Orientador: Milton Mori / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T03:49:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_JoaoBatistadePaiva_M.pdf: 3730916 bytes, checksum: cae1bc4b2923ae83058c65fd01b47edc (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: Apresenta-se neste trabalho a modelagem matemática e a simulação numérica de reatores de leito fixo para a reação de oxidação de etanol à acetaldeído sobre catalisador de cobre oxidado. Os modelos estudados são bidimensionais, pseudo-homogêneos, não-adiabáticos e não-isotérmicos. O objetivo principal desse estudo é analisar a sensitividade paramétrica desses modelos em relação à variáveis de processo e de projeto e comparar o desempenho de cada reator no que se refere à conversão total de reagentes por passe e à estabilidade operacional. Três tipos de reatores são estudados: reator de leito fixo de fluxo axial, reator tubular de parede e reator de placas planas. O modelo para o reator de leito fixo de fluxo axial é discretizado pelo método das diferenças finitas e pelo método dos elementos finitos e os resultados são comparados entre si. O sistema de equações algébricas resultante da discretização é resolvido pelos métodos de Newton-Raphson e de Gauss-Seidel. Analisa-se, também, o efeito da utilização de algumas correlações para estimativa da condutividade térmica efetiva radial e do coeficiente de transferência de calor na parede disponíveis na literatura sobre, o comportamento desse modelo. O modelo para o reator tubular de parede é discretizado pelo método das diferenças finitas. As equações discretizadas são resolvidas pelo método de Newton-Raphson. O modelo para reator de placas paralelas é discretizado pelo método dos elementos finitos. As equações discretizadas são resolvidas pelo método de Gauss-Seidel. / Abstract: This work presents the mathematical modelling and numerical simulation of catalytic fixed-bed reactors for the oxidatton of ethanol to acetaldehyde catalized by copper oxide. The studied models are two-dimensional, pseudo-homogeneous, non-adiabatic and non-isothermic. The main purpose of this work is to analyze the parametric sensitivity of these models in relation to process and design variables and to compare the performances of each reactor in relation to reagents conversion and operational stability. Three reactor types are studied: axial flow fixed-bed reactor, tubular-wall reactor and parallel plates reactor. The fixed-bed reactor model is discretized by finite diference and finite element methods and the results are compared. The resulting system of algebraic equations is solved by Newton-Raphson and Gauss-Séidel methods. It is also analyzed the effect of using some diferent correlations to calculate the effective radial thermal condtictivity and wall-heat transfer coefficient on the behavior of this modél. The tubular-wall reactor model is discretized by finite diference method. The dicretized equations are solved by Newton-Raphson method. The parallel plates reactor model is discretized by the fi'nite element method. The resulting system of algebraic equations are solved by Gauss-Siedel method. / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Milton Mori / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T10:01:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fujiwara_MinesMinoro_M.pdf: 3033960 bytes, checksum: abc027bfdc011ae965da2e97d152e56d (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Apresentam-se neste trabalho a modelagem e simulação de modelos bidimensionais de reatores catalíticos em leito fixo em estado estacionário, não-adiabático, não isotérmico e com resfriamento contra corrente para a produção de acetaldeído, via oxidação do etanol sobre catalisador Fe-Mo (poroso), utilizando para isso os dados e a equação da taxa de reação apresentada na Tese de Mestrado de Maciel Filho [25]. Os modelos considerados neste trabalho são o modelo pseudo-homogéneo (modelo I) e o modelo heterogêneo (modelo II). No modelo heterogêneo os processos de transferência envolvidos são: - transferência intrareator - entre os espaços vazios do leito fixo - transferência intrapartícula - dentro da partícula de catalisador - transferência interfases - entre o seio do fluido e a superfície do catalisador. O sistema de equações diferenciais não-lineares dos dois modelos são resolvidos pelos métodos