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Produção de destilado alcoólico a partir de mosto fermentado de batata-doceAbujamra, Lizandra Bringhenti [UNESP] 19 June 2009 (has links) (PDF)
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abujamra_lb_dr_botfca.pdf: 2246029 bytes, checksum: 9db67484b79c3cd1a933cf615f284a92 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho fez-se uma avaliação da utilização da batata-doce como substrato para a produção de uma bebida destilada. No sentido de promover uma alternativa tecnologicamente viável, traçou-se um planejamento experimental que minimizasse as operações de preparo, definindo as condições mais adequadas para o processo fermentativo. A batata-doce do tipo Brazilândia Roxa foi caracterizada e a partir desta matéria-prima foram produzidos 100 kg de farinha. Os ensaios para a produção de hidrolisados utilizando farinha batata-doce, foram estudados utilizando um planejamento experimental fatorial completo 22 com duas variáveis independentes (as enzimas alfa-amilase e amiloglucosidase). O hidrolisado obtido foi utilizado seguindo um planejamento experimental completo 23 com pontos centrais e axiais, sendo que as variáveis independentes foram a concentração de açúcares redutores, concentração de leveduras viáveis e temperatura da fermentação e os compostos secundários álcool isoamílico, n-butanol, terc-butanol, álcool butírico, isopropanol, acetato de etila, metil éster, acetonitrila, acetaldeído, benzaldeído, hidroximetil furfural, butiraldeído, valeraldeído, heptaldeído, formaldeído, acetona e butanona. As variáveis independentes foram quantificadas por cromatografia líquida e gasosa. Foram testadas em planta piloto as condições: concentração de levedura em número de células viáveis 1 x 108, açúcares redutores 13,5% e temperatura 340C. A sazonalidade da matéria seca foi significativa para esta cultivar Brazilândia roxa, durante o período amostrado (outubro 2006 – fevereiro 2007). Essa variação tornou-se um obstáculo para a otimização de um processo industrial baseado na matéria-prima in natura, sendo necessária a padronização da matéria-prima, e neste sentido foram testadas algumas técnicas de secagem e moagem. Verificou-se que... / In this work, the use of sweet potato as a substrate for distilled beverage production was evaluated. In order to provide a technologically viable alternative, the experimental design was developed to minimize the preparation procedures, defining the most suitable conditions for the fermentation process. Sweet potato type “Brazilândia Roxa” was characterized and from such raw material 100 kg flour was produced. The assays for hydrolysate production using sweet potato flour involved a 22 complete factorial design including two independent variables (the enzymes alpha-amylase and amyloglucosidase). The obtained hydrolysate was employed by following a 23 complete experimental design including central and axial points, and the independent variables were reducing sugar concentration, viable yeast concentration and fermentation temperature, besides the secondary compounds isoamyl alcohol, n-butanol, tert-butanol, butyric alcohol, isopropanol, ethyl acetate, methyl ester, acetonitrile, acetaldehyde, benzaldehyde, hydroxymethylfurfural, butyraldehyde, valeraldehyde, heptaldehyde, formaldehyde, acetone and butanone. The independent variables were quantified through liquid and gas chromatography. A pilot plant was used to test the following conditions: yeast concentration as number of viable cells 1 x 108, reducing sugars 13.5% and temperature 340C. Dry matter seasonality was significant for this cultivar “Brazilândia roxa” during the sampling period (October 2006 – February 2007). Such variation became an obstacle to optimize an industrial process based on raw material “in natura”, requiring the raw material standardization; thus, some drying and grounding techniques were tested. Sweet potato flour was the best form of using such raw material as substrate in the processes. Suspensions with 18% dry matter were obtained. The enzyme concentrations for a better yield in the hydrolysis... (Complete abstract click electronic access below)
