Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T21:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332816.pdf: 3525918 bytes, checksum: 388e329f662cf492cd121ebb7bb33ff5 (MD5) Previous issue date: 2014 / A degradação do meio ambiente está ligada à ação direta do homem através de atividades industriais e da produção de bens de consumo que aumentam a emissão de gases nocivos e o consumo de energia. Desta forma, se faz necessário o desenvolvimento de tecnologias e de fontes de energia mais limpas e renováveis, possibilitando o desenvolvimento de economias mais sustentáveis e ambientalmente amigáveis. Neste contexto processos a plasma surgem como uma alternativa, possibilitando a geração de materiais com valor agregado como a produção de hidrogênio e de diferentes formas alotrópicas de carbono sólido. Pensando nisso, o foco principal desta dissertação, é o desenvolvimento, construção e teste de um sistema constituído de uma fonte elétrica, uma tocha de plasma AC acoplada a um reator utilizado na pirólise de um hidrocarboneto gasoso (C3H8). A tocha, a fonte elétrica e o reator foram desenvolvidos para este trabalho. O uso de capacitores e indutores na fonte elétrica para limitar a corrente foi de extrema importância para o funcionamento estável do sistema de plasma em diferentes atmosferas gasosas inclusive com a adição de vapor de água. Contudo, a potência explorada nos experimentos ficou limitada às condições das instalações elétricas do laboratório. Os resultados mostraram que a tocha de plasma pode ser utilizada tanto na pirólise de hidrocarbonetos gasosos quanto na oxidação parcial ou completa dos mesmos. A caracterização do sistema de plasma foi através das medições de tensão e corrente pelo tempo, com o auxilio de um osciloscópio. Os resultados mostraram que a tocha é do tipo gliding-arc. O material sólido obtido foi caracterizado através de espectroscopia Raman, MEV, MET, DXR e análise Termogravimétrica. Os resultados da caracterização mostram que o material é o negro de carbono policristalino turbostrático, sendo constituído por uma mistura de diferentes negros de carbono. Entretanto a estrutura que prevalece é um negro de carbono do tipo folha amassada.<br> / Abstract : Several environmental problems are linked to human activities such as industrial production of goods with increases the emission of harmful gases into the atmosphere and energy consumption. Thus, it is necessary to develop new technologies and sources of cleaner and renewable energy, enabling to develop a more sustainable and environmentally friendly process. In this context, the plasma technology is an alternative process to produce materials such as hydrogen and solid carbon with different allotropic forms. The main focus of this study is the development, construction and test of a plasma system consisting of a power source, a torch AC coupled to a reactor applied to the pyrolysis of a gaseous hydrocarbon (C3H8). The torch, the electric source and the reactor were developed specific for this work. The use of capacitors and inductors in the power supply is extremely important to limit the current and stabilize the operation of the plasma system in different gaseous atmospheres even with the addition of water vapor. However, the power used in the experiments was limited to the existing facilities in the laboratory. The results showed that the plasma torch can be used either in the pyrolysis or in the partial or complete oxidation of gaseous hydrocarbons. The characterization of the plasma system was done by measuring voltage and current over time, using an oscilloscope and the results showed that the torch is of a gliding arc-type. The solid material obtained was characterized by Raman spectroscopy, SEM, TEM, DXR and thermogravimetric analysis. The results of characterization showed that the material is carbon black turbostratic and polycrystalline, consisting of a mixture of different carbon blacks. However, the structure prevails is a carbon black like clamped paper sheet.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:19:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 102547.pdf: 4289554 bytes, checksum: f019f6c5178f538556e402701c61b5a5 (MD5) Previous issue date: 1996 / A qualidade de processamento na moldagem, que é o que determina a qualidade de muitos materiais poliméricos, é definida na etapa de reação. Neste trabalho apresenta-se uma metodologia para otimizar o controle de um reator de polimerização que opera em batelada, para com isso definir, previamente, a qualidade do polímero a ser produzido. A metodologia desenvolvida está baseada na determinação das condições ótimas de operação do reator. Para isso utiliza-se um modelo matemático do sistema associado a um algoritmo de otimização. A qualidade do polímero que se deseja produzir são definidas na escolha apropriada da função objetivo do programa de otimização. Testes experimentais realizados em uma unidade piloto de produção de poliestireno mostraram que com esta metodologia consegue-se obter o produto definido previamente. Nos testes realizados utilizou-se, para implementar a lei de controle otimizada, um controlador adaptativo, tipo STC (Self Tuning Controller), implementado via microcomputador. Funções objetivo que levam em consideração os principais parâmetros que definem a qualidade do produto permitiram otimizar todo ciclo de operação de um reator de polimerização em batelada.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:17:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325565.pdf: 2342743 bytes, checksum: fd2f8adfd91b82ac7d648d696781d05f (MD5) Previous issue date: 2013