dos elementos finitos e das diferenças finitas. São feitas comparações da performance dos dois modelos e a influência dos parâmetros mais importantes são escolhidos, tornando-se possível escolher as melhores condições de operação do projeto. A otimizaçâo foi feita com o objetivo de obter a melhor produtividade. / Abstract: This work presents the modelling and simulation of the steady state two-dimensional model of packed-bed, non-adiabatic and non-isothermics countercurrent cooled reactors for the production of acetaldehyde, via the oxidation of ethanol over ironmolibdenium oxide catalyst, using the data and the rate equation presented in Maciel Filho's MsC Thesis [25]. The reactor model considered in this work consist of pseudo-homogeneous model (model I) and heterogeneous model (model II). In the heterogeneous model the transport process involved are: - intrareactor transport - through the voids betwen in the fixed beds - intraparticle transport - within the catalyst pellet . interphase transport - between the mainstream of fluid and the surface of the catalyst pellet. The systems of non-linear differential equations of the two models have been solved by finite element method and finite differences method. The performance of pseudo-homogeneous model has been compared to the heterogeneous model. The influence of the most important parameters has been elected wich enable us to choose the project 's best operating conditions. An otimization has been carried out to the best productivity. / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ceilândia, Programa de Pós-Graduação em Ciências e Tecnologia em Saúde, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-01-14T16:31:58Z No. of bitstreams: 1 2015_ViníciusRicardodeSouza.pdf: 3057540 bytes, checksum: e3d9c5cfe980e4fe7337bd213a4d4bd9 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-01-21T19:07:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_ViníciusRicardodeSouza.pdf: 3057540 bytes, checksum: e3d9c5cfe980e4fe7337bd213a4d4bd9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-21T19:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_ViníciusRicardodeSouza.pdf: 3057540 bytes, checksum: e3d9c5cfe980e4fe7337bd213a4d4bd9 (MD5) / Foi realizada neste trabalho a construção do reator de oxidação em água supercrítica, o ROASc V4.1, com o objetivo de tratar resíduos farmacêuticos modelos a partir de 12 compostos orgânicos das classes de fármacos, fenóis, fluoróforos e alcoóis; sendo utilizado peróxido de hidrogênio como agente oxidante. Técnicas espectrofotométricas nas regiões do ultravioleta, visível e infravermelho foram utilizadas para análises das concentrações residuais dos compostos por meio de curvas de calibração previamente construídas. No caso dos fármacos (paracetamol, ibuprofeno e ácido acetilsalicílico), frequentemente encontrados em águas superficiais, encontrou-se uma eficiência de destruição (ED) superior a 99,9 % em todos os ensaios experimentais. Nos casos da fluoresceína sódica e do L-triptofano, foram atingidas EDs superiores a 99,9999 %. Os ensaios envolvendo fenóis apresentaram EDs superiores a 99,9 % e concentrações residuais inferiores ao limite máximo estabelecido pela Resolução Conama 430/2011, de 0,5 ppm. Nos ensaios contendo isopropanol e terc-butanol, a quantidade de oxidante usada mostrou-se insuficiente. Também foi proposto no trabalho o desenvolvimento de uma técnica de eletrocoagulação de efluentes provenientes desses ensaios para remoção do íon Cr (VI), proveniente da liga metálica do reator. Em todos os ensaios realizados, a concentração residual deste íon foi inferior ao limite máximo estabelecido pela supracitada Resolução de 0,1 ppm. A utilização de técnicas analíticas mais sofisticadas podem comprovar que o ROASc V4.1 é capaz de destruir fármacos, por exemplo, a concentrações traço (ng.L-1), haja visto que na maioria das análises foram atingidos os limites de quantificação determinados estatisticamente por uma planilha eletrônica. Cálculos matemáticos semi-empíricos e testes supracitados demonstraram que o ROASc V4.1 é capaz de suportar pressões tão elevadas quanto 56,0 MPa a temperaturas de 430 oC, muito além do mínimo necessário para a produção de água supercrítica (374 oC; 22,1 MPa). O custo de fabricação do ROASc V4.1 foi muito baixo, em torno de US$ 2.000,00, se comparado com reatores comerciais