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Aplicação de técnicas de Fluidodinâmica Computacional (CFD) na avaliação da hidrodinâmica e da transferência de massa em estágio de coluna de destilaçãoZanutto, Conrado Planas 19 February 2015 (has links)
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6651.pdf: 7342156 bytes, checksum: 24286846097025ed263bb2f4e4b6dfb6 (MD5)
Previous issue date: 2015-02-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / Distillation is one of the most important industrial separation techniques. It requires high quantity of energy, corresponding to around 40% of the total energy consumption of chemical industries. As such, the optimization of a distillation column is indispensable, and it is only possible from the knowledge of the fluid dynamics phenomena occurring within the column. Some of models used for this, such as the models based on equilibrium and non-equilibrium stage concepts, usually provide useful results, but consider empirically many of the fluid dynamics phenomena by assuming a perfect mixture in each phase. In recent years, the advent of the high-speed computers combined with the development of accurate numerical methods for solving physical problems has revolutionized the way we deal with fluid dynamics phenomena. Computational fluid dynamics (CFD) techniques allow a microscopic description of the physical characteristics of the fluid motion. The main purpose of this study was develop a computational fluid dynamics model for gas-liquid flows that was able to predict the hydrodynamics and mass transfer on a sieve tray. A two-phase, three-dimensional and transient model, in an Eulerian-Eulerian framework was proposed for air/water (25°C) and ethanol/water systems at 1 atm. The continuity, momentum and mass equations were used to describe the gas and liquid phases. The sieve tray geometry simulated was based on experimental work of Solari e Bell (1986). The variables predicted were the velocity profiles, volume fraction of each phase, clear liquid height, recirculation areas, mass fraction and efficiency. The hydrodynamic and mass transfer model predictions were compared with experimental and numerical data from some authors and presented good agreement. This study shows that CFD can be used as a powerful tool for sieve tray simulation. / Destilação é uma das técnicas industriais de separação mais importante. Este processo requer grande quantidade de energia, correspondendo a aproximadamente 40% do consumo total de energia de indústrias químicas. Dessa forma, a otimização de colunas de destilação é indispensável, e para isso é necessário o conhecimento dos fenômenos fluidodinâmicos que ocorrem dentro da coluna. Alguns modelos utilizados nesses equipamentos, tais como os modelos baseados em conceitos de estágios de equilíbrio e não-equilíbrio, geralmente fornecem resultados úteis, mas consideram empiricamente muitos fenômenos fluidodinâmicos e assumem uma mistura perfeita em cada fase. Nos anos recentes, com o advento de computadores mais potentes combinado ao desenvolvimento de métodos numéricos precisos para a resolução dos problemas físicos, houve uma revolução no modo como lidamos com os fenômenos de fluidodinâmica. As técnicas de fluidodinâmica computacional permitem uma descrição microscópica das características físicas do escoamento dos fluidos. O principal objetivo deste estudo foi desenvolver um modelo de fluidodinâmica computacional para escoamentos líquido-vapor que fosse capaz de predizer a hidrodinâmica e a transferência de massa em pratos perfurados. Um modelo bifásico, tridimensional e transiente, numa abordagem Euleriana-Eulariana, foi proposto para os sistemas ar/água (25ºC e 1atm) e etanol/água a 1atm. As equações da continuidade, de momento e da transferência de espécies químicas foram utilizadas para descrever as fases líquida e gasosa. A geometria do prato perfurado simulado foi baseada no trabalho experimental de Solari e Bell (1986). As variáveis preditas foram o perfil de velocidades, a fração volumétrica de cada fase, a altura de líquido claro, áreas de recirculação, frações mássicas e eficiência. As predições do modelo para a hidrodinâmica e transferência de massa foram comparadas com dados experimentais e numéricos de alguns autores e apresentaram boa concordância. Este estudo mostra que o CFD pode ser utilizado como uma ferramenta poderosa para a simulação de pratos perfurados.
