Orientadores: Heloise de Oliveira Pastore, Ricardo Gomes da Rosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:22:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_EricaCristinade_D.pdf: 6339593 bytes, checksum: 3e63010bbd8bdd750a198817cadda110 (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientador: Carlos Alberto Gasparetto, Walter Esteves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-20T20:03:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArevaloPinedo_Aroldo_M.pdf: 2205735 bytes, checksum: d779309031849cc1b2503eb9a8e1d1df (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um reator de recirculação para hidrogenação de óleos vegetais. O reator consiste de um conversor cilíndrico, uma bomba de diafragma para recirculação da suspensão catalítica, um trocador de calor para aquecimento e ou resfriamento e um ejetor tipo venturi para aspirar e misturar as fases reagentes. Este reator, devido à utilização do ejetor, assegura uma mistura contínua e uniforme das fases reagentes envolvidas no processo: gás, líquido e sólido, evitando assim a presença de um agitador mecânico. Foram medidas as temperaturas de entrada e de saída no trocador de calor para estudar as características de operação, do comportamento hidrodinâmico e da transferência de calor durante o aquecimento e resfriamento na recirculação da suspensão catalítica. Os resultados experimentais do balanço térmico foram interpretados na forma de correlações adimensionais e coeficientes de transferência de calor. As concentrações de catalisador estudados estão na faixa de 0,01 - 0,05% em peso. A vazão de suspensão é de 6 l/min e vazão de sucção de hidrogênio é de 3,09 l/min. Verificou-se que a concentração de catalisador aparentemente não afeta o escoamento da suspensão, embora tenha efeito importante nos coeficientes de troca de calor. O processo de hidrogenação de óleo vegetal mostrou, 'bons resultados quanto à velocidade de reação conseguindo-se a queda de até 60 unidades de índice de iodo no período de 90 minutos / Abstract: This is an experimental work for the development of a loop reactor for hydrogenation of vegetable oil. The reactor system has a cilindrical body, a diafragm pump for recirculation of the suspension catalystic, an heat exchanger for heating/cooling and a venturi ejector to mix the reacting components. This ejector maintains a continuous and uniform suspension of solids (catalyst) and hydrogen in oil thus avoiding a mechanical agitator. Temperatures of inlet and outlet at the heat exchanger were measured in order to describe the behaviour of that piece of equipment during heating/cooling of the reacting suspension. Thermal behaviour was described in terms of non dimensional parameters and heat transfer coefficients. Catalyst concentration was in the range 0.01 % to 0,05% weigth. Flow rate of suspension was 6 I/min and the hydrogen was 3.09 I/min . Flow behaviour didn't show dependance from catalyst concentration but was important for heat transfer. Hydrogenation was conducted whit success at rates of the order of up to 60 iodine value (IV) units reduction per 90 minutes / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Submitted by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-04-07T18:44:44Z No. of bitstreams: 1 diss_renato_souto.pdf: 4001592 bytes, checksum: 96958c58e808ab2178d4298b5995c41d (MD5) / Approved for entry into archive by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-04-07T18:44:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 diss_renato_souto.pdf: 4001592 bytes, checksum: 96958c58e808ab2178d4298b5995c41d (MD5) / Approved for entry into archive by Flasleandro Oliveira (flasleandro.oliveira@cprm.gov.br) on 2014-04-07T18:45:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 diss_renato_souto.pdf: 4001592 bytes, checksum: 96958c58e808ab2178d4298b5995c41d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-07T18:45:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 diss_renato_souto.pdf: 4001592 bytes, checksum: 96958c58e808ab2178d4298b5995c41d (MD5)

Dissertação (mestrado) - Univerisdade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas / Made available in DSpace on 2016-01-08T19:46:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 100040.pdf: 6840975 bytes, checksum: 4ece1374fac193f822df33e307c25a45 (MD5) Previous issue date: 1995 / Aplicação de uma técnica de controle preditivo-adaptativo baseada em modelos linearizados do processo a um reator de polimerização que opera em regime de bateladas. Primeiramente apresenta uma revisão de controle de reatores em batelada e de controle preditivo e adaptativo. Em seguida, descreve o algoritmo utilizado, conhecido como GPC (Generalized Predictive Controller), e sua implementação. Posteriormente, descreve a unidade experimental utilizada e analisa os resultados de controle obtidos. Os testes são realizados com o reator operando somente com água e com a reação de polimerização do estireno em suspensão. Conclui que, apesar da complexidade deste tipo de processo, o controlador utilizado é viável para o seu controle, apresentando bom desempenho, tanto para mudanças de ponto de operação (problema servo) quanto para rejeitar as perturbações que ocorrem durante a reação (problema regulador). São recomendadas também algumas regras para o ajuste dos parâmetros do GPC.