do tipo que custam pelo menos US$ 40.000,00, o que torna o processo atrativo comercialmente. / The primary goal of this work was the construction of the supercritical water oxidation reactor, the ROASc V4.1 for the treatment of pharmaceutical wastewater models obtained from 12 organic drugs compounds as phenols, alcohols and fluorophores; hydrogen peroxide being used as oxidizing agent. Ultraviolet-visible and infrared spectrophotometric techniques were used for the analysis of residual concentrations of the compounds using calibration curves previously constructed and validated. In the case of drugs like acetominophen, ibuprofen and acetylsalicylic acid, often found in surface water, was observed destruction efficiency (DE) greater than 99.9 % in all experimental tests. In the case of sodium fluorescein and L-tryptophan, they were hit DEs higher then 99.9999 %. The trials involving phenols showed higher DEs to 99.9 % and residual concentrations below the maximum level set by CONAMA Resolution 430/2011, of 0.50 ppm. In tests containing isopropanol and tert-butanol, the amount of oxidant used was insufficient. Other goal of this work consists in the development of an electrocoagulation technique to treat effluent from these tests for in other to removal of the ion Cr (VI) from the alloy of the reactor. In all trials, the residual concentration of this ion was below the upper limit set by the above-mentioned Resolution of 0.10 ppm. The use of a more sophisticated analytical techniques can prove that the ROASc V4.1 is capable of destroying drugs, for example, to subtherapeutic levels, as it was showed that most of the analyzes have been hit the limits of quantification determined statistically by a spreadsheet. Semi-empirical mathematical calculations showed that ROASc V4.1 is able to resist high pressures as 56.0 MPa at temperatures of 430 °C far beyond the minimum required for the production of supercritical water (374 °C; 22.1 MPa). The manufacturing cost of ROASc V4.1 was very low, was about US$ 2,000.00, if compared to others commercial reactors available that cost at least US$ 40,000.00, which makes the process commercially attractive.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2011. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2012-02-27T15:57:19Z No. of bitstreams: 1 2011_IgorAlbertoSilvaGomes.pdf: 7539066 bytes, checksum: 27cf2b4d10c762532bb898932c027261 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2012-02-27T20:53:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_IgorAlbertoSilvaGomes.pdf: 7539066 bytes, checksum: 27cf2b4d10c762532bb898932c027261 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-02-27T20:53:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_IgorAlbertoSilvaGomes.pdf: 7539066 bytes, checksum: 27cf2b4d10c762532bb898932c027261 (MD5) / Esse trabalho de mestrado teve o objetivo de estudar o efeito do uso de altas pressões aplicadas ao processo de carbonização de biomassa em reator de leito fixo. Foram realizados testes a pressão atmosférica para comparação. Foram processados serragem de eucalipto, casca de pinhão-manso e casa de arroz. A variação mássica foi medida e registrada ao longo do tempo de reação com o aumento da temperatura de aquecimento. Os experimentos foram realizados em um reator especialmente modificado para operar pressurizado. As modificações consistiram da adaptação de uma entrada para a resistência elétrica em cartucho como fonte de aquecimento, acoplamento de uma bóia salva-vidas que possibilitasse a flutuação do reator em um banho d’água e foi construindo um vaso com tampa para a contenção da biomassa e melhor distribuição do calor. Antes dos experimentos com cargas de biomassa foi realizado um teste de aquecimento para verificar se o reator suportaria as temperaturas propostas nos ensaios. Também foi realizado um ensaio de flutuação para que, através do Principio de Arquimedes, o equipamento flutuasse diminuindo o seu peso e tornando possível observar a variação mássica da biomassa durante o processo. As três biomassas processadas foram processadas em testes em pressão atmosférica e com taxa de aquecimento de 15 e 20ºC/min e tempo de residência de 55 minutos e três testes com serragem de eucalipto submetido a pressões de 2, 5 e 7 bar, taxa de aquecimento de 15 e 20ºC/min e tempo de residência de 95 minutos. Nos ensaios encontraram-se as médias das variações mássicas, de 300 g a 129 g, da serragem de eucalipto, 300 g a 123 g, da casca de pinhão-manso e, 300 g a 114 g, da casca de arroz, esses resultados foram em pressão atmosférica. Os experimentos realizados com serragem de eucalipto, em regimes de alta pr essão, obtiveram-se as médias das variações mássicas de 300g a 150g com pressão de 2 bar, 350g a 164,85g com pressão de 5 bar e 400g a 181,20g com pressão de 7 bar. Os rendimentos a pressão atmosférica ficaram na faixa de 38 a 43% de carvão vegetal e as carbonizações em regimes de alta pressão aumentaram o rendimento em 7% com pressão de 2 bar, de 4,1% com pressão 5 bar e de 2,3% com pressão de 7 bar. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This master research aimed to study the high pressure effect applied to biomass carbonization in a fixed bed reactor. Eucalyptus sawdust, jatropha and rice husks were processed. Mass change was measured and logged during reaction time with heating temperature increasing. Experiments were carried out in a specially modified reactor to operate with pressure. It was adapted an electrical heating system, an air container to keep the reactor up in the water, and a crucible with cover to keep the biomass sample with better heat distribution. Before starting the experiments with biomass samples a heating test was performed to check the reactor behavior at different temperatures. Also, a floating assay was done to apply the Archimedes Principle. The reactor with lower weight in water became possible to measure the mass variation during processing. The three biomass samples resulted in tests at normal pressure and 15 and 20ºC/min as a heating rate with residence time of 55 minutes. Another three tests with sawdust under pressure of 2, 5, and 7 bar, heating rate of 15 and 20ºC/min and residence time of 95 minutes. During atmospheric experiments the mass changed from 300 g to 129 g, for sawdust; from 300 g to 123 g, for jatropha rusks, and from 300 g to 114 g, for rice rusks. The experiments at higher pressures with sawdust presented the following mass changes; from 300 g to 150 g at 2 bar; from 350 g to 164,85 g at 5 bar; and from 400 g to 181,20 g at 7 bar. The charcoal yields at atmospheric pressure were in the range of 38 to 43%, and high pressure carbonization raised the yield in 7% at 2 bar; 4,1% at 5 bar; and 2,3% at 7 bar. ______________________________________________________________________________ RÉSUMÉ / Cette thèse de Master a eu le but d'étudier l'effet des hautes pressions appliquées au processus de carbonisation de la biomasse dans le réacteur à lit fixe. Les essais ont été effectués à la pression atmosphérique pour la comparaison. Pours les essais ont été traitées les sciures de bois d’eucalyptus, l'écorce du jatropha curcas et du riz. La variation de la masse a été mesuré et enregistré tout au long du temps de réaction avec l’augmentaion de la température de chauffage. Les expériences ont été effectuées dans un réacteur spécialement modifiés pour fonctionner sous pression du réacteur. Les modifications consistait de l'adaptation d'une entrée à la résistance électrique de la cartouche comme source de chaleur, accouplage d’une bouée de sauvetage pour permettre à la flottaison du réacteur dans un bain d'eau et pendant ce temps a été mis une casserole avec un couvercle pour contenir la biomasse et une meilleure répartition de la chaleur. Avant les expériences avec des charges de la biomasse a été effectué un essai de chauffage pour vérifier si le réacteur résistérait à des températures proposées dans les tests. Un test de flottaison a été également fait à travers le principe d'Archimède, avec l'équipement flottant tout en diminuant son poids et permettant d'observer la variation du contenu de la biomasse au cours du processus. Les trois traités de la biomasse ont été traitées dans les essais à la pression atmosphérique et avec une vitesse de chauffage de 15 et 20 º C / min et le temps de séjour de 55 minutes et trois essais avec de la sciure d’eucalyptus sous la pression de 2, 5 et 7 bar, vitesse de chauffage 15 et 20 ° C / min et le temps de séjour de 95 minutes. Dans les tests, ont été constaté les moyennes des variations de la masse de 300 g 129 g de sciure de bois d’eucalyptus, 300 g à 123 g, l'écorce de Jatropha, et 300 g à 114 g de l’écorce du riz, ces résultats ont été sous pression atmosphérique. Les expériences avec la sciure d’eucalyptus, dans les régimes à haute pression, on a obtenu les moyennes de variations de la masse de 300g à 150g avec une pression de 2 bars, l'350g 164,85 g avec une pression de 5 bars et 400g de 181,20 g à la pression 7 bar. Les résultats à la pression atmosphérique était de l'ordre de 38 à 43% de charbon de bois et les carbonisations dans les régimes à haute pression a augmenté le résultats de 7% avec une pression de 2 bar, 4,1% avec 5 bars de pression et de 2,3 % avec une pression de 7 bar.