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Modelagem e simulação dinâmica de colunas de destilaçãoStaudt, Paula Bettio January 2007 (has links)
A pesquisa acerca da modelagem de colunas de destilação não é mais uma novidade nos dias de hoje. Os primeiros trabalhos, com metodologias propostas para a solução de sistemas de separação modelados prato a prato, surgiram na década de 30. Porém, só a partir da década de 50, com o advento do computador digital, foram realizados investimentos sólidos no desenvolvimento de novos algoritmos e simuladores. Apesar deste investimento, apenas modelos simplificados eram utilizados devido à baixa capacidade de processamento. A partir da década de 70, os primeiros simuladores comerciais começaram a ser introduzidos na indústria e o desenvolvimento de modelos rigorosos não parou mais. Dentro deste contexto, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um modelo rigoroso de coluna de destilação, genérico, dinâmico e de fácil aplicação nos mais variados tipos de estudos, desde simples simulações de operação até otimizações e previsões de comportamentos de parada e partida de plantas. Ou seja, um modelo projetado para situações onde uma representação fiel do comportamento dinâmico é necessária. Os modelos gerados neste estudo foram implementados na linguagem de modelagem do simulador EMSO e fazem parte da biblioteca EML (EMSO Model Library). Esta biblioteca é distribuída no conceito de software livre, disponibilizando todos os modelos via internet e sem custo. Para a validação dos modelos desenvolvidos foram utilizados dois exemplos: uma coluna de destilação reativa com dados provenientes da literatura e uma coluna deisobutanizadora industrial da PETROBRAS com 80 pratos que separa o isobutano de uma mistura de 13 componentes. Este último problema resulta em um sistema com mais de 6300 variáveis, provando que o simulador utilizado é muito eficiente para a resolução de problemas de grande escala. Os resultados da validação foram satisfatórios, assim como o desempenho do simulador EMSO quanto à eficiência computacional e à robustez na solução do problema. / Nowadays, modeling and simulation of distillation columns are not a new research subject anymore. It was around the 1930’s that the first methodologies were proposed to solve staged separation systems. However, it was in 1950’s, with the advent of digital computers that most important investments were made for the development of new algorithms and simulators. In spite of these investments, only very simple models were used due to the low speed of the computers available at that time. In the 1970’s, the industry started to use the first commercial simulators and the development of rigorous models for distillation columns has not stopped since then. Inside this context, the main goal of this work is the development of a rigorous, generic, dynamic and easy-to-use model of distillation column to be applied on diferent targets, from operation simulations to dynamic optimizations and the prediction of the start up and shut down plant behaviour. To do so, the model must represent the dynamic performance of the unit. The models generated were implemented in the EMSO simulator environment with its own modeling language and are part of the EMSO Model Library (EML), which is distributed under the Free Software concept. In order to analyze the model performance, two examples were chosen: a reactive distillation column from the literature and an 80 tray deisobutanizer column from PETROBRAS which separates isobutane of a 13 component mixture. The solution of the last problem generates a 6300 variable system, that is used to confirm the great efficiency of EMSO to solve large scale problems. The validation results have been as satisfactory as the model prediction and the EMSO simulator performance in computational efficiency and robustness.
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Avaliação da eficiência de pratos valvulados de dois passes com downcomer de uma coluna de destilação industrialInvernici, Pedro Luís January 2009 (has links)
Este trabalho aborda a predição da eficiência de pratos valvulados de dois passes, de escoamento cruzado com downcomers de uma coluna de destilação industrial, através do uso de diferentes modelos com e sem o uso do método Stagnant Regions Model proposto por Lockett em 1986. Contrariando o esperado, poucos artigos foram publicados sobre as principais características de pratos valvulados e bem menos sobre eficiência de pratos valvulados de dois passes. Os resultados encontrados sugerem que a correlação de O'Connell, o modelo de Chan e Fair aplicado aos pratos valvulados de dois passes convertidos para um passe e o modelo de Chan e Fair com uso do método SRM são os que melhor predizem a eficiência de pratos valvulados de dois passes, de escoamento cruzado com downcomers, no caso estudado.Em consonância com os estudos prévios, a correlação de O'Connell subestima o valor da eficiência, mostrando-se levemente conservativa, enquanto as predições pelo uso do modelo de Chan e Fair e do modelo modificado de Chan e Fair com uso do comprimento equivalente proposto por Klemola e Ilme superestimam o valor da eficiência, mostrando-se levemente não-conservativas. / This work approaches the prediction of the efficiency of two passes, crossflow valve trays with downcomers of an industrial distillation column, through the use of different models with and without the use the Stagnant Regions Model, method proposed by Lockett in 1986.Contradicting what it could be expected, few papers were published about the main characteristics of valve trays and fewer about efficiency of two passes valve trays. The results suggest that the O'Connell's correlation, the model of Chan and Fair applied to the two passes valve trays converted for one pass valve tray and the model of Chan and Fair with SRM method are those that best predict the efficiency of two passes, crossflow valve trays with downcomers. In consonance with the previous published studies, the O'Connell'correlation underestimates the value of the efficiency, showing a slightly conservative value, while the predictions using Chan and Fair model and the modified Chan and Fair model with equivalent length proposed by Klemola and Ilme overestimates the value of the efficiency, showing a slightly non-conservative results.
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Obtenção de etanol líquido neutro a partir dos resíduos (cabeça e cauda) oriundos da fabricação de cachaça por processo de destilação convencional e assistido por micro-ondas para obtenção de álcool gel.QUEIRÓZ, Vital de Sousa. 19 July 2018 (has links)
Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-19T11:37:34Z
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VITAL DE SOUSA QUEIROZ - TESE (PPGEP) 2013.pdf: 2991038 bytes, checksum: 89890a58847930a71c73378d3a43b91e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-19T11:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1
VITAL DE SOUSA QUEIROZ - TESE (PPGEP) 2013.pdf: 2991038 bytes, checksum: 89890a58847930a71c73378d3a43b91e (MD5)
Previous issue date: 2013-11-12 / Com o advento da globalização tecnológica, o ideal para as empresas industriais é processar matéria(s)-prima(s) com o seu aproveitamento integral para agregar mais lucratividade a cadeia produtiva e ser mais competitividade no mercado. O presente trabalho teve como objetivo, desenvolver o processo de aproveitamento dos resíduos (cabeça e cauda) oriundos da fabricação de cachaça de alambique para obtenção de etanol líquido neutro por processo de destilação convencional e por um inovador processo de destilação assistido por micro-ondas, para obtenção de álcool gel a 70°INPM. Neste trabalho, foi estudada a cinética dos processos destilatórios das misturas dos resíduos, com concentração de 40°GL, 42,5°GL, 45°GL, 47,5°GL e 50°GL nos dois sistemas de destilação, variando a temperatura de aquecimento em 90°C, 92°C, 94°C, 96°C, 99°C e 100°C onde foram definidos parâmetros como temperatura ideal de aquecimento dos sistemas, taxa de aquecimento, graduação alcoólica do etanol líquido destilado e rendimento do processo, assim como, o ajuste da formulação tradicional de obtenção de etanol gel usando etanol extraído dos resíduos. No processo destilatório, usando radiação micro-onda como agente de aquecimento, foi utilizado um microdestilador a micro-ondas desenvolvido para esse fim, mantendo-se os mesmos parâmetros da metodologia definida para a destilação convencional. Os resíduos, o álcool líquido extraído e o etanol gel antisséptico produzido foram caracterizados por métodos físicos e físico-químicos como densimetria, ebuliometria, cromatografia gasosa e viscosimetria. Os resultados obtidos mostraram que, o etanol extraído dos resíduos atende as especificações técnicas estabelecidas pela ANVISA (Agencia Nacional de Vigilância Sanitária) para produção de etanol gel antisséptico a 70°INPM e a faixa de temperatura ideal de trabalho em ambos destiladores é de 99°C - 100°C. O etanol gel antisséptico, obtido dos resíduos, apresentou características físicas e físico-químicas semelhante ao etanol gel tradicional e quanto ao seu custo/benefício, mostrou expressiva vantagem econômica do ponto de vista de custo com consumo de material e de preço do produto no mercado em comparação ao álcool gel tradicional. / With the advent of technological globalization, ideal for industrial companies is to process assessment (s) material (s) with your full time to educating the supply chain profitability and be more competitive in the market recovery. This study aimed to develop the process for recovery of waste (head and tail) deriving from the manufacture of cachaça to obtain neutral liquid ethanol by conventional distillation process and an innovative distillation process assisted by microwave, to obtain alcohol gel at 70 ° INPM. In this work , we studied the kinetics of processes destilatórios mixtures of wastes with concentration of 40°GL, 42.5°GL, 45GL°, 47.5° and 50°GL in both distillation systems, varying the temperature heating at 90°C, 92°C, 94°C, 96°C, 99°C and 100°C which defined parameters, such as temperature optimum heating systems, heating rate, ethanol alcoholic distillate yield and process, as well as adjusting the traditional formulation of obtaining ethanol from ethanol gel using waste. In the process distillatory using radiation microwaves as the heating agent, was used a microwave microdestilador developed for this purpose, keeping the same parameters as defined methodology to conventional distillation. Waste, liquid alcohol antiseptic gel extracted and ethanol produced were characterized by physical and physico-chemical as densitometry, ebuliometria, gas chromatography and viscometry. The results showed that the ethanol extract of the waste meets the technical specifications established by ANVISA ( National Health Surveillance Agency ) for ethanol antiseptic gel to 70°INPM ideal temperature range and work in both stills is 99°C - 100°C. Ethanol antiseptic gel , obtained from waste, presented physical and physical-chemical properties similar to ethanol gel and traditional terms of their cost / benefit ratio, showed significant economic advantage from the standpoint of cost material consumption and price of the product on the market compared to the traditional alcohol gel.
