hidrogenação de óleos vegetais através do reator de recirculação, desta forma, o objetivo deste trabalho foi analisar o processo de hidrogenação de óleo de soja em um reator de recirculação através da modelagem e simulação. Para a formulação do modelo que descreve este sistema, foram considerados os fenômenos de transferência de massa, alem da cinética da reação. A partir das equações obtidas, propos-se uma metodologia para solucionar o sistema de equações diferenciais que descrevem o sistema. Foram propostos dois modelos para o estudo: reator em batelada, resolvido analiticamente e uma associação de um reator CSTR em serie com um PFR com dispersão axial, resolvido pelo método da colocação ortogonal. Ambos os modelos descreveram adequadamente o processo de hidrogenação nas condições estudadas / Abstract: Loop reactors represent a very attractive alternative technology to the hydrogenation process, but this technology was not totally developed for the hydrogenation of vegetable oils. The conventional reactors used for the hydrogenation process have mechanical agitation, system of injection of hydrogen in the basis and they need more severe conditions of operation, as the temperature and the pressure. In a reactor that operates in a system loop, an ejector type Venturi is used, which provides an high mass transfer rate between the present phases, without mechanical agitation, needs less catalyst, demands less hydrogen and works with lower values of pressure, temperature and time of reaction. There is very little information in the literature about the hydrogenation process of vegetable oils in a loop reactor, thus, the purpose of this study was to analyse of the process of hydrogenation of soybean oil in a loop reactor by modelling and simulation. For the formulation of the model that describes this system, the phenomena of mass transfer and kinetics of the reaction were considered. From the balance equations, a method was considered to solve the system of differential equations that describe the system. Two models of reactors were proposed for the study: batch reactor, solved analytically and an association of a reactor CSTR in series with a PFR with axial dispersion, solved by orthogonal collocation method. Both models described the process of hydrogenation appropriately in the studied conditions / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6271.pdf: 1816121 bytes, checksum: 358e1c3f7d194a552db21ddb44f4761c (MD5) Previous issue date: 2014-08-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / In general, the chemical processes can be represented using mathematical models, in the case of lumped systems include ordinary differential equations, or, partial differential equations, when distributed parameter systems using methods is necessary in both cases numerical resolution in these models, with the purpose to simulate, analyze and control the process. The implementation of control systems in chemical processes, brings with it many advantages, among these, the improvement and stability in production rates, ensuring product quality and the possibility of a safe operation of the process. Thus, in the last 30 years, different control methodologies were developed, one of the most used techniques, the Model Predictive Control Based on. Its success is due to the fact that this type of control accepts constraints on input variables and process output, determining the future of this movement, while optimizing an objective function can lead to the output of the process until the desired set point. The objective of this project is to implement the Model Predictive Controller with Nonlinear (CPNL ) for a reactor pulp bleaching by the use of chlorine dioxide, whose mathematical model is comprised of partial differential equations, thus being a model parameter distributed. Implementation of the controller, the plant is discretized by the Finite Difference Method and the process model is solved with the technique of Orthogonal Collocation. The integration of the resulting ordinary differential equations systems is performed by the method of Runge-Kutta. The Predictive Controller was compared with a Controller Proportional-Integral (PI). Studies have shown that CPNL has better performance, with faster response and values of the Integral Absolute Error (IAE) and Integral Square Error (ISE) smaller than those calculated for the PI controller. / Em geral, os processos químicos podem ser representados mediante modelos matemáticos que, no caso dos sistemas de parâmetros concentrados, incluem equações diferenciais ordinárias, ou então, equações diferenciais parciais, quando são sistemas de parâmetros distribuídos, sendo necessário nos dois casos o uso de métodos numéricos na resolução destes modelos, com a finalidade de simular, analisar e controlar o processo. A implementação de sistemas de controle em processos químicos, traz consigo múltiplas vantagens, entre essas, a melhora e a estabilidade nas taxas de produção, a garantia da qualidade do produto e a possibilidade de uma operação segura do processo. Desta forma, nos últimos 30 anos, foram desenvolvidas diferentes metodologias de controle, sendo uma das técnicas mais empregadas, o Controle Preditivo Baseado no Modelo. Seu sucesso se deve ao fato de que este tipo de controle aceita restrições nas variáveis de entrada e saída do processo, determinando os movimentos futuros deste, além de otimizar uma função objetivo para conseguir levar a saída do processo até o Set-Point desejado. Assim, o objetivo deste projeto é implementar o Controlador Preditivo com Modelo Não Linear (CPNL ) para um reator de branqueamento de celulose, mediante o uso de dióxido cloro, cujo modelo matemático está constituído por equações diferenciais parciais, sendo assim, um modelo de parâmetros distribuídos. Na implementação do controlador, a planta é discretizada, mediante o Método das Diferenças Finitas e o modelo do processo é resolvido com a técnica de Colocação Ortogonal. A integração dos sistemas de equações diferenciais ordinárias resultantes é realizada mediante o método de Runge- Kutta. O Controlador Preditivo foi comparado com um Controlador Proporcional-Integral (PI). Os estudos mostraram que o CPNL possui melhor desempenho, apresentando uma resposta mais rápida e valores da Integral do Erro Absoluto (IAE) e a Integral do Erro Quadrático (ISE) menores que os calculados para o controlador PI.