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T07:54:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tresmondi_Alexandre_M.pdf: 4924884 bytes, checksum: bd44f77623f84273adfd39e3e2e7f5d7 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho, é proposto um procedimento para a estimativa de parâmetros cinéticos e de transferência de calor em reatores de leito fixo. A representação matemática do reator é feita utilizando-se um modelo pseudo-homogêneo bidimensional e estacionário, onde os fenômenos de transferência de calor são levados em consideração através de. um coeficiente de condutividade térmica efetiva radial e um coeficiente de transferência de calor na parede do reator. As estimativas dos parâmetros são obtidas a partir de uma estratégia que combina o método da colocação ortogonal ao método de otimização de Marquardt, utilizando-se perfis axiais de temperatura em reatores projetados para operar em condições industriais. A escolha das melhores posições no reator para a obtenção das medidas de temperatura é feita utilizando-se critérios de sensitividade paramétrica. O ajuste dos parâmetros cinéticos, dentro de uma metodologia proposta, buscou considerar o problema de um reator industrial,onde diferentemente de uma operação em escala de laboratório, estão presentes acentuados gradientes de calor e massa. A utilização de uma técnica de planejamento fatorial permitiu avaliar os efeitos que os parâmetros de transferência de calor e massa causam sobre o ajuste cinético. A metodologia proposta foi aplicada à reação de oxidação catalítica do etanol a acetaldeído sobre catalisador de Fe-Mo. Os resultados obtidos mostraram a eficiência do método proposto, bem como a importância da localização e do número de sensores de temperatura / Abstract: In this work, a procedure for the estimation of kinetic and heat transfer parameters in fixed bed reactors is proposed. A two-dimensional steady-state pseudo-homogeneous model is developed for the reactor representation, where heat transfer phenomena are taken into account by an effective thermal conductivity and the wall heat transfer coefficienl. Parameter estimations are obtained from a strategy that combines the orthogonal collocation method linked to Marquardt' s method, using axial temperature profiles from industrial conditions operated reactors. The pararnetric sensitivity criteria is used to choice the best reactor positions to take experimental measures. The parameter kinetic fit, in the proposed methodology, intended to consider an industrial reactor problem, where differently from a laboratory scale operation, accentuated heat and mass gradients are presenl. The utilization of a factorial design technique allowed to evaluate the effects that heat and mass transfer cause in parameter fit. The proposed methodology was applied to the catalytic oxidation of ethyl alcohol to acetaldehyde on Fe-Mo catalyst, considering that experimental measurements came from simulated profiles obtained from a rigorous modeling at industrial conditions. The results shown the efficiency of the proposed method and the importance of the sensor location as well as the number of sensors in the system identification / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T08:06:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Minim_LuizAntonio_D.pdf: 5658305 bytes, checksum: e412ae5c97d0cceb7ade23da7b028d44 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Este trabalho considera o projeto, análise e controle de um reator heterogêneo enzimático de tubo aberto (RHETA), designado por sistema médico, cujo intuito é sua utilização no tratamento extracorporal de leucemia linfoblástica aguda em crianças, bem como sua extensão para outros tipos de terapia extracorporais. O tratamento extracorporal por meio de tubos catalíticos é de grande importância para uso em sistemas médicos, pois permite que as reações sejam realizadas fora do organismo vivo, sem a necessidade de se introduzir o agente terapêutico (isto é, a enzima) na circulação sistêmica, o que pode causar uma série de reações colaterais indesejáveis ao paciente. Além disso, não há perdas da enzima. Inicialmente, o projeto e análise do reator foi considerado. Para isto, foi desenvolvido um modelo matemático bidimensional representativo do sistema real, através da aplicação de balanços de massa e energia, resultando num sistema de equações diferenciais parciais não lineares. A solução deste sistema foi obtida através de um procedimento numérico baseado no método das diferenças finitas. Isto permitiu o projeto ótimo do reator onde se aplicou a metodologia de superfície de resposta. Tendo sido projetado o reator, foi efetuado uma análise de sensibilidade paramétrica considerando-se 4 variáveis operacionais importantes. Para isto, foi aplicado um delineamento fatorial de '2 POT. 4¿ e os resultados foram analizados por técnicas estatísticas, o que permitiu que se pudesse verificar amplamente os efeitos de cada variável sobre a eficiência do reator, sua estabilidade e conversão... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: This work deals with the design of an open tubular heterogeneous enzimatic reactor (OTHER), a medical system, which is used in the extracorporeal Acute Linphoblastic Leukaemia tretment, as well as others extracorporeal therapies. The use of such methods shows great potential for medical therapies because it allows enzyme reactions to be carried out of a living system without the need to introduce the terapeutic agent into the systemic circulation. Moreover, there is no enzyme loss. Firstly, a mathematical model was developed to represent the real system, resulting in a system of non linear partial diferential equation. A numerical procedure based on finite diference method was applied to solve the proposed model. By use of the surface response method, the simulation of the model has resulted in an optimum reactor project. A parametric sensitivity analysis was made using a '2 POT. 4¿ factorial design and statistical analysis from which was possible to verify the effect of the variables on the reactor efficiency, stability and conversion. Also, the interactions between variables were analysed. A modified Thiele modulis was defined and the reactor performance was studied when operating under mass transfer and kinetics conditions. The reactor dynamic shows no wrong way behaviour... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Coselli Vasco de Toledo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T01:46:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morais_EdvaldoRodrigode_M.pdf: 5237657 bytes, checksum: 21559d1d75bcb10c47ef382dbd3a7eaf (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Os reatores catalíticos de leito fixo são um dos equipamentos mais importantes dentro da indústria química e petroquímica. Portanto existe um grande incentivo para se projetar reatores de alto desempenho desde que estes possam levar a altas taxas de produção, ao rendimento e a seletividade quase total, garantindo ainda uma operação segura. Em reatores onde ocorram reações fortemente exotérmicas uma das principais características é o surgimento do ponto quente ou ¿hot spot¿, o qual é normalmente localizado perto da entrada do reator e que eleva repentinamente a temperatura do reator em direção a um máximo. Conseqüentemente, esses pontos devem ser mantidos dentro de certos limites, pois podem levar a conseqüências indesejáveis, tais como a queda de seletividade no caso de reações competitivas, desativação do catalisador e especialmente o perigo do descontrole da temperatura do reator (¿runaway¿). Com um modelo matemático suficientemente representativo do processo é possível propor configurações alternativas de refrigeração alcançando assim um alto desempenho. Esse é o objetivo deste trabalho, explorar os benefícios das formas convencionais de refrigeração, denominadas co e contra-corrente, para projetar uma nova configuração de refrigeração, utilizando ambas as formas convencionais simultaneamente. Desta forma, espera-se aproveitar as vantagens que cada uma das configurações convencionais de refrigeração tem a oferecer. Para