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Perfil sensorial e aceitabilidade de aguardente de Liquor de laranjaLorenzeti, Natália Canato [UNESP] 29 September 2009 (has links) (PDF)
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Previous issue date: 2009-09-29Bitstream added on 2014-06-13T19:50:07Z : No. of bitstreams: 1
lorenzeti_nc_me_arafcf.pdf: 478832 bytes, checksum: aa88049abeadff1fda69c6fe7e47be78 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A indústria de suco de laranja produz ao final do processo um subproduto denominado “liquor” de laranja, gerado na operação de prensagem do bagaço, que após concentrado, é adicionado ao farelo de polpa cítrica peletizado (CPP) para a elaboração de ração animal. A indústria brasileira de cerveja, por sua vez, tem descartado anualmente cerca de 160 milhões de litros de fermento, que são utilizados no máximo cinco vezes e ainda apresentam boa viabilidade (percentual de células mortas inferior a 5%). Considerando, portanto, as vantagens que poderão advir do aproveitamento do fermento de descarte da indústria cervejeira na aguardente de “liquor” de laranja, bem como a necessidade de melhor conhecer a qualidade dessa bebida, foi objetivo do presente trabalho caracterizar o perfil sensorial e avaliar o processo de obtenção e a aceitabilidade de aguardentes de “liquor” de laranja, obtidas pela fermentação com leveduras de descarte da indústria cervejeira, bidestilação em alambiques de cobre e de aço inoxidável, e envelhecimento em ancorotes de carvalho (5 L) durante 6 meses. O perfil sensorial das aguardentes, após o envelhecimento, foi determinado utilizando-se a Análise Descritiva Quantitativa (ADQ). Os resultados relativos à fermentação confirmaram ser viável a utilização do fermento de descarte da indústria cervejeira na produção da aguardente de “liquor” de laranja, já que praticamente todo o açúcar presente no “liquor” (7,7%) foi consumido. Os teores de acidez volátil não diferiram significativamente (p 0,05) entre as amostras bidestiladas em alambiques de cobre e de aço inox, porém diferiram (p 0,05) entre as amostras após o envelhecimento, havendo neste processo um aumento significativo (p 0,05) nos valores de acidez das aguardentes. A ADQ foi conduzida por uma equipe de 10 julgadores... / The orange juice industry produces at the end of the process a by-product called orange press liquor, obtained from the pressing of the orange pulp, which is further concentrated and then added to the pelletized citric pulp crumb (CPP), used as animal feed. The Brazilian brewery industry also disposes annually 160 millions liters of still usable yeast (95% effective cells), replaced after 5 fermentation loads are done. So considering the possibility of using the disposable yeast from the brewery industry to produce the orange press liquor spirit and the necessity to know better this beverage quality, this project aimed to establish the sensory profile and evaluate the production process and the acceptance of the orange press liquor spirits, obtained by fermentation with disposable yeast from the brewery industry, bidistillation in copper and stainless steel pot stills and aging for 6 months in miniature (5 liters) oak casks. The sensory profile of spirits, after maturation, was established by Quantitative Descriptive Analysis (QDA). The results obtained during fermentation confirmed that the use of the disposable yeast from the brewery industry to produce orange press liquor spirit is viable, based on the almost absolute consumption of the sugar contained in the orange press liquor (7,7%). The volatile acidity was not significantly different (p 0.05) between bidistilled samples in copper and stainless steel pot stills, however it was different (p ≤ 0.05) between the samples after maturation, process that increased significantly (p ≤ 0.05) the acidity of the spirits. The QDA was developed by 10 judges, trained e selected according to their discriminating capability, repeatability and consensus with the others judges... (Complete abstract click electronic access below)
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Otimização Energética e Econômica de Configurações Convencionais e Termicamente Acopladas da Destilação Extrativa. / Energy and Economic Optimization of Conventional and Thermally Coupled Configurations of Extraction Distillation.DANTAS, Bruno Brito. 08 March 2018 (has links)
Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-08T20:19:59Z
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BRUNO BRITO DANTAS - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 1656780 bytes, checksum: eef180b8a56ee0bcd0361febde377c56 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-08T20:19:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1
BRUNO BRITO DANTAS - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 1656780 bytes, checksum: eef180b8a56ee0bcd0361febde377c56 (MD5)
Previous issue date: 2016-10 / Capes / A destilação extrativa é um dos mais importantes procedimentos utilizados para a separação de misturas azeotrópicas na indústria química, porém é um método relativamente caro, tendo em vista sua alta demanda energética. As limitações dessa operação vêm estimulando durante décadas, estudos acerca de alternativas que os minimizem. A intensificação de processos por meio do acoplamento térmico entre colunas de destilação é uma opção que vem recebendo cada vez mais
atenção, haja vista os bons resultados que trabalhos publicados nessa área têm apresentado. Porém, recentemente alguns estudiosos tiveram conclusões que vão de encontro à toda eficiência creditada ao acoplamento térmico, o que torna necessário ainda mais estudos a cerca dessa tecnologia. Devido a essas divergências, surgem também dúvidas a respeito do método mais adequado para a implementação de um sistema de destilação termicamente acoplado, uma vez que se observa o
emprego de diversos métodos na tentativa de alcançar um design para essas configurações que nem sempre repercutem na melhor alternativa. Neste trabalho foi descrito um procedimento para a obtenção do ótimo design de sequências de destilação convencional (CS) e termicamente acoplada (TCS), além da obtenção do ótimo operacional, baseado no método de otimização desenvolvido
por Figueiredo et al. (2015). A metodologia foi aplicada à simulação de dois sistemas, acetonametanol-água (M1) e acetona-metanol-DMSO (M2), e seus resultados foram comparados em termos de consumo anual total (TAC) e consumo específico de energia (SEC) com a literatura. A aplicação do procedimento de otimização alcançou reduções de até 30% e 15% do TAC das configurações CS e TCS, respectivamente, quando comparadas com a literatura, comprovando sua eficiência. Ademais, o uso de diferentes solventes nos permitiu chegar à conclusão de que nem sempre o acoplamento térmico é a melhor opção. / Extractive distillation is one of the most important procedures for the separation of azeotropic mixtures in the chemical industry, but it is a relatively expensive method, given its high energy demand. The limitations of this operation has been stimulating for decades, studies on alternatives to minimize them. The intensification process through thermal coupling between distillation columns is an option that has been receiving increasing attention, considering the good results that papers published in this area have shown. But recently some researchers presented findings that go against all efficiency credited to the thermal coupling, which makes it even more necessary studies
about this technology. Due to such differences, questions arise regarding the most appropriate method for implementing a distillation system thermally coupled, as observed employing various methods in the attempt at achieving a design for those configurations that impact is not always the best alternative. This paper described a procedure for obtaining the optimal design of conventional distillation sequences (CS) and thermally coupled (TCS), in addition to obtaining the optimum operating based on the optimization method developed by Figueiredo et al. (2015). The methodology was applied to the simulation of two systems, acetone-methanol-water (M1) and acetone-methanol-DMSO (M2), and their results were compared in terms of TAC and SEC with literature. The application of the optimization procedure resulted in reductions of 30% and 15% of the TAC of the CS and TCS configurations, respectively, when compared with the literature, proving its efficiency. Futhermore, the use of different solvents has allowed us to reach the conclusion that not always the thermal coupling is the best option.
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Metamodelagem Kriging e sua aplicação na otimização de uma unidade de separação de propeno por destilação.VILLAR, Savana Barbosa de Brito Lélis. 18 April 2018 (has links)
Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-04-18T15:21:01Z
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SAVANA BARBOSA DE BRITO LÉLIS VILLAR - DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2016.pdf: 4927740 bytes, checksum: 02efe9b034cf0c99994b28b1588c4e7a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-18T15:21:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1
SAVANA BARBOSA DE BRITO LÉLIS VILLAR - DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2016.pdf: 4927740 bytes, checksum: 02efe9b034cf0c99994b28b1588c4e7a (MD5)
Previous issue date: 2016 / Metamodelos têm sido utilizados em inúmeras aplicações de engenharia, para aproximar
modelos matemáticos rigorosos quando seus códigos computacionais exigem tempo
demasiadamente grande para que a sua utilização prática seja possível. Neste contexto,
realizou-se uma aplicação do modelo Kriging para obtenção de resultados da metamodelagem de um processo de separação de propeno por destilação. Neste trabalho foi incluída a utilização das Redes Neurais Artificiais como parâmetro comparativo entre os metamodelos.O procedimento envolve o plano de amostragem Latin Hypercube Sampling, a seleção do tipo do metamodelo, estimação de parâmetros e validação. O desempenho dos metamodelos foi comparado com resultados obtidos através do modelo rigoroso pertencente ao simulador de processos Aspen Plus®, onde a predição dos dados mostrou-se com ótima precisão e esforço computacional significativamente menor. Outra contribuição importante deste trabalho é o
desenvolvimento da metodologia para otimização baseada na predição dos dados através do metamodelo Kriging utilizando a função fmincon do software Matlab e a comparação à otimização da ferramenta Optimization do Aspen Plus®, atingindo resultados minimizados para as cargas térmicas dos refervedores das três colunas de destilação e obedecendo as restrições de pureza do produto e taxa de boilup. / Metamodels have been used in many engineering applications, rigorous mathematical models to approximate when their computational codes require too great a time so that its practical use is possible. In this context, there was an application of the Kriging model to obtain metamodeling results of a propylene distillation separation process. This work included the use of Artificial Neural Networks as a comparison parameter between metamodels. The procedure involves the plan Latin Hypercube Sampling, selection of the type of metamodel, parameter estimation and validation. The performance of the metamodel was compared with results obtained from the rigorous model belonging to the process simulator Aspen Plus®, where the prediction of the data showed with great precision and significantly less computational effort. Another important contribution of this work is the development of methodology for optimization based on the prediction of data through Kriging metamodel using fmincon function of Matlab software and compared to optimize the optimization tool Aspen Plus®, reaching results for minimized thermal loads of reboilers the three-column distillation and obeying the purity of the product restrictions and boilup rate.