Os reservatórios de águas, tais como rios e lagos são de extrema importância a manutenção da vida através do fornecimento de água para as necessidades básicas dos seres humanos. Além disso, também servem como destino final dos subprodutos das atividades humanas através dos efluentes domésticos e industriais. Em razão de possuírem duas funções opostas é necessário o desenvolvimento de tecnologias capazes de minimizar o impacto poluidor dos subprodutos das atividades humanas. O tratamento por processos convencionais nem sempre é eficiente, por isso os processos oxidativos avançados tem sido o foco de vários estudos. Dentre esses processos a fotocatálise heterogênea tem se destacado. Esta dissertação de mestrado descreve a avaliação do Ag3PO4 como catalisador no processo de fotocatálise heterogênea visando à degradação do poluente modelo fenol. O trabalho avaliou primeiramente o material na degradação do fenol em presença de uma fonte de irradiação artificial de xenônio. Na ausência de oxigenação do sistema, houve uma melhora na taxa média de degradação utilizando o catalisador Ag3PO4 comparado ao TiO2 P25. Com 120 minutos de reação pode ser observada a degradação total do fenol utilizando o catalisador Ag3PO4, enquanto, utilizando o TiO2 P25, foi possível observar menos de 30% de degradação no mesmo tempo. Além dos testes com luz artificial, foram feitos testes utilizando um reator solar do tipo CPC para comparar os resultados. Considerando algumas dificuldades encontradas foi possível obter resultados satisfatórios em relação à utilização do Ag3PO4 em fotorreatores solares. Para obter melhores resultados comparativos seria necessário modificações no sistema utilizado, como o aumento na vazão, para tentar utilizar efetivamente toda a massa de catalisador, pois no sistema utilizado ocorre sedimentação de parte da massa utilizada. Os resultados foram positivos indicando a possibilidade de ativar o catalisador Ag3PO4 com radiação solar, o que indica um caminho importante no desenvolvimento de tecnologia para processos de fotodegradação catalítica em reatores solares. / Water reservoirs, such as rivers and lakes are extremely important to maintain life through the provision of water for basic needs of human beings. Moreover, they also serve as the final destination of the byproducts of human activities such as domestic and industrial effluents. Since they have opposite functions it is necessary to develop technologies capable of minimizing the pollution impacts of the byproducts of human activities. Since the treatment of waste waters by conventional processes is not always effective, advanced oxidation processes have been the focus of several studies. Among these processes, heterogeneous photocatalysis has found an outstanding rule. This study aims at an evaluation of Ag3PO4 as a catalyst in the heterogeneous photocatalysis to degrade phenol dissolved in water. Phenol-in-water solutions has been adopted as a model contaminant in this study. The performance of the catalyst was evaluated using a xenon lamp as the source of artificial irradiation. In the absence of oxygenation, total degradation of phenol was observed in 120 minutes of reaction using the Ag3PO4 catalyst, while only 30% of the initially contained phenol was degraded when the conventional TiO2 P25 catalyst was used. Tests were also carried out in a solar reactor with CPC type collectors. These tests indicated that the Ag3PO4 catalyst can be a feasible alternative to conventional catalysts. The tests also indicated the need for further development of the catalyst production process, in order to generate smaller particles, with less tendency to settle down, and with larger specific surface area, The results were positive indicating the possibility of activating the catalyst Ag3PO4 with solar radiation, which indicates an important pathway in the development of technology for catalytic photodegradation in solar reactors.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T11:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bezerra_VanjaMariadeFranca_D.pdf: 10950014 bytes, checksum: 91aee9d3f4b9ff082d47d8711f6ca7ca (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Nesta tese, apresentam-se procedimentos de obtenção de campos vetoriais e escalares em reatores tanques agitados através da sistemática da fluido-dinâmica computacional. A metodologia do trabalho é enfatizada por meio de casos estudos com um fluido Newtoniano, a água, e um sistema não-Newtoniano, o poliestireno. Ambos os fluidos estão contidos em um reator tanque agitado. o sistema 'reator tanque agitado' é estudado com a variação da localização de agitador (es) tipo disco dentro do mesmo, bem como com a mudança em suas dimensões. A partir daí, utilizando-se um pacote de fluido-dinâmica computacional, o PHOENICS versão 2.1, verifica-se a influência das variações geométricas do tanque agitado nos campos vetoriais e escalares. Enfatizando-se a interação do estudo de reatores tanques agitados com a metodologia "cfd" ("computational fluid dynamics"), obtém-se um novo método de resolução de antigos problemas relacionados aos tanques agitados. Conclui-se que a tridimensionais é mais modelos bidimensionais.Apresentação de informativa que dados de modelos os relacionados a As saídas gráficas exibem, basicamente, velocidade, linhas de corrente e superfície. Perfis de Assim, a fluido-dinâmica computacional se apresenta como uma área interdisciplinar que depende fundamentalmente de avanços na área computacional e que auxilia, estrategicamente na resolução de fluido-dinâmica em sistemas importantes dentro da Engenharia Química. A teoria da mistura associada ao estudo de variações geométricas do impelidor (dentro do tanque), bem como a interação da "cfd" com outras áreas de conhecimento como medicina, mecânica é sugerida / Abstract: In this thesis, procedure for obtaintion of vector and scalar fields is shown and applied to stirred tank reactors. The methodology of the present work is emphasized through case studies with a Newtonian fluid, water, and a non-Newtonian system, polystyrene. Both fluids are contained inside a stirred tank reactor. The system 'stirred tank reactors' is