Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T13:52:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batistella_CesarBenedito_M.pdf: 5538194 bytes, checksum: 649f6cfb2558c29691fb97d2f2b06767 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: A industrialização de compostos de propriedades terapêuticas requer muito esforço em sua manufatura, especialmente no estágio de purificação, devido às especificações rigorosas desses produtos químicos para serem usado no setor farmacêutico. No estágio de purificação, os processos mais usados são: extração líquido-líquido, cristalização, adsorção, lavagem sólido-líquido, destilação, etc. A destilação convencional, entretanto, em muitos casos, não pode ser utilizada, devido à instabilidade térmica dos compostos envolvidos. Existem, por exemplo, produtos sensíveis ao calor, tais como, vitaminas A, E, K, muitos intermediários farmacêuticos, como a ranitidina, diversos cosméticos, óleos de origem vegetal, como o derivado da desodorização do óleo de soja (DDOS), óleos essenciais de plantas com fins terapêuticos, etc. Em muitos casos, a destilação se apresenta como a única forma econômica de purificação. Surge então a destilação molecular, processo que utiliza alto vácuo e temperaturas reduzidas. Basicamente, há dois tipos de equipamentos para conduzir a destilação molecular: os destiladores de filme descendente e o centrífugo.Geralmente, esses equipamentos têm caráter multipropósito, designação comum na indústria de química fina. Desta forma, tomam-se importante a modelagem e a simulação rigorosa de tais destiladores, para estabelecer as condições de operação, e otimizar variáveis importantes, normalmente, o rendimento e a pureza do produto final. O objetivo deste trabalho, então, é a modelagem e a simulação dos destiladores de filme descendente e centrífugo, a partir das equações de balanços de massa, energia, momentum, e equação da taxa de evaporação. O sistema de equações resultantes é resolvido por um método de diferenças finitas implícito, o qual se apresenta muito estável. Os efeitos de diversos parâmetros na taxa da evaporação e na eficiência de separação foram estudados com sistemas binários. Uma análise comparativa entre os destiladores de filme descendente e centrífugo foi também realizada / Abstract: The industrialization of therapeutic property compounds requires a lot of efforts in their manufacture, especially in the purification stage because of the rigorous especifications of these chemical products to be used on the pharmaceutical sector. In the purification stage, the most used processes are: liquid-liquid extraction, crystallization, adsorption, solid-liquid washing, distillation, etc. The conventional distillation, however, in many cases, can not be utilized, because of the thermal instability of the involved compounds. Since, they are products sensitive to heat such as vitamines A, E, K, and many others pharmaceutical intermediaries, as for example ranitidine, several cosmetics, vegetal oils, solar protector as the parsol, high vacuum oil, and petroleum derivative products, etc. In many cases, the use of distillation shows itself as the only economic form of purification. Molecular distillation, so appears as an important separation process that utilizes high vacuum and low temperatures. Basically, there are two kinds of equipments for carrying out molecular distillation: the falling film and centrifugal distillators. Generally, these apparatuses have multipurpose functions, as usually designated in the fine chemical industry. Also for this, it becomes important the rigorous modeling and simulation of such distillators, to estabilish operating conditions, improve yield and purity of the final product, and to establish flexibility index. The objetive of this work, then, is the modeling and simulation of the falling film and centrifugal distillators, using the mass, energy and momentum balance equations. The equations were solved by finite difference methods. The effects of several parameters on the distillation rate and the separation efficiency were studied for binary systems. A comparative analysis between the falling film and centrifugal distillation apparatus was also carried out / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A produÃÃo de biodiesel pela reaÃÃo de esterificaÃÃo enzimÃtica por intermÃdio de fluidos supercrÃticos pode ser usado na sÃntese de biocombustÃveis. O objetivo deste trabalho foi avaliar parÃmetros operacionais de sÃntese enzimÃtica de oleato de etila em meio supercrÃtico. A primeira etapa foi a preparaÃÃo do biocatalisador atravÃs da imobilizaÃÃo da lipase de Candida antarctica tipo B (CalB), por ligaÃÃo covalente, utilizando quitosana como suporte. No procedimento de imobilizaÃÃo, realizou-se a ativaÃÃo do suporte, utilizando como agentes ativantes: glicidol, glutaraldeÃdo e/ou etilenodiamina (EDA). O segundo passo consistiu da medida da hidrÃlise da enzima imobilizada, que foi avaliada pela hidrÃlise do butirato de para-nitrofenila (pNPB). Em ordem para determinar a melhor condiÃÃo operacional da reaÃÃo, foi conduzido um planejamento experimental (2^3), com os seguintes parÃmetros: razÃo molar Ãlcool:Ãcido graxo, temperatura, e tempo de reaÃÃo, entÃo o melhor resultado foi obtido usando quitosana 5% (m/V) - Glioxil-EDA-GlutaraldeÃdo, de 18,95 U/g. No terceiro passo, realizou-se as reaÃÃes de esterificaÃÃo utilizando Ãcido oleico, Ãlcool etÃlico e diÃxido de carbono como fluido supercrÃtico. A quantidade de Ãleo usada nestas reaÃÃes foi constante, com 1,0 g de biocatalisador correspondendo a 10% da massa de Ãleo. Um planejamento experimental foi realizado para se avaliar