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Otimização de um processo real de destilação atmosférica de petróleo utilizando simulação de processos e métodos estatísticos / Optimization of a real crude oil atmospheric distillation process using process simulation and statistical methodsNóbrega, Maria Bianca Medeiros de Mello 05 January 2018 (has links)
Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-05-02T23:09:42Z
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MariaBiancaMedeirosDeMelloNobrega_DISSERT.pdf: 2666810 bytes, checksum: a650dad303d83d01d10dfe2ed3be2336 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-05-07T22:49:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2018-01-05 / A crescente demanda energética mundial tem ocasionado uma elevação nos preços da energia e exigindo cada vez mais a utilização de técnicas que aumentem a eficiência dos processos nas indústrias. Acrescente-se, ainda, que no contexto ambiental, o aumento da eficiência energética tem um papel fundamental na redução das emissões de gases de efeito estufa, contribuindo para um desenvolvimento sustentável. Dessa forma, o presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de otimizar o consumo de energia do condensador de topo de uma torre de destilação atmosférica de petróleo, instalada em uma das maiores refinarias do Brasil. A otimização consistiu na determinação de valores ótimos para a vazão de vapor de retificação e temperatura de carga, que minimizam o consumo de energia do condensador, atendendo os critérios de especificação de produtos e limites operacionais dos equipamentos. Foi desenvolvida uma metodologia de trabalho, que inclui as etapas de modelagem, análise de sensibilidade, planejamento fatorial e Método de Superfície de Resposta (MSR). Essas etapas foram desenvolvidas usando o simulador comercial Petro-SIM® e os softwares STATISTICA© e Microsoft Excel®. Os resultados obtidos demonstram que, a refinaria opera em condições operacionais próximas aos valores ótimos, mas ainda é possível obter ganhos significativos através do ajuste da vazão de vapor de retificação e da temperatura de carga. As alterações da vazão de vapor para 280,00 ton/d e da temperatura de carga para 363,64 °C podem gerar uma redução de 0,81% na carga térmica global e uma economia mensal de R$341.733,00. Vale ressaltar ainda uma redução mensal de 2.148 m³ de água utilizada para a produção de vapor. Dessa forma, além da possibilidade de se obter ganhos reais, a metodologia desenvolvida pode ser utilizada como uma ferramenta de otimização para a melhoria da eficiência energética, mesmo em processos complexos como a destilação de petróleo. / The increasing global demand for energy has caused a rise in energy prices and has required the search for techniques that enhance the efficiency of processes in industries. Furthermore, in the environmental context, increasing energy efficiency plays a key role in reducing greenhouse gas emissions, contributing to sustainable development. This work was developed with the objective of optimizing the energy consumption of the top condenser of an atmospheric petroleum distillation tower, installed in one of the largest refineries in Brazil. The optimization consisted in the determination of optimum conditions for the stripping steam and feed temperature, which minimize the condenser energy consumption, according the product specification requirement and the equipment operational limits. The working methodology developed includes the steps of modeling, sensitivity analysis, factorial design and Response Surface Method (MSR). This was possible with the aid of the commercial simulator Petro-SIM® and the softwares STATISTICA© and Microsoft Excel®. The results demonstrate that the refinery operates at operational conditions close to optimum values, but significant gains can still be reach by adjusting the stripping steam flowrate and feed temperature. The change in the steam flowrate to 280.00 t/d and the feed temperature to 363.64 °C can generate a reduction of 0.81% in the overall thermal load and a monthly savings of R$ 341,733.00. It is also worth mentioning a monthly reduction of 2,148 m³ of water for the steam production. Thus, in addition to the possibility of real gains, this developed methodology is able to be an optimization tool to improve energy efficiency, even in complex processes such as petroleum distillation.