studied relating to variation of location of disk type impeller (s) inside it, as well as with changes in its dimensions. From this step on, using a computational fluid dynamics package PHOENICS version 2.1, it is verified the influence of geometric variations on vector and scalar fields. Giving emphasis to the interaction of the study of chemical reaction engineering (stirred tank reactors) together with the "cfd" ("computational fluid dynamics") methodology, new methods of resolution of old problems are found. It is concluded that presentation of tridimensional models becomes more understandable and realistic than bidimensional ones. Graphical outputs display, basically, veloci ty profiles, streamlines and surfaces for the proposed case studies. In this way, the computational fluid dynamics approach is considered an interdisciplinary area that fundamentally depends cn advances in scientific computation Moreover, it helps strategically on the resolution of important systems inside chemical engineering. Mixture theory associated with the study of geometric variations of the impeller (inside the stirred tank), as well as interaction of cfd with other areas of knowledge , as: medicine and mechanics are suggested. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T05:07:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ambrogi_LuizGustavo_M.pdf: 1521602 bytes, checksum: 8777faa756b62d452583b2eb62dd629a (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Para a síntese do acrilato de etila, foi desenvolvido um modelo contínuo bidimensional estacionário para um reator tubular, considerando transferência de calor e massa por dispersão radial e convecção axial. Foi assumido o modelo pseudo-homogêneo sendo do tipo ¿plug-flow¿, o qual se mostrou adequado para as condições de escoamento utilizadas. Todos os elementos necessários à modelagem detalhada do processo foram estabelecidos, incluindo informações experimentais, bem como as correlações para cálculo das propriedades físicas dos componentes puros, os métodos de cálculo respectivos à mistura, as correlações para estimativa dos parâmetros de transferência de massa e energia e a perda de carga. O modelo foi desenvolvido para trabalhar com diferentes métodos numéricos. Uma adimensionalização das variáveis foi realizada antes da discretização das equações diferenciais parciais pelo Método de Colocação Ortogonal. A solução numérica é baseada na implementação do Método das Linhas, o qual é uma combinação de um método de colocação ortogonal na dimensão radial e uma integração axial pelo método de Runge- Kutta de 4 ª ordem. Um método baseado na Quadratura de Gaus-Jacobi foi utilizado para o cálculo das médias das propriedades físicas na radial para cada intervalo de integração. O comportamento do reator é investigado em função de sua sensibilidade a um grupo de parâmetros de projeto e operação. Este software, que na verdade é uma planta virtual, foi utilizado para representar a produção do acrilato de etila em escala industrial em um reator multitubular. O catalisador utilizado foi ácido sulfúrico e as informações sobre a cinética foram suficientes para abordar várias operações compatíveis com as condições industriais. A reação é endotérmica, homogênea, possui uma cinética de segunda ordem e ocorre na fase líquida. A temperatura de reação utilizada foi em torno de 80 ºC, e o fluido de aquecimento utilizado foi o Dowterm A. Para etapa de separação utilizou-se um software comercial, no caso o Aspen Plus. Esta etapa compreendeu primeiramente a caracterização termodinâmica da mistura reacional, e em seguida, a simulação dos principais equipamentos utilizados na separação, visando a otimização do processo. O Acrilato de etila é um éster produzido a partir do ácido acrílico e do etanol. Ésteres acrílicos como este, são mundialmente utilizados para a produção de polímeros, os quais por sua vez, são utilizados principalmente na indústria de tintas e vernizes, adesivos, couro, papel, e tecidos. O que motivou este trabalho, foram os recentes avanços no desenvolvimento de uma rota bioquímica para a síntese do ácido acrílico, utilizando a cana de açúcar como matéria prima. Hoje o ácido acrílico é produzido pela oxidação do propeno, ou seja, uma rota petroquímica. Como o etanol também é produzido no Brasil a partir da cana de açúcar, com um preço muito competitivo comparado à via petroquímica, é possível desenvolver uma ¿rota verde¿, a qual pelos resultados encontrados, é interessante tanto do ponto de vista financeiro quanto ambiental / Abstract: For the synthesis of ethyl acrylate, a continuous bi-dimensional steady-state model for a tubular reactor is developed, considering heat and mass transfer by radial dispersion and axial convection. The model is pseudo-homogeneous and is assumed a plug flow type, which it quite reasonable for the used flow conditions. All the elements necessary to the detailed process modeling were established, including experimental information as well as the correlations to calculate the pure-component physical properties, the respective mixture properties calculations methods, the correlations to estimate heat and mass transfer parameters and pressure drop. The model is built and rearranged to be solved for different numerical methods. An adimensionalization of the variables was carried out before the discretization of the partial differential equations by Orthogonal Collocation method. The numerical solution is based on the method of lines implementation, which is a combination of an orthogonal collocation method in the radial dimension and an axial integration by an explicit 4th order Runge-Kutta method. A Gauss-Jacobi quadrature based method for the radial mean physical properties calculations is used as an internal procedure for each integration interval. This software, in fact a virtual plant, was used to represent the industrial scale production in a multitