Orientador: Antonio Jose Gomez Cobo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T16:04:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Suppino_RaphaelSoeiro_M.pdf: 3682407 bytes, checksum: 9e1b8ac86459e6d0a450f3e0aaea6013 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A reação de hidrogenação parcial do benzeno em fase líquida tem sido estudada com vistas à obtenção do cicloexeno. Este produto de alto valor agregado pode ser utilizado para a obtenção de poliamidas, como o nylon, através de uma rota industrialmente simples e ecologicamente correta. Esta reação possui ainda uma importante aplicação na proteção ambiental, face às severas restrições à presença de compostos aromáticos nos combustíveis. O presente trabalho tem por objetivo estudar o desempenho de catalisadores de Ru/Al2O3 e Ru/CeO2 preparados através dos métodos de impregnação incipiente e impregnação úmida. Objetiva-se ainda estudar os efeitos da adição de solventes orgânicos ao meio reacional, e a utilização dos solventes na separação dos produtos da reação. Os catalisadores estudados foram preparados a partir de soluções aquosas de RuCl3.xH2O. No caso da impregnação incipiente, os sólidos foram secos a 358 K por 24 h e reduzidos sob fluxo de H2 a 573 K por 3 h. No caso da impregnação úmida, os catalisadores foram reduzidos com formaldeído a 353 K, durante a impregnação. Os suportes Al2O3 e CeO2 foram caracterizados através de titulação potenciométrica e a adsorção de N2 (método de B.E.T.) foi empregada para determinar a área específica dos sólidos. As técnicas de MEV+EDX e XPS permitiram avaliar a composição dos sólidos, enquanto que a formação da fase ativa dos catalisadores foi estudada através de TPR. O desempenho dos catalisadores foi avaliado na reação de hidrogenação parcial do benzeno em fase líquida, conduzida à pressão constante de 5 MPa de H2 e a 373 K num reator Parr do tipo slurry. A destilação extrativa dos produtos de reação foi estudada com o software Aspen Plus®. Os resultados obtidos indicam que os catalisadores de Ru/Al2O3, preparados por impregnação úmida, apresentam os melhores desempenhos catalíticos nesta reação. O rendimento de cicloexeno aumenta com a adição de solvente ao meio reacional, segundo a ordem: monoetanolamina > monoetilenoglicol > n-metil-2-pirrolidona > acetato de etila. Nas condições deste estudo o monoetilenoglicol foi o único solvente capaz de separar todos os produtos de reação com eficiência suficiente para um processo industrial / Abstract: The reaction of partial hydrogenation of benzene in liquid phase has been studied with the purpose of obtaining cyclohexene. This product of high aggregated value can be used to obtain polyamides such as nylon, through a route industrially simple and environmentally friendly. This reaction also has an important application in environmental protection, given the severe restrictions on the presence of aromatics in fuels. In this context, this work aims to study the performance of Ru/Al2O3 and Ru/CeO2 catalysts prepared by the methods of incipient impregnation and wet impregnation. Another object of the present work is to study the effects of adding organic solvents to the reaction medium, and the use of these solvents for the separation of reaction products. The catalysts were prepared from aqueous solutions of RuCl3. xH2O. In the case of incipient impregnation, the solids were dried at 358 K for 24 h and reduced under H2 flow at 573 K for 3 h. In the case of wet impregnation, the catalysts were reduced with formaldehyde at 353 K during the impregnation step. The supports Al2O3 and CeO2 were characterized by potentiometric titration and N2 adsorption (B.E.T. method) was used to determine the specific area of the solids. The techniques of SEM + EDX and XPS allowed the evaluation of the composition of solids, whereas the formation of the active phase of catalysts was studied by TPR. The performance of the catalysts was evaluated in the liquidphase partial hydrogenation of benzene carried out at H2 constant pressure of 5 MPa and 373 K in a slurry Parr reactor. The extractive distillation of the reaction products was studied with the software Aspen Plus ®. The results indicate that the catalysts Ru/Al2O3, prepared by wet impregnation, led to the best performances observed for this reaction. The yield of cyclohexene increases with the addition of solvent to the reaction medium, following the order: monoethanolamine > monoethylene glycol > n-methyl-2-pyrrolidone > ethyl acetate. In this study, monoethylene glycol was the only solvent able to efficiently separate all reaction products to obtain cyclohexene in an industrial process / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T21:48:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Winter_Alessandra_M.pdf: 1498368 bytes, checksum: d1d4e8f4e6ae77f7e8b03de75e95568d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: No Brasil, grandes reservas de petróleo encontradas são de óleos pesados. As altas viscosidades destes óleos dificultam a exploração, escoamento, transferência, processamento primário e refino. Se por um lado, a realidade brasileira de óleos pesados é grande, por outro, a necessidade por produtos mais leves na indústria petrolífera vem aumentando e isto exige novos desenvolvimentos, de forma a agregar valor a estes produtos. Dentro deste contexto, a presente dissertação de mestrado tem como objetivo geral o desenvolvimento de metodologia para caracterização de frações ultra pesadas de petróleo nacional através da tecnologia de destilação molecular. Para atingir este objetivo, foram realizadas as seguintes etapas: familiarização com o processo de destilação molecular, incluindo experimentos com óleos lubrificantes, a fim de se estabelecer metodologia robusta para o funcionamento do equipamento; condução dos experimentos com dois tipos de resíduos de petróleo utilizando o destilador molecular de filme descendente, obtendo-se as frações ultra pesadas; caracterização dos destilados e resíduos (frações ultra pesadas) do processo de destilação molecular por diferentes métodos analíticos e determinação da curva de destilação (porcentagem em massa da corrente de destilado em função da temperatura) a partir dos dados experimentais. Desta forma, a caracterização das frações ultra pesadas do petróleo geradas no destilador molecular representará um considerável avanço no sistema de análise destas frações que, como conseqüência imediata, trará um melhor aproveitamento do óleo cru, além de ganhos na qualidade do produto final / Abstract: In Brazil, large petroleum¿s reserves are of heavy oils. The high viscosity of these oils, complicates its exploration, flowing, transfer, primary processing and refining. If by one side, the Brazilian reality of heavy oils is large, in the other, the need for lighter products in industry is increasing and this demands new developments, adding value to these products. Within this context, this work has as objectives: development of a new methodology for heavy fraction characterizations of the national petroleum through the technology of molecular distillation. In order to meet these objectives, the following steps were carried out: familiarization with the molecular distillation process, including experiments with lubricants oils, conduction of experiments with two types of petroleum residue using the falling film molecular distiller, obtaining ultra heavy fractions (distillate and residue); characterization of distillates and residues, from different analytical methods and determination of the distillation curve (mass percentage of distillate in function of temperature). So, the characterization of petroleum heavy fractions generated from the molecular distiller will represent a considerable advance in the analyses of these fractions and, as an immediate consequence, it will upgrade the crude oil, besides the quality gain in the final product / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Roger Josef Zem / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:22:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santana_ElaineIsaSantosde_D.pdf: 517402 bytes, checksum: 28c8b7fd37a03b754bba71fbee94a2c9 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Nos dias atuais, um grande desafio das indústrias é conciliar a produção com os padrões de qualidade exigidos pelo mercado e o mínimo consumo energético. Em uma unidade industrial, a coluna de destilação é uma das operações unitárias que mais consome energia e freqüentemente aparece em maior número. Conseguir otimizar a utilização das fontes de energia é primordial para reduzir significativamente os custos da produção. A proposta desta tese é estudar o projeto de um sistema de separação complexo (coluna de para fracionamento de petróleo), aplicando abordagem termodinâmica: o estudo foi realizado através dos perfis termodinâmicos construídos com os resultados de simulação. A análise conjunta da GCCC (Dhole e Linnhoff, 1992) e do perfil de perdas exergéticas (Zemp, 1994) sugere modificações atrativas, do ponto de vista energético, tanto para o projeto de colunas quanto para a ampliação de capacidade de colunas em operação. Os ganhos alcançados propiciam um menor consumo de energia e custo operacional e reduz a poluição ambiental. A utilização de abordagem termo dinâmica na otimização de uma coluna de destilação precisa de um tratamento inicial nos resultados para obter os perfis termodinâmicos (composição da alimentação e produtos, temperatura e composição de cada estágio, entalpia e entropia para cada fase nos estágios). Entretanto a metodologia termodinâmica é de fácil aplicação, uma vez que os perfis gerados descrevem as oportunidades de ganhos que são revertidos