o estado estacionário os modelos pseudo-homogêneos bidimensionais de reatores catalíticos de leito fixo, os quais incorporam as capacidades térmicas do fluido e do sólido, ( ?Cp)f e ( ?Cp)s, respectivamente, foram utilizados. Como caso de estudo, foi considerada a reação de oxidação do etanol a acetaldeído tanto sobre catalisador de Fe-Mo quanto de Cobre Oxidado. Ambas são reações fortemente exotérmicas, e representam uma importante classe dentro dos processos industriais. Dando seqüência ao trabalho foi realizado um estudo de otimização para as quatro configurações do fluido refrigerante propostas a fim de identificar as melhores condições de refrigeração e propriedades do fluido refrigerante para reduzir os custos energéticos. As análises foram realizadas considerando algumas restrições para os parâmetros operacionais e de projeto do fluido refrigerante, de forma a avaliar seus efeitos sobre o desempenho do reator. Finalmente para o regime transiente foram considerados os modelos pseudohomogêno e heterogêneo, com o fluido refrigerante escoando em co-corrente e contracorrente, visando observar o deslocamento do ponto quente ao longo do tempo, e analisar a influência da alteração do fluxo de refrigeração sobre o comportamento dinâmico do reator / Abstract: Fixed bed catalytic reactors are one of the most important kinds of piece of equipment in the chemical and petrochemical industries. Therefore, it is a large incentive for the design of high performance reactors, since this may lead to large production rate, almost total yield and selectivity while ensuring safe operation. In reactors where strong exothermic reactions occurs one of the principal characteristics are the occurrence of the hot spot, which normally is located near to the entrance of reactor and which suddenly raises the temperature of the reactor in direction to a maximum. Consequently, these points must be inside of certain limits, because it takes to undesirable consequences, such as decrease of selectivity in the case of competitive reactions, deactivation of catalyst and especially the appearance of the temperature runaway of the reactor. With a suitable process representation it is possible to propose alternative configurations so that high performance can be achieved. This is the scope of this work, which explores the benefits of both conventional cooling modes, namely co and countercurrent, to design a new fixed bed catalytic reactor using both conventional modes of refrigeration simultaneously, so that it is possible to take advantage of the positive features of each cooling mode. For the steady state, a pseudo-homogeneous model which incorporates the thermal capacities of the fluid and the solid, ( ?Cp)f and ( ?Cp)s, respectively, was used. As a case study, the catalytic oxidation of ethanol to acetaldehyde over Fe-Mo and Oxidated Copper catalyst were considered. It is a strongly exothermic reaction, representative of an important class of industrial processes. In the sequence of the work, an optimization was performed using the proposed coolant designs to identify the best operating conditions and coolant properties in order to achieve lower energy costs. Analyses were carried out with some regards to the operating and designs parameters of the coolant, in order to evaluate their effects on the performance of the reactor. Finally, the dinamic state for both models were considered (pseudo-homogenous and heterogeneos) with the coolant flow in co-current and counter-current modes, the objective was to analyze the displacement of the hot spot along the time as well as the influence change in the coolant flow over the dinamic behaviour of the reactor / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira, Sergio Persio Ravagnani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-19T19:42:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_MariadeFatimadosSantos_D.pdf: 5709506 bytes, checksum: ca7624caaa9e9cd5ec1a3e2a50bd557b (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: A obtenção do anidrido ftálico a partir da oxidação em fase gasosa do orto-xileno com ar, usando como catalisador o pentóxido de vanádio, é importante comercialmente devido a grande aplicação do anidrido ftálico nas industrias de processamento químico. A modelagem e a simulação matemática de um reator catalítico de leito fixo no qual ocorre a