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2016. / Submitted by Marianna Gomes (mariannasouza@bce.unb.br) on 2016-12-13T16:13:04Z No. of bitstreams: 1 2016_LarissaSilvaChaperman.pdf: 8840220 bytes, checksum: 062c5b53851258ccb68f583dedf6b436 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-27T20:36:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_LarissaSilvaChaperman.pdf: 8840220 bytes, checksum: 062c5b53851258ccb68f583dedf6b436 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-27T20:36:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_LarissaSilvaChaperman.pdf: 8840220 bytes, checksum: 062c5b53851258ccb68f583dedf6b436 (MD5) / Para a obtenção de nanocoloides magnéticos cujas características viabilizem sua aplicação tecnológica é necessário estabelecer métodos que produzam conjuntos de partículas com baixa polidispersão e de boa morfologia; além de garantir a estabilidade do sistema coloidal. O presente trabalho estabelece o método de coprecipitação hidrotérmica (realizada em reator de hidrometalurgia) como uma rota viável para a elaboração de nanopartículas monodispersas do tipo core/shell MnFe2O4@γ-Fe2O3 numa síntese do tipo poliol, com uma série de vantagens relativas ao uso do reator quando comparado ao método tradicional em sistema aberto. São feitos também breves ensaios comparativos entre os resultados deste método para núcleos à base de ferrita de manganês ou ferrita de cobalto, bem como entre dois diferentes métodos para a obtenção do tamanho médio das partículas. Uma vez estabelecido o método para a elaboração da nanopartícula; foi feito um estudo da influência da temperatura e do tempo reacional em seu tamanho, morfologia e polidispersão. As técnicas utilizadas para caracterização das amostras elaboradas no presente trabalho são: difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (Transmission Electronic Microscopy, TEM), espectroscopia de raios X por dispersão em energia (Energy- Dispersive X-ray Spectroscopy, EDS), dicromatometria e espectroscopia de absorção atômica (Atomic Absorption Spectrocopy, AAS). O método proposto mostrou-se eficaz no sentido de gerar nanopartículas na faixa de tamanho desejada e com baixa polidispersão. Tem-se que para as condições reacionais estudadas, as partículas de ferrita de manganês e ferrita de cobalto apresentam comportamento similar (em tamanho e polidispersão) para as mesmas condições. Para a ferrita de manganês, incrementos na temperatura ou tempo reacionais levam a um aumento no tamanho médio e polidispersão das nanopartículas. Dentre estes fatores, a temperatura apresenta maior impacto do que o tempo reacional. / In order to obtain a magnetic nanocolloid whose characteristics enable its technological applications, it is necessary to establish methods that are, besides being effective, able to produce an ensemble of particles with a low polydispersity and with good morphology; in addition to ensuring the stability of the colloidal system. That said, this work establishes the hydrothermal coprecipitation method (in a hydrometallurgy reactor) as a viable route for the elaboration of monodisperse core/shell nanoparticles with formula MnFe2O4@γ-Fe2O3 in a polyol synthesis, with a number of advantages related to the use of the reactor when compared to the classic method in an open system. Brief comparative tests are made between the results of this method for manganese ferrite and cobalt ferrite, as well as between two methods to obtain the average size of the particles. Once established the nanoparticle elaboration method, the influence of temperature and time of reaction on its size, morphology and polydispersity was studied. The techniques used to characterize the samples elaborated throughout this work are: X-ray diffraction (XRD), transmission electronic microscopy (TEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), potassium dichromate titration and atomic absorption spectroscopy (AAS). The proposed method for nanoparticle sinthesys and magnetic fluid elaboration has been effective to provide narrow-distributed nanoparticles in a desirable size range. For the studied conditions, manganese ferrite and cobalt ferrite have shown similar behavior regarding size and polydisperity. For the manganese ferrite, increments in reaction temperature and time led to increasing average particle size and polydispersity. Among these factors, the temperature has shown greater impact.