em redução de custos. Durante o trabalho foi desenvolvido um programa específico para a construção dos perfis termodinâmicos (ProAt.exe) que auxiliou na avaliação dos vários casos de melhoria sugeridos. O grande diferencial entre o uso das metodologias de Análise Pinch e Análise Exergética e os métodos convencionais de otimização é a redução do esforço computacional e matemático. A utilização de dados de uma simulação convergida, que já consideram irreversibilidades do sistema, e as 1 a e 2a Leis da Termodinâmica tornam as met9dologias propostas para otimização eficientes e menos complexas / Abstract: Nowadays an industry's challenge is to combine production with high quality ordered by the clients and minimum energetic comsuption. Fractionation column is one of the operations that uses energy and often appears in large number in industry' s units. Optimize the energy source consumptions is primordial to reduce the production costs. The thesis proposal is study a design of a complex fractionation system (petroleum fractionation column) applying thermodynamic approach: the study was realized using thermodymanic profiles built with simulation results. The combined analysis of Grand Composite Curve of the Column (Dhole and Linnhoff, 1992) and Exergy Losses Profile (Zemp, 1994) suggests interesting modifications in energetic concem to column designs and retrofit. The obtaineq gains result in low energy consumption and production costs and reduce the environmental pollution. The application ofthermodynamic approach in otimization of a fractionation column needs .a inicial treatment ofthe results to obtain the thermodynamic profiles (feed and products composition, stage temperatures and composition, enthalpy and entropy for each stage phases). However the thermodynamic approach is applicable because the generated profiles shows the opportunities of gains that are compared of cost reduction. During this thesis a specific program was developed to generate the thermodynamic profiles (ProAt.exe) that helped in the evaluation of many improvement cases. The most important difference between the use of Pinch and Exergetic Analysis and the conventional approachs of otimization is the reduction of comput~cional and mathematical effort. The use of converged simulation that considers some irreversibilities of the system and the application of 1 st and 2nd Thermodymanic Laws become the proposal approaches eficient and less complex / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

O objetivo deste trabalho é apresentar a análise de uma coluna de destilação de pratos perfurados com vertedor segmentado em condições de regime permanente para um ciclo de refrigeração por absorção com capacidade de 5 toneladas de refrigeração que trabalha com amônia/água. Para garantir que o ciclo de refrigeração trabalhe em condições de projeto, a coluna de destilação deve proporcionar vapor com elevado grau de pureza de amônia. Os balanços de massa e de energia da coluna foram realizados com o método de Ponchon-Savarit o qual considera escoamentos do líquido e do vapor na saída de cada prato em equilíbrio termodinâmico. Para estas condições foi calculado como 4 o número de pratos ideais e a alimentação à coluna seria acima do segundo prato. A análise de sensibilidade do fator de refluxo indica que é um parâmetro importante na análise econômica do projeto, já que dele depende o alto custo inicial de construção da coluna, ou as maiores despesas de gasto em combustível no funcionamento do ciclo. As considerações hidráulicas, as quedas pressão e as razões de fluxos mássicos deram como resultado a geometria interna da coluna, a qual resultou satisfatória para os parâmetros de projeto recomendados, embora tenham sido usadas correlações da área de petróleo, petroquímica e de destilação de bebidas alcoólicas. A distância entre pratos é uma medida da compactabilidade da coluna e ficou muito dependente, assim como outras medidas do prato, da altura do vertedor a qual foi encontrada como ótima para valores entre 4 mm e 8 mm. A geometria do prato resulta ser sensível à carga de vapor e, em menor grau, à carga do líquido, mostrando-se insensível ao diâmetro do furo. A eficiência da coluna leva em conta fenômenos de transporte no prato que o afasta da condição de idealidade. Calculou-se uma eficiência da coluna de 50 %. Este valor baixo se deve principalmente ao baixo valor da inclinação da curva de equilíbrio amônia/água no início da seção de esgotamento e à baixa razão da vazão molar do vapor dividido pela vazão molar do líquido, nessa seção. / The objective of this work is to present the analysis of a segmented weir sieve tray distillation column in steady-state conditions for a 5 Tons of Refrigeration ammonia/water absorption refrigeration cycle. For a proper and correct cycle operation, the distillation column should