as condiÃÃes operacionais (razÃo molar, tempo de reaÃÃo e temperatura). O maior valor de conversÃo foi de 46,9% para uma temperatura de 29,9 ÂC, razÃo molar etanol: Ãcido oleico igual 4,50: 1 e tempo reacional de 6,5 horas. O aumento da temperatura influenciou a conversÃo positivamente, dentro do intervalo estudado. O parÃmetro razÃo molar Ãlcool: Ãcido oleico nos intervalos estudados (2,5:1; 4,5:1; 6,5:1) mostrou que os valores com a menor relaÃÃo de razÃo molar possuem as maiores taxas de conversÃo. Ocorreu a perda de atividade catalÃtica durante os procedimentos de reciclo. Adicionalmente, a baixa conversÃo de Ãsteres etÃlicos pode ser solucionada com o uso de zeÃlita para remoÃÃo de Ãgua do meio, uma vez que se acredita que a presenÃa de Ãgua impossibilita a mÃxima conversÃo. / Biodiesel production by enzymatic esterification reaction using supercritical fluids can be used for the synthesis of biofuel. The objective of this study was to evaluate the operational parameters of enzymatic synthesis in supercritical medium. The 1st step was the preparation of the biocatalyst by immobilization of lipase from Candida antarctica type B (Calb) by covalent bond using chitosan as support. In the immobilization procedure, it was the following as activating agents: glycidol, glutaraldehyde and ethylenediamine (EDA). The 2nd step was the measurement of hydrolysis of the immobilized enzyme, this was evaluated by hydrolysis of butyrate p.nitrophenyl butyrate (PNPB). In order to determine the best operational conditions of the reacton, it was enzyme suport conducted a experimental design (2^3), in the following parameters: molar rather alcohol oil, temperature, and then the best result was obtained when using chitosan 5% (w/v) - glyoxyl -EDA-glutaraldehyde, of 18.95 U / g. In Step 3, we carried out the esterification reactions using oleic acid, ethanol and carbon dioxide as supercritical fluid. It should be noticed that the amount of oleic acid used in these reactions was constant, with 1 g of immobilized enzyme, corresponding to 10% by weight oleic acid. An experimental design was conducted to evaluate the operational conditions molar ratio, reaction time and temperature. The highest rate was 46.9% at a temperature of 29.9 ÂC, molar ratio ethanol: oleic acid equal to 4.50:1, and a reaction time of 6.50 hours. The temperature affected the conversion within the range studied. The parameter molar ratio alcohol: oleic acid in the intervals studied (2.5:1, 4.5:1, 6.5:1) showed that the values with the lowest ratio of molar ratio with the highest conversion rates. It was observed a lost of catalytic activity during the recycling procedure. Additionally, it should be mentioned that a low conversion of ethyl esters, might be solved with the use of zeolite to remove water from medium, once it believed that that the presence of water precludes the maximum conversion.

Orientador: Roger Josef Zemp / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:46:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RaphaelRibeiroCruz_M.pdf: 3339099 bytes, checksum: 221059e3eab5645623f894afee5431de (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho é apresentada uma metodologia de desenvolvimento de um sistema supervisório utilizando Microsoft Excel®. O sistema foi desenvolvido para operar uma planta de polimerização em solução de estireno. A aplicação de códigos computacionais na em VBA (Visual Basic for Applications) na planilha torna possível a criação de um cliente OPC para comunicação entre o computador e hardware. A planilha possui, portanto condições de receber, enviar, armazenar e tratar informações vindas do processo. A polimerização de estireno é realizada utilizando tolueno como solvente e BPO (Peroxido de Benzoíla) como iniciador. Aquisição da temperatura do reator, temperatura de entrada e saída da camisa e massa especifica do meio reacional foram realizada. A partir dos dados experimentais extraídos da reação de polimerização, foi gerado um modelo empírico utilizando Redes Neurais Artificiais (RNA). As RNAs são implementadas no Excel de forma simples, usando a própria planilha, por operar matrizes, tornando-se oportunas para o desenvolvimento de controladores preditivos. O Microsoft Excel® mostrou-se uma interessante ferramenta para aplicação em automação de protótipos experimentais / Abstract: This research work presents a methodology for the development of a supervisory system using Microsoft Excel®. The system was designed to operate a styrene polymerization plant. The development of computational codes in VBA (Visual Basic for Applications) allows for the creation of an OPC client for communication between computer and hardware. The spreadsheet has porting is able to receive, send, store and process information from the process. The polymerization of styrene is carried out using toluene as solvent and BPO (benzoyl peroxide) as an initiator. Acquisition of reactor temperature, inlet temperature and outlet shirt and specific mass of the reaction medium were performed. From the experimental data extracted from the polymerization reaction, an empirical model was generated using Artificial Neural Networks (RNA). RNAs are easily implemented in Excel simply, using operations arrays, making it appropriate for the development of predictive controllers. The use of Microsoft Excel® proved to be an interesting tool for application in automation experimental prototypes / Mestrado / Engenharia Química / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T11:34:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maia_JulioPereira_D.pdf: 8705466 bytes, checksum: e604d7a471ca19eb99492912d431174b (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta tese apresenta um estudo de estratégias de esquemas de controle em unidades de destilação a vácuo de refinarias de petróleo, com o uso de dados e informações de uma refinaria brasileira, de modo a se desenvolver uma simulação representativa do processo, onde uma diferença global máxima de 5% entre os resultados de simulação e os dados de saída reais foi obtida. A simulação foi executada com alto nível de detalhamento, com cálculos de queda de pressão, dimensionamento de sistemas de bombeamento e uso de internos de coluna comerciais. Uma análise paramétrica foi executada para a verificação das variáveis mais influentes do processo. A simulação em estado estacionário resultante foi então convertida para o regime dinâmico, onde um esquema de controle equivalente ao esquema de controle da planta real foi implementado. Este esquema de controle foi submetido a um conjunto de perturbações usuais ao processo real, produzindo respostas dinâmicas do processo para cada perturbação aplicada. Pela análise das dinâmicas destas respostas e das respostas do sistema em malha aberta, um esquema de controle alternativo foi proposto e verificado da mesma maneira que o esquema de controle equivalente. Malhas de controle específicas para quantificar a qualidade dos produtos, tendo por base o índice ASTM D86 foram inseridas. A comparação entre os dois esquemas de controle por meio das respostas dinâmicas na qualidade dos produtos, considerando como parâmetro o ISE (Integral Squared Error) das malhas de cada esquema para comparação, apresentou uma redução média do erro em 70% na qualidade dos produtos principais / Abstract: A petroleum vacuum distillation unit study on control scheme strategies is developed in this work. Real plant data and information is gathered from a Brazilian Refinery to develop a representative simulation of the process, which had achieved a maximum 5% overall difference from the plant results. The simulation was set to be highly detailed, including pressure drop calculations, pumping system and the use of commercial column internals (packing and plates) in it. A parametric analysis was carried in order to verify the most influent variables in the process, with respect to temperature profiles, product flows and product qualities. The resultant steady state simulation was then converted into dynamic regime, when a control scheme equivalent to the real plant control scheme was implemented. This control scheme was then subjected to a set of common perturbations that occur in the real process, producing the dynamic response of the process to each perturbation applied. By analyzing the dynamics of these responses and the open loop responses, an alternative control scheme is proposed and verified in the same manner the later one was. A specific control loop was proposed to account a petroleum product quality index, such as ASTM D86 95% recovery. The comparison of the control schemes by means of the dynamic responses considering the correlated ISE (integral squared error) of each scheme has shown an average error reduction of 70% in the main products quality / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

[pt] A indústria 4.0 impulsionou o desenvolvimento de novas tecnologias para atender as demandas atuais do mercado. Uma dessas novas tecnologias foi a incorporação de técnicas de inteligência computacional no cotidiano da indústria química. Neste âmbito, este trabalho avaliou o desempenho de controladores baseados em aprendizado por reforço em processos químicos industriais. A estratégia de controle interfere diretamente na segurança e no custo do processo. Quanto melhor for o desempenho dessa estrategia, menor será a produção de efluentes e o consumo de insumos e energia. Os algoritmos de aprendizado por reforço apresentaram excelentes resultados para o primeiro estudo de caso, o reator CSTR com a cinética de Van de Vusse. Entretanto, para implementação destes algoritmos na planta química do Tennessee Eastman Process mostrou-se que mais estudos são necessários. A fraca ou inexistente propriedade Markov, a alta dimensionalidade e as peculiaridades da planta foram fatores dificultadores para os controladores desenvolvidos obterem resultados satisfatórios. Foram avaliados para o estudo de caso 1, os algoritmos Q-Learning, Actor Critic TD, DQL, DDPG, SAC e TD3, e para o estudo de caso 2 foram avaliados os algoritmos CMA-ES, TRPO, PPO, DDPG, SAC e TD3. / [en] Industry 4.0 boosted the development of new technologies to meet current market demands. One of these new technologies was the incorporation of computational intelligence techniques into the daily life of the chemical industry. In this context, this present work evaluated the performance of controllers based on reinforcement learning in industrial chemical processes. The control strategy directly affects the safety and cost of the process. The better the performance of this strategy, the lower will be the production of effluents and the consumption of input and energy. The reinforcement learning algorithms showed excellent results for the first case study, the Van de Vusse s reactor. However, to implement these algorithms in the Tennessee Eastman Process chemical plant it was shown that more studies are needed. The weak Markov property, the high dimensionality and peculiarities of the plant were factors that made it difficult for the developed controllers to obtain satisfactory results. For case study 1, the algorithms Q-Learning, Actor Critic TD, DQL, DDPG, SAC and TD3 were evaluated, and for case study 2 the algorithms CMA-ES, TRPO, PPO, DDPG, SAC and TD3 were evaluated.