reação de oxidação do orto-xileno para a obtenção do anidrido ftálico é um desafio. Não apenas por causa da complexidade do esquema de reações mas, principalmente, pela alta exotermicidade do sistema. Desta forma, são recursos importantes na análise do reator. Neste trabalho foi efetuada a modelagem matemática e a simulação deste reator. O modelo cinético usado foi o redox estendido para reações em série e em paralelo e aplicado aos dois esquemas considerados: - esquema com 3 etapas de reações na rede; - esquema com 6 etapas de reações na rede. Para o reator foram utilizados os modelos uni e bidimensionais. Os sistemas de equações que representam os modelos do reator foram resolvidos através dos métodos de Runge-Kutta-Gill, Diferenças Finitas e Colocação Ortogonal / Abstract: Not informed. / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-19T20:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_VaniadeFatima_M.pdf: 3686657 bytes, checksum: 32a22d8d91c4cc297505ca99aa71b25f (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: O sucesso de muitos processos industriais depende de uma troca de calor adequada de forma que uma operação estável com alta performance possa ser obtido. Para tanto é necessário definir procedimentos que permitam tomar decisões quanto ao projeto e operação do sistema. Neste trabalho é proposto um procedimento para avaliação da estabilidade de reatores de leito fixo com reações altamente exotérmicas. A reação em estudo é a oxidação do etanol a acetato sobre Fe-Mo. É mostrado que através da definição de coeficientes de sensitividade paramétrica e sua incorporação no modelo do sistema é possível obter informações de projeto e procedimento operacional que garantam a estabilidade do processo. De uma maneira geral, no projeto de reatores químicos duas metas principalmente são: garantir faixas de operações seguras com alta performance e minimizar o comprimento do reator. Estes conceitos são usados neste trabalho como critério de comparação entre as possíveis configurações para o fluxo do refrigerante. Diferentes esquemas para o fluxo do refrigerante são comparados através da análise dos coeficientes de sensitividade paramétrica. Os resultados obtidos mostram a vantagem do esquema concorrente / Abstract: Not informed. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T00:57:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Meneguelo_AnaPaula_M.pdf: 4649359 bytes, checksum: e49087c674b81ea6868de4dd7163c488 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Realizou-se o desenvolvimento de um modelo matemático rigoroso para predição do comportamento de um reator de polimerização operando em regime batelada e semibatelada. O software considera três correlações para os efeitos de difusão causados no metacrilato de metila e uma correlação para os mesmos efeitos que ocorrem no estireno. Tem-se também a possibilidade de trabalhar com três solventes diferentes sendo; acetato de etila, benzeno e tolueno, caso a polimerização seja conduzida em solução, além da possibilidade da consideração ou não do estado estacionário para o radical. O modelo desenvolvido ajustou os dados experimentais encontrados na literatura de forma desejável. Como resposta, o programa prevê valores de conversão de monômero, pesos moleculares, além da polidispersão, parâmetro importante na caracterização do polímero / Abstract: In the present work the development of a rigorous mathematical model was taken into account in order to predict the polymerization reactor behavior in batch and semibatch regime. The final software consider three correlations to describe the gel effect due diffusion in the methylmetacrylate case and one correlation for the same effects to styrene. In this software, it is possible to work with three different solvents, in the case of polymerization in solution. These solvents are: ethyl acetate, benzene, toluene. The radical steady state can be considered or not, i.e., the user can choose if the radical concentration follows a differential equation (dynamic) or a algebraic equation (steady state). The developed model fit well the experimental data from literature. Monomer conversion, molecular weight and polidispersion are the software output. These output are the necessary variables to caracterize the quality of final polymer / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química