Nos últimos anos, a energia renovável tem recebido maior importância devido ao aumento das emissões antropogênicas de gases de efeito estufa para a atmosfera. A biomassa é um recurso renovável promissor para a produção de energia. A pirólise é uma das mais promissoras tecnologias de conversão térmica, gerando produtos de valor agregado, destacando-se de outras fontes de energias renováveis. No presente trabalho, foi abordada a conversão térmica (pirólise) do capim-elefante (Pennisetum purpureum S.) em um reator rotativo a fim de determinar as melhores condições operacionais (temperatura e rotação) para a produção de hidrogênio. O capim-elefante foi submetido a vários ensaios de caracterização, através da análise elementar (CHNS) e imediata, análise química (lignina, celulose, hemicelulose e extrativos) poder calorífico superior, análise granulométrica, análise de metais e não metais e análise termogravimétrica. Os ensaios de pirólise foram conduzidos até a temperatura final de 700 °C, com aplicação de 30 minutos de isoterma, taxa de aquecimento de 10 °C/min, atmosfera inerte com uma vazão de N2 de 1 L/min. O gás combustível produzido no processo de pirólise foi coletado a 500, 600 e 700 °C. Os ensaios foram conduzidos com o reator operando sem rotação, bem como com velocidades de rotação de 2 e 4 rpm. Resultados da análise química e de metais e não metais mostram que o capim-elefante possui maior concentração de lignina em relação a outras gramíneas perenes (Switch grass/Miscanthus), bem como uma elevada concentração de potássio (K) em sua composição. O incremento da velocidade de rotação reduziu o rendimento de gás combustível de 34,6% (0 rpm) para 19,2% (4 rpm), e aumentou o rendimento de bio-óleo 37,2% (0 rpm) para 53,0% (4 rpm). O rendimento de biochar não foi influenciado significativamente pela velocidade de rotação (aproximadamente 27% em todas as condições). A presença de elevadas quantidades de potássio (K) e nitrogênio (N) no biochar, habilitam o seu uso como fonte de nutrientes para o solo, bem como o seu caráter básico (elevado pH) indicam seu uso para ajuste de pH de solos ácidos. A maior concentração de hidrogênio (65% v/v) foi observada nos experimentos sem rotação do reator na temperatura de 700 °C. O poder calorífico máximo (15,128 MJ.Nm-3) foi observado à temperatura de 600 °C para todas as velocidades de rotação investigadas. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-07-25T14:11:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daniela De Conto.pdf: 2878616 bytes, checksum: aa765c8b2e5afcd8996dcab28f696979 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-25T14:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daniela De Conto.pdf: 2878616 bytes, checksum: aa765c8b2e5afcd8996dcab28f696979 (MD5) Previous issue date: 2016-07-25 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS. / In recent years, renewable energy has received increased importance due to increased anthropogenic emissions of greenhouse gases to the atmosphere. Biomass is a promising renewable resource for the production of energy. Pyrolysis is one of the most promising thermal conversion technologies, creating value-added products, especially from other sources of renewable energy. In the present study addressed the thermal conversion (pyrolysis) of elephant grass (Pennisetum purpureum S.) in a rotating reactor in order to determine the best operating conditions (temperature and speed) for the production of hydrogen. The elephant grass was subjected to various characterization tests by elemental analysis (CHNS) and immediate, analysis chemical (lignin, cellulose, hemicellulose and extractives) higher heating value, particle size analysis, metal analysis and non-metals and thermal gravimetric analysis. The pyrolysis tests were conducted to a final temperature of 700 °C with application of 30 minute isothermal, heating rate 10 ° C/min, N2 inert atmosphere with a flow rate of 1 L/min. The fuel gas produced in the pyrolysis process was collected at 500, 600 and 700 ° C. The tests were conducted with the reactor operating without rotation, and rotation speeds of 2 and 4 rpm. Results of chemical analysis and metals and nonmetals, show that the elephant grass has a higher concentration of lignin in relation to other perennial grasses (Switch grass/Miscanthus) as well as a high concentration of potassium (K) in its composition. The increase of the rotational speed reduced fuel gas yield fron 34.6% (0 rpm) to 19.2% (4 rpm), and increased the yield of bio-oil 37.2% (0 rpm) to 53,0% (4 rpm). The yield of biochar was not significantly influenced by the rotational speed (approximately 27% in all conditions). The presence of high amounts of potassium (K) and nitrogen (N) biochar enable its use as a source of nutrients for the soil, as well as their basic character (high pH) indicate their use to adjust the pH of acidic soils. The highest concentration of hydrogen (65% v/v) was observed in experiments without rotation of the reactor at a temperature of 700 °C. The maximum calorific value (15.128 MJ.Nm-3) was observed at a temperature of 600 °C for all investigated speed.