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COBET : abordagem termodinâmica para a otimização e o controle de processosPaim, Ágata January 2013 (has links)
O aumento do custo e da demanda de energia, juntamente com a escassez de recursos não renováveis e o crescente apelo para a sustentabilidade dos processos, incentiva o desenvolvimento de equipamentos e sistemas mais eficientes mediante a otimização e o controle dos recursos energéticos disponíveis. A proposta deste trabalho consiste em estabelecer uma abordagem termodinâmica para o controle e a otimização de processos visando o aumento da eficiência na operação dos mesmos. Para tanto, foi desenvolvido um problema de controle ótimo formulado com base no critério de eficiência termodinâmica de acordo com a 2ª Lei, com o objetivo de otimizar a transição entre estados com respeito a taxa de geração de entropia do sistema, mantendo as variáveis controladas como restrições de desigualdade dependentes do tempo. A estratégia proposta, chamada COBET (controle baseado na eficiência termodinâmica), foi aplicada a uma coluna de destilação binária para controlar a pureza do destilado e do produto de fundo, manipulando a razão de refluxo e a taxa de transferência de calor do refervedor. O COBET apresentou ajuste simples, tempo computacional razoável e desempenho de controle aceitável, quando comparado com controladores convencionais. Foi proposta uma estratégia alternativa, de modo a aprimorar o COBET, chamada R-COBET, que consiste no uso de restrições adicionais que garantem que as variáveis de controle permaneçam entre o estado inicial e final. O R-COBET obteve um desempenho aceitável, menor integral do erro quadrático das variáveis de controle e maior lucro, quando comparado ao COBET. A fim de demonstrar a aplicabilidade da metodologia proposta a outras funções objetivo, uma função empírica de eficiência baseada na 1ª Lei da Termodinâmica foi determinada e utilizada no problema de controle ótimo, sujeito às mesmas restrições consideradas no controlador R-COBET. Também se aplicou a metodologia proposta a um reator CSTR com o intuito de controlar a temperatura e a concentração do produto, considerando-se o controlador na forma R-COBET, e obteve-se um desempenho similar ao do estudo da coluna de destilação. Com estas análises, concluiu-se que a metodologia proposta pode ser aplicada com sucesso a problemas de controle ótimo com estados final e inicial definidos. / The increasing demand of energy and its rising costs, in addition to the non-renewable resources depletion and to the growing interest in the sustainability in industrial processes, stimulate the development of equipment and systems that are more efficient through the control and optimization of available energy resources. The purpose of this work is to establish a thermodynamic approach to process control and optimization, in order to improve operational efficiency. To this end, it is developed in this work an optimal control problem formulated on the basis of a thermodynamic efficiency criterion, as dictated by the 2nd Law. The principle is to optimize the transition between states with respect to thermodynamic efficiency – regarded as the square of entropy generation rate – while maintaining the controlled variables as time dependent inequality constraints. The proposed strategy, called here TEBC (Thermodynamic Efficiency Based Control) was applied to a binary distillation column in order to control distillate and bottom product purities within specifications while manipulating the reflux ratio and reboiler heat transfer rate. When compared to other controllers, TEBC presented practical tuning, reasonable computational time and acceptable control performance. An alternative strategy was also proposed in order to improve TEBC, called R-TEBC, which considers additional constraints to ensure that control variables remain between the initial and final states. The R-TEBC achieved acceptable performance, smaller integral squared error in the control variables and larger profit, when compared to TEBC. In order to demonstrate the applicability of the proposed methodology to other objective functions, an empirical efficiency function was proposed for the distillation column example and used in the optimal control problem, in the form of a R-TEBC controller. Moreover, an exothermic CSTR reactor with product concentration and reactor temperature as controlled variables was also studied, using additional constraints (R-TEBC), and the results was similar to those obtained in the distillation column. With this analysis, it was concluded that the proposed methodology can be applied to optimal control problems of this kind with fixed initial and final states.
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