provide ammonia at high degree of purity. Column, mass and energy balances were made using the Ponchon-Savarit method, which considers that the liquid and the vapor leaves the tray at thermodynamic equilibrium. For these conditions it was calculated as being 4 the ideal number of trays and the feeding to the column would be above the second tray. A sensibility analysis of the reflux factor indicates that it is an important project from an economical study, as from that parameter depends the initial cost of the column manufacture, or the expenses whit fuel for the cycle operation. Hydraulic considerations, pressure loss and of mass flow ratios provides the internal geometry of the column, which resulted satisfactory for the project parameters recommended, although, correlations used are more applied in petroleum, petrochemical and alcoholic industries. Tray spacing, which is a measure of the compactness of the column, and other geometric tray values, depend on the weir height. It was found optimal values between 4 mm and 8 mm. The tray geometry is also sensitive, to the vapor load and to the liquid load, at smaller degree, and it is insensible with the hole diameter. The column efficiency depends on the transport phenomena on the tray. This value fixes the tray number at the actual condition. It was calculated an efficiency of the column of 50 %. This low value depends mainly on the low value of the slope of the ammonia/water equilibrium curve below the stripping section and the low value of the molar flow vapor-liquid ratio at this section.

Na otimização do refino de petróleo é fundamental predizer a distribuição dos produtos e sua qualidade. O petróleo é uma substância muito complexa e é praticamente impossível caracterizá-lo de maneira usual, analisando a quantidade de cada um dos seus constituintes. Portanto, convencionalmente, ele é caracterizado por métodos baseados na análise da destilação, tais como o ensaio de destilação chamado de True Boiling Point (TBP) e o ensaio ASTM D86. Para predizer a distribuição dos produtos e sua relação com as condições de funcionamento, simulações em estado estacionário baseadas em primeiros princípios, em termos de balanços de massa, energia e relações de equilíbrio, são extremamente importantes. Como o número de componentes no petróleo é muito elevado a composição da mistura não pode ser utilizada diretamente. Convencionalmente, dezenas de pseudocomponentes são geradas, a fim de representar o petróleo. Mais recentemente, foi proposta a aproximação do petróleo por um conjunto reduzido de componentes reais. É esta abordagem que é estudada nesta dissertação. O principal desafio deste método é a determinação dos componentes reais e das suas quantidades, que são escolhidos para representar a mistura original. Na metodologia para a seleção da mistura substituta é necessário simular as curvas de destilação disponíveis experimentalmente. Neste trabalho simulamos as curvas de destilação TBP e ASTM D86 dentro do ambiente BatchSep da Aspentech. São apresentadas aplicações destas simulações em seis exemplos diferentes. Destes exemplos cinco se referem à simulação da TBP e um à ASTM D86. Alguns exemplos são baseados em misturas com composição conhecida, e em outros há comparações com dados experimentais de cortes de petróleo. A metodologia da mistura substituta e a dos pseudocomponentes foram comparadas na simulação de uma coluna de destilação. De maneira geral a metodologia proposta na literatura é adequada quando se quer representar a curva de temperatura apenas. Quando se dispõe de dados de densidade o método fica limitado pela disponibilidade de componentes na base de dados e pela hipótese de que os componentes saem puros, um a um, que é feita ao se adotar a metodologia convencional. Uma metodologia que leva em conta o fato de que os cortes são uma mistura de componentes deve ser implementada para que o método seja tecnicamente atraente. / In the process of optimizing petroleum refining, it is essential to predict the distribution of products and their quality. Petroleum is a very complex substance and it is practically impossible to characterize it in the usual manner, by analyzing the quantity of each single component. Therefore, conventionally, it is characterized by methods based on the analysis of distillation, such as the True Boiling Point (TBP) distillation test and the ASTM D86 test. In order to predict the distribution of products and their relationship with the operating conditions, stationary state simulations based on primary principals, in terms of fluctuations of mass, energy and relations of balance, are extremely important. As the number of components in petroleum is very high, the composition of the mixture cannot be used directly. Conventionally, dozens of pseudocomponents are created, in order to simulate petroleum. More recently the