Nos últimos anos, a energia renovável tem recebido maior importância devido ao aumento das emissões antropogênicas de gases de efeito estufa para a atmosfera. A biomassa é um recurso renovável promissor para a produção de energia. A pirólise é uma das mais promissoras tecnologias de conversão térmica, gerando produtos de valor agregado, destacando-se de outras fontes de energias renováveis. No presente trabalho, foi abordada a conversão térmica (pirólise) do capim-elefante (Pennisetum purpureum S.) em um reator rotativo a fim de determinar as melhores condições operacionais (temperatura e rotação) para a produção de hidrogênio. O capim-elefante foi submetido a vários ensaios de caracterização, através da análise elementar (CHNS) e imediata, análise química (lignina, celulose, hemicelulose e extrativos) poder calorífico superior, análise granulométrica, análise de metais e não metais e análise termogravimétrica. Os ensaios de pirólise foram conduzidos até a temperatura final de 700 °C, com aplicação de 30 minutos de isoterma, taxa de aquecimento de 10 °C/min, atmosfera inerte com uma vazão de N2 de 1 L/min. O gás combustível produzido no processo de pirólise foi coletado a 500, 600 e 700 °C. Os ensaios foram conduzidos com o reator operando sem rotação, bem como com velocidades de rotação de 2 e 4 rpm. Resultados da análise química e de metais e não metais mostram que o capim-elefante possui maior concentração de lignina em relação a outras gramíneas perenes (Switch grass/Miscanthus), bem como uma elevada concentração de potássio (K) em sua composição. O incremento da velocidade de rotação reduziu o rendimento de gás combustível de 34,6% (0 rpm) para 19,2% (4 rpm), e aumentou o rendimento de bio-óleo 37,2% (0 rpm) para 53,0% (4 rpm). O rendimento de biochar não foi influenciado significativamente pela velocidade de rotação (aproximadamente 27% em todas as condições). A presença de elevadas quantidades de potássio (K) e nitrogênio (N) no biochar, habilitam o seu uso como fonte de nutrientes para o solo, bem como o seu caráter básico (elevado pH) indicam seu uso para ajuste de pH de solos ácidos. A maior concentração de hidrogênio (65% v/v) foi observada nos experimentos sem rotação do reator na temperatura de 700 °C. O poder calorífico máximo (15,128 MJ.Nm-3) foi observado à temperatura de 600 °C para todas as velocidades de rotação investigadas. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS. / In recent years, renewable energy has received increased importance due to increased anthropogenic emissions of greenhouse gases to the atmosphere. Biomass is a promising renewable resource for the production of energy. Pyrolysis is one of the most promising thermal conversion technologies, creating value-added products, especially from other sources of renewable energy. In the present study addressed the thermal conversion (pyrolysis) of elephant grass (Pennisetum purpureum S.) in a rotating reactor in order to determine the best operating conditions (temperature and speed) for the production of hydrogen. The elephant grass was subjected to various characterization tests by elemental analysis (CHNS) and immediate, analysis chemical (lignin, cellulose, hemicellulose and extractives) higher heating value, particle size analysis, metal analysis and non-metals and thermal gravimetric analysis. The pyrolysis tests were conducted to a final temperature of 700 °C with application of 30 minute isothermal, heating rate 10 ° C/min, N2 inert atmosphere with a flow rate of 1 L/min. The fuel gas produced in the pyrolysis process was collected at 500, 600 and 700 ° C. The tests were conducted with the reactor operating without rotation, and rotation speeds of 2 and 4 rpm. Results of chemical analysis and metals and nonmetals, show that the elephant grass has a higher concentration of lignin in relation to other perennial grasses (Switch grass/Miscanthus) as well as a high concentration of potassium (K) in its composition. The increase of the rotational speed reduced fuel gas yield fron 34.6% (0 rpm) to 19.2% (4 rpm), and increased the yield of bio-oil 37.2% (0 rpm) to 53,0% (4 rpm). The yield of biochar was not significantly influenced by the rotational speed (approximately 27% in all conditions). The presence of high amounts of potassium (K) and nitrogen (N) biochar enable its use as a source of nutrients for the soil, as well as their basic character (high pH) indicate their use to adjust the pH of acidic soils. The highest concentration of hydrogen (65% v/v) was observed in experiments without rotation of the reactor at a temperature of 700 °C. The maximum calorific value (15.128 MJ.Nm-3) was observed at a temperature of 600 °C for all investigated speed.