approximation of petroleum through a reduced set of real components has been proposed. This is the approach studied in this dissertation. The main challenge of this method is the determination of the real components chosen to simulate the original mixture, and their quantities. It is necessary to simulate the available distillation curves experimentally in the methodology for the selection of the substitute mixture. In this study, we simulated the TBP and ASTM D86 distillation curves in an Aspentech BatchSep environment. Applications of these simulations are presented in six different examples. Of these examples, five are TBP simulations and one is an ASTM D86 simulation. Some examples are based on mixtures with known compositions, and in others there are comparisons with experimental data from petroleum samples. The methodology of the substitute mixture and that of the pseudo-components were compared in the simulation of a distillation column. In general, the methodology proposed in literature is suitable when the only simulation that is required is a temperature curve. When density data is available, the method becomes limited by the availability of components in the data base and by the hypothesis that the components emerge pure, one by one, which is what happens when conventional methodology is adopted. A methodology that takes into account the fact that the samples are a mixture of components must be implemented so that the method is technically appealing

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T03:12:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_EricaRobertaLovo_D.pdf: 2034684 bytes, checksum: b50381e5062bfd908c1e80ed673fd6d9 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Com o objetivo de satisfazer a demanda do mercado por derivados de petróleo de alto valor agregado, investimento em tecnologias que envolvem o melhor aproveitamento de petróleos pesados e seus resíduos tem sido realizado. Dentre os processos em desenvolvimento para aumentar a conversão de resíduo e a produção de frações de maior valor comercial destaca-se a destilação molecular, que permite obter cortes e resíduos a temperaturas superiores aquelas alcançadas por métodos padronizados, sem o risco de degradação térmica das amostras. O presente trabalho teve como finalidade o fracionamento de três resíduos atmosféricos e um resíduo de vácuo utilizando o protótipo nacional de destilador molecular, desenvolvido pelo grupo de pesquisa do LOPCA/LDPS/VALPET/UNICAMP, e a determinação das propriedades das frações obtidas para avaliar a qualidade da separação e as características dos produtos. Utilizando planejamento experimental, os efeitos da temperatura de destilação (TDM) e da vazão de alimentação no rendimento da destilação (%D) foram analisados, mostrando que a TDM e a variável mais significativa do processo. Em seguida, os dados operacionais dos experimentos no destilador molecular foram correlacionados por meio da correlação DESTMOL e estendeu-se a curva de Ponto de Ebulição Verdadeiro (PEV) dos petróleos ate valores próximos a 700 °C, com boa continuidade em relação à curva PEV convencional. Além disso, a destilação molecular promoveu ganhos em termos de rendimento de destilado que variaram entre 9,7% e 11,6% para os petróleos estudados. O conjunto de caracterizações das frações de petróleo mostrou que o processamento dos resíduos de petróleo no destilador produziu produtos com diferenças significativas das propriedades em relação à amostra inicial, nos quais os componentes mais pesados foram concentrados nos resíduos da destilação molecular, enquanto os componentes mais leves foram separados na corrente destilada (corte). Logo, o protótipo nacional de destilador molecular mostrou ser adequado para a separação de resíduos de petróleo e para a obtenção de frações com intervalos de temperatura e rendimentos acima dos atingidos pelas destilações padronizadas / Abstract: In order to supply the demand for high value petroleum products, investments in technologies involving the best use of heavy oils and petroleum residues have been carried out. Among the processes in development to increase the conversion of petroleum residues and the production of higher commercial value fractions stands up the molecular distillation process which is able to obtain petroleum cuts and petroleum residues at temperatures higher than those achieved by standard methods, without risk of thermal degradation of the samples. The present work aimed the fractionation of three atmospheric residues and one vacuum residue using the national molecular distiller prototype, developed by the research group of LOPCA/ LDPS/VALPET/UNICAMP, and the determination of the fractions properties to evaluate the quality of separation and the characteristics of the products. Using experimental design, the effects of distillation temperature (TDM) and feed flow rate on the yield of distillation (%D) were analyzed, showing that TDM is the most significant variable of the process. Thereafter, the operational data of the molecular distiller experiments were correlated by DESTMOL and the True Boiling Point (TBP) curve of the oil was extended to temperatures near to 700 ° C, with great continuity related to the conventional TBP curve. In addition, molecular distillation process presented gains in distillate yield that varied between 9.7% and 11.6% for the studied oils. The set of petroleum fractions characterization showed that the processing of petroleum residue in the distiller produced products with significant differences compared to the properties of the initial sample, in which the heavier components were concentrated in the molecular distillation residues, while the lighter components were separated in the distillate stream (cuts). Therefore, the national molecular distiller prototype demonstrated to be suitable for the petroleum residues separation and for obtaining fractions with temperature ranges and distillate yields above of the achieved by standard distillations / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutora em Engenharia Quimica

Orientador: Antonio José de Almeida Meirelles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T17:38:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bessa_LarissaCastelloBrancoAlmeida_M.pdf: 3274287 bytes, checksum: 0f57997f7783168db1f2649fc09da7f0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Apesar da sua alta demanda energética, a destilação é uma das técnicas de separação de misturas líquidas mais amplamente utilizada no mundo. Com o intuito de melhorar a eficiência térmica deste processo, possibilidades de integração térmica e alternativas para a redução do consumo energético de colunas de destilação constituem sempre um tópico de intensa investigação. Dentre as técnicas de integração térmica, podem-se citar as diferentes possibilidades de se empregar colunas de múltiplo efeito e o uso de bomba de calor. Desta forma, este trabalho visou estudar dois modelos propostos de integração térmica de colunas de destilação para produção de etanol, considerando uma grande quantidade de compostos minoritários a fim de representar as condições reais encontradas em destilarias industriais. As configurações propostas foram analisadas via simulação computacional utilizando-se o software comercial Aspen Plus, da Aspen Technology, Inc., e foram comparadas do ponto de vista de seu desempenho energético, recuperação de etanol e qualidade do produto. O processo foi otimizado utilizando-se planejamento experimental fatorial, associado à análise de superfícies de respostas. Como etapa preliminar deste trabalho, os resultados obtidos do simulador para as configurações atuais de colunas de destilação foram comparados com dados industriais, através da análise por cromatografia gasosa de amostras coletadas em plantas industriais em operação. Apesar de apresentar alguns desvios significativos, de modo geral o simulador comercial conseguiu reproduzir de forma satisfatória o processo de destilação alcoólica industrial. Os dois modelos de integração térmica estudados apresentaram bons resultados, com consumo específico de vapor de 0,995 e 1,431 kg vapor/L álcool hidratado (significando redução de 54 e 33 % no consumo) no processo em duplo efeito tradicional e adaptado, respectivamente. Apesar de apresentar menor redução de consumo energético, na integração em duplo efeito adaptado a diferença de temperatura entre o topo da coluna A e a base da coluna B1 é de 14,3 ºC, exigindo um trocador de calor com menores dimensões que no caso do duplo efeito tradicional, no qual esta diferença é de apenas 5 ºC. Ainda, o vácuo necessário na integração tradicional é maior que na configuração adaptada, o que exige colunas com maiores diâmetros. Por fim, observou-se que os componentes minoritários, em especial os álcoois superiores, exerceram uma grande influência no consumo de vapor do processo / Abstract: Despite its high energetic demand, distillation is one of the most widely used techniques for separating liquid mixtures in the world. In order to improve the energetic efficiency of this process, possibilities of thermal integration and alternatives for reducing the energy consumption of distillation columns are always a topic of intense investigation. Among the techniques of thermal integration, there are different possibilities of employing the multiple effect columns and the use of heat pump. Thus, this work aimed to study two proposed models for thermal integration of distillation columns to produce ethanol, considering a large amount of minor compounds in order to represent the actual conditions found in the industrial mills. Those proposed configurations were analyzed through computer simulation using the commercial software Aspen Plus, from Aspen Technology, Inc., and they were compared regarding their energetic performance, ethanol recovery and final product quality. The process was optimized using experimental factorial design and surface response analysis. As a preliminary step of this work, the results of the simulator for the current distillation columns configurations were compared with industrial data through analysis by gas chromatography of samples collected from mills in operation. Although it has presented some significant deviations, in general the simulator was able to reproduce satisfactorily the industrial process of alcoholic distillation. Both thermally integrated configurations showed good results, with a specific steam consumption of 0.995 and 1.433 kg steam/L hydrated alcohol (reduction in the consumption of 54 and 33 %) in the traditional and adapted double effect process, respectively. Despite the lower reduction in energy consumption, the process in double effect adapted has presented a temperature difference between the top of column A and the bottom of column B1 of 14.3 ºC, requiring a smaller heat exchanger than in the case of traditional double effect process, in which this difference is only 5 ºC. In addition, the necessary vacuum in the traditional double effect process is greater than in the adapted configuration, which requires columns with larger diameters. Finally, it was observed that minor compounds, in special the high alcohols, had a great influence in the steam consumption of the process / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:28:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abirached_Felipe_M.pdf: 4278352 bytes, checksum: def3ecc80961c6e8364905a2c8957dd2 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Nesta dissertação serão apresentados resultados de simulações de uma coluna de destilação de bioetanol com tecnologias de recheios e pratos visando obter uma configuração otimizada que possa reduzir as dimensões das colunas, tanto na altura quanto no diâmetro. Uma análise técnica e comparativa das tecnologias de pratos calotados, pratos valvulados, recheios estruturados e recheios randômicos serão apresentadas neste trabalho, bem como a comparação com a configuração de uma coluna de destilação convencional de pratos calotados com produção de bioetanol de 600 m3/d. As colunas B e B1 de destilarias convencionais serão consideradas / Abstract: In this work, many simulations results of bioethanol distillation columns with packings and trays technologies are presented in order to obtain an optimal configuration that can reduce the size of the columns, both in height and in diameter. A technical and comparative analysis of bubble cap trays, valve trays, structured packing and random packing will be presented, as well the comparison with the configuration of a conventional distillation column of bubble cap trays with bioethanol production of 600 m3/d. The columns B and B1 of conventional distilleries will be considered / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Antonio José de Almeida Meirelles / Texto em português e inglês / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-21T10:31:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batista_FabioRodolfoMiguel_D.pdf: 2503364 bytes, checksum: 981f60d79f8a7a65e7ab2c5b944ab1d7 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A diminuição gradativa das reservas de combustíveis fósseis e a crescente preocupação com os efeitos do aquecimento global vêm impulsionando cada vez mais as pesquisas por fontes de energia limpa. Dentre essas energias, o etanol de cana-de-açúcar, utilizado no Brasil desde a criação do Programa Nacional do Álcool (PROALCOOL) em 1975, vem se consolidando cada vez mais e sofrendo modificações contínuas no seu processo produtivo. Essas modificações se devem,entre outros aspectos, ao surgimento do conceito de biorrefinaria, que visa um aproveitamento integral da biomassa da cana para produção de energia, e ao rápido e contínuo crescimento da indústria alcoolquímica brasileira, utilizando o etanol como matéria prima para a produção de diversos outros produtos,aumentando a demanda por etanol de melhor qualidade e impulsionando pesquisas no melhoramento do processo produtivo atual. Tendo em conta esse atual cenário, essa tese tem por objetivo estudar o processo de destilação alcoólica industrial, por simulação computacional, analisando a influência dos diversos contaminantes do fermentado de cana no funcionamento das colunas de destilação, investigando a possibilidade do desenvolvimento de uma nova planta industrial para a produção de álcool carburante e álcool neutro, um tipo especial de álcool de alto valor agregado com baixo teor de contaminantes utilizado na indústria de química fina e de bebidas. Para o cumprimento desse objetivo, esta tese está dividida em 6 capítulos: o Capítulo 1 apresenta uma revisão bibliográfica da produção científica associada à produção de álcool combustível, apontando as principais lacunas inerentes a esse tema; o Capítulo 2 discute a produção industrial de cachaça por sistema contínuo apresentando um cuidadoso estudo do equilíbrio de fase dos principais componentes do fermentado de cana de açúcar e analisando a influência dos mesmos no processo produtivo; o Capítulo 3 e o Capítulo 4 apresentam o estudo do processo de produção de álcool hidratado combustível discutindo a influência dos componentes do vinho no funcionamento das colunas, técnicas de otimização de processo aplicadas a um processo industrial real e técnicas de controle de processo aplicadas ao controle de acetaldeído e da graduação alcoólica no bioetanol; o Capítulo 5 apresenta uma nova planta industrial para produção de álcool neutro e álcool hidratado discutindo detalhadamente as vantagens e desvantagens do novo processo frente a plantas industriais tradicionais brasileira e francesa; por fim, o Capítulo 6 apresenta as conclusões gerais do trabalho sugerindo temas para investigações futuras. A análise dos resultados obtidos permitiu conluir que, ainda que consolidado, o processo produtivo de etanol através de cana-de-açúcar apresenta lacunas importantes, principalmente quando se deseja produzir etanol de qualidade superior. Nesse sentido, uma nova planta industrial foi proposta com o objetivo de produzir etanol neutro e hidratado em uma única instalação com redução nos custos de instalação (menor numero de colunas) e de consumo de vapor / Abstract: The gradual reduction of fossil fuel reserves and growing concerns about the effects of global warming have encouraged more research on clean energy sources. Among these energies, ethanol from sugar cane, used in Brazil since the creation of the National Alcohol Program (PROALCOOL) in 1975, has undergone continuous changes in their production process. These changes were due to the emergence of the concept of biorefineries, aiming at a full utilization of sugarcane biomass for energy production, and the continuous and quick growth of the Brazilian alcohol-chemical industry, using the ethanol as raw material for the production of several other products, increasing the demand for ethanol with better quality and boosting the research to improving the current production process.Taking into account this present scenario, this thesis aims to study an industrial process for ethanol production, by computational simulation, analyzing the influence of the contaminants of the fermented sugar cane in the operation of distillation columns, investigating the possibility of developing a new plant for the industrial production of fuel alcohol and neutral alcohol, a particular type of hydrated alcohol of high economic value and low content of contaminants used in the manufacture of fine chemicals and beverages. To fulfill this objective, this thesis is divided into six chapters: Chapter 1 presents a literature review of scientific literature related to the production of fuel alcohol, pointing out the main shortcomings inherent in this theme; Chapter 2 discusses an industrial process for cachaça production by continuous distillation featuring a careful study of the phase equilibrium of the main components of the fermented sugar cane and analyzing their influence in the production process; Chapter 3 and Chapter 4 presents the study of an industrial plant for hydrated fuel ethanol production discussing the influence of the main components of the wine in the columns operation, techniques of process optimization applied to a real industrial process and techniques of control process applied to the control of acetaldehyde and alcoholic graduation in bioethanol; Chapter 5 presents a new plant for neutral and hydrated alcohol productions, discussing in detail the advantages and disadvantages of the new process compared to traditional Brazilian and French industrial plants; finally, the Chapter 6 presents the overall findings of the study and suggesting topics for future investigations. Taking into account the results of this thesis, was possible to concluded that, although consolidated, the ethanol production process using sugar cane as raw material presents important gaps especially when related with high quality ethanol. Some of these shortcomings were solved by proposing a new industrial configuration in order to produce neutral and hydrated ethanol in a single installation with lower installation costs (less number of columns) and steam consumption / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T02:22:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_MiriaHespanholMiranda_M.pdf: 1273598 bytes, checksum: 50a96f73f193a44b0046116f228523e9 (MD5) Previous issue date: 2002 / Mestrado