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T05:33:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Azeredo_MariaCristinaRibeirode_M.pdf: 5028037 bytes, checksum: 00e54e9e7dd3f6688242feda01cb51a8 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: A grande utilização dos reatores catalíticos de leito fixo na indústria química, associado com a necessidade de operação de alta performance requerendo o uso de técnicas de otimização e controle avançado tem motivado o desenvolvimento e o uso de modelos detalhados. As características heterogêneas, causadas devido a presença do sólido e ao fato do sistema ser de parâmetros distribuídos e as equações serem não-lineares, quando analisadas do ponto de vista dinâmico, podem levar a ocorrência da resposta inversa. Sem um modelo detalhado, este tipo de comportamento não pode ser predito de uma maneira segura, o que torna dificil a definição de políticas operacionais ótimas e de controle. A aplicação de um modelo heterogêneo poderia ser uma solução, mas o tempo computacional pode ser proibitivo para aplicação em tempo real. Um modelo dinâmico, bidimensional, pseudo-homogêneo modificado que procura levar em conta, de maneira efetiva, a presença do sólido, é apresentado. A reação de obtenção do acetaldeído através da oxidação do etanol sobre catalisador de Fe-Mo é utilizada como caso estudo, embora o modelo matemático determinístico para representar os fenômenos que ocorrem em um reator de leito fixo não dependa da equação da taxa. O fato da reação ser fortemente exotérmica exige a utilização de reatores resfriados por fluidos refrigerantes, e isto tem de ser considerado no desenvolvimento do modelo matemático do reator. Para a solução das equações do modelo dinâmico, propõe-se um método que consiste em aplicar o método da colocação ortogonal na direção radial e o método de Runge-Kutta de quarta ordem na direção axial e na variável tempo. Entretanto, o modelo dinâmico exige o conhecimento prévio do perfil das variáveis de estado no instante inicial. Deste modo, o modelo estacionário é apresentado como estudo para definir critérios para o modelo dinâmico. Uma extensiva análise sensitiva do reator é feita de modo a se definir critérios seguros de operação, e para isso é estudada a influência das variáveis de operação no comportamento dinâmico do reator / Abstract: The development and use of detailed models have been motivated by the great application of a fixed bed catalytic reactor in Chemical Industry and the need of high profile operations that require optimization and advanced controI. The heterogeneous features, caused by the presence of solid particles and due to the fact that this is a distributed parameter system and non-linearity of the equations, when analyzed from a dynamic point of view, may cause to inverse response. Without a detailed model, this behavior can not be predicted in an accurate fashion, therefore the optimum operational and control policies become difficult to be determined. The solution could be the application of a heterogeneous model, however, the running time might be prohibitive for a real time application. A dynamic, two-dimensional, modified pseudo-homogeneous model that considers, effectively, the presence of solids particles is presented. The reaction of obtention of acetaldehyde by the oxidation of ethanol over a Fe-Mo catalyst is used as a study case, although the deterministic mathematical mode! that represents the phenomena that occurs in a fixed bed catalytic reactor does not depend on rate equation. It is necessary to use cooling reactors because the reaction is highly exothermic. This fact was considered in the mathematical model of the reactor. The method proposed to solve the equation of the dynamic model consists on the application of orthogonal collocation for radial direction and fourth-order Runge-Kutta for the axial as well as for the time. However, the dynamic model requires the previous knowledge of state variables profile at the initial time. Therefore, the stationary model is presented as a study to define the criteria for the dynamic model. An extensive analysis of the reactor is performed in order to define accurate operational criteria, and therefore the influence of operational variables in the dynamic behavior in the reactor is studied. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Reginaldo Guirardello / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T16:03:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Matos_EvertonMoraes_D.pdf: 4486876 bytes, checksum: d232b1052f35d4d23f5385f7db0aa145 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho representa um esforço no sentido de predizer o comportamento de um reator químico fluidizado trifásico, turbulento, tipo coluna de lama borbulhante, onde ocorrem reações químicas térmicas, catalíticas, não controladas por difusão e catalíticas controladas por difusão onde existe perda da atividade catalítica devido à obstrução dos poros do catalisador por subprodutos da reação. O sistema é aplicado ao processamento das frações pesadas do petróleo visando produzir produtos de maior valor comercial a partir deste material. O modelo fluidodinâmico foi deduzido a partir de balanços de momentum nas dimensões r e z para fluido newtoniano. Forças axiais e radiais de interação entre as fases foram consideradas. A dimensão angular foi desconsiderada devido a presença de simetria axial. As reações envolvidas são as de hidrocraqueamento térmico de hidrocarbonetos, que visa aumentar a quantidade de hidrocarbonetos com baixo peso molecular, hidrodenitrogenação, que visa reduzir a quantidade de nitrogenados, hidrodeoxigenação, que visa reduzir a quantidade de oxigenados, hidrodemetalização, que visa reduzir a quantidade de organometálicos e hidrodessulfurização, que visa reduzir a quantidade de compostos sulfurados. As reações de hidrocraqueamento de hidrocarbonetos foram modeladas como térmicas, as reações de hidrodenitrogenação e hidrodeoxigenação foram modeladas como catalíticas não controladas por difusão e as reações de hidrodemetalização e hidrodessulfurlzação como catalíticas controladas por difusão com perda gradual da atividade catalítica com o tempo devido a obstrução dos poros do catalisador por subprodutos da reação / Abstract: This work represents an effort in the sense of predicting the behavior of a turbulent, triphase, tluidized chemical reactor, operating in bubble column regime, where there are thennal reactions, catalytic chemical reactions controlled by diffiJ:sion, and catalytic reactions controlled by diffusion where loss of the catalytic activity exists due to the obstruction of the pores of the catalyst due to by-products of the reaction. The system is applied to the processing of heavy ftactions of petroleum seeking to produce products of greater commercial value starting ftom this material. The tluiddynamic model was deduced ftom momentum balances in the dimensions r and z for newtonian tlow. Axial and radial forces of interaction among phases were considered. The angular dimension was not considered due to presence ofaxial symmetry.The involved reactions are the one of thermal hydrocracking of hydrocarbons, which seeks to increase the amount of hydrocarbons with low molecular weight, hydrodenitrogenation, that aims to reduce the amount of nitrogen compounds, hydrodeoxigenation, tOOt aims to reduce the amount of compounds Oozing oxygen, hydrodemetalization, toot aims to reduce the amount of organometalics compounds and hydrodessulfurization, toot aims to reduce the amount of sulfurated compounds. The hydrocracking reactions were modeled as thermal, the hydrodenitrogenation and hydrodeoxigenation reactions were modeled as catalytic, but not controlled by diffusion, and the hydrodemetalization and hydrodessulfurization reactions as catalytic controlled by diffusion with gradual loss of the catalytic activity with time due to obstruction of the pores of the catalyst by by-products of the reaction / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Mario de Jesus Mendes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T16:19:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fontes_CristianoHoradeOliveira_D.pdf: 7414548 bytes, checksum: d95ad0a38b46847870c960793703c4d8 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O controle de reatores de polimerização é particularmente desafiante devido à dificuldade de medição das variáveis controladas, existência de interações, tempos mortos e restrições, além do seu caráter multivariável e não linear. Estes fatos tornam inapropriada a aplicação de esquemas tradicionais de controle por retroalimentação tendo muitas plantas um controle heurístico, não automático, onde o operador faz o papel do controlador. Este trabalho apresenta o desenvolvimento das atividades de modelagem, identificação e controle em um reator comercial de copolimerização em lama de etileno (monômero) e buteno-l (comonômero) com catálise "Ziegler-Natta". São estabelecidas, portanto, três etapas bem definidas, quais sejam, a modelagem dinâmica fenomenológica englobando-se desde a escala cinética até o comportamento macroestrutural do reator, a identificação de modelos empíricos baseados em Redes Neurais Artificiais, e a implementação computacional de um algoritmo de controle preditivo com modelo interno não linear. O processo compreende a produção de polietileno de alta densidade em um reator do tipo tanque agitado. Juntamente com o etileno e o buteno-l, são alimentados ao reator hidrogênio, nitrogênio, n-hexano (solvente), cocatalisador e catalisador, ambos em solução de n-hexano. O polímero é insolúvel no n-hexano e a lama (fases líquida e sólida) é retirada continuamente para posterior secagem. O modelo fenomenológico tem a capacidade de predizer o comportamento dinâmico de variáveis operacionais como a taxa de produção e a temperatura, e de variáveis relacionadas ao polímero como o peso molecular e o índice de polidispersão. Ao longo de todo o trabalho, o modelo fenomenológico é adotado como representativo do processo (planta) sendo útil, portanto, na geração de dados para a identificação e a validação de modelos empíricos, assim como na simulação e na avaliação do algoritmo de controle preditivo. Este trabalho oferece uma contribuição nas áreas de engenharia de polimerização, identificação de sistemas químicos e controle de processos. A etapa de modelagem dinâmica estabelece uma alternativa satisfatória e viável de simulação integrada de todas as escalas de modelagem, e propõe uma estratégia de tratamento numérico para a descrição do crescimento da partícula de polímero baseada em colocação ortogonal. A etapa de identificação atesta a possibilidade de obtenção de bons modelos empíricos para cada variável de saída do sistema e estabelece uma metodologia para a geração dos dados, avaliação de desempenho e seleção dos modelos, dentre outros. A etapa de implementação do algoritmo de controle preditivo apresenta a estruturação de um problema de otimização para o sistema em estudo, propõe adaptações necessárias e avalia o desempenho do controle preditivo não linear para os problemas regulador e servo, diante inclusive de fatores complicadores adicionais como tempo morto e múltiplas taxas de amostragem nas variáveis controladas / Abstract: The difficult to measure controlled variables, the existence of interactions, dead time and constraints, added to the nonlinear and multivariable nature, poses a challenger problem for the control of polymerization reactor. These features turn unsuitable the implementation of classical control strategies and, in many polymerization plants, there is an heuristic strategy to control the output variables where the adjustments are made by the operator. This work presents the modelling, identification and control of an industrial copolymerization reactor for of ethylene (monomer) and l-butene (comonomer) with Ziegler-Natta catalysis. Three steps are established: the achievement of a complete phenomenological model that contains since the kinetic aspects until the macroscopic balances, the identification of empirical models based on Artificial Neural Networks, and the computational implementation of a predictive control algorithm with nonlinear internal modeI. The process comprises the production of high density poyethylene in a stirred tank reactor. Together with ethylene and l-butene, hydrogen, nytrogen and n-hexane (solvent), catalyst and cocatalyst (both in n-hexane solution) are fed continuously. The polyemer is insoluble in the solvent and the slurry is discarged for posterior drying. The complete model is capable of predicting the dynamic behaviour of operation variables such as production rate and temperature, and variables associated with the polymer properties such as molecular weight and polydispersity index. The phenomenological model emulated the process plant and was useful for the data generation, during the identification step, and for the simulation and analysis of the control algorithm. This work offers an expressive contribution in the areas of polymerization engineering, identification of chemical systems and process controI. The dynamic modelling allows an effective way for the simulation of alI modelling scales and proposes one strategy for the numerical treatment of polymer particle growth using orthogonal collocation. The identification step shows the achievement of good empirical models for each output variables and presents a procedure for the data generation, evaluation and selection the models. The control algorithm implementation presents an optimization problem for the system, proposes necessary adjustments and simulates the nonlinear control for the regulatory and servo problems, including additional aspects such as dead time and multi-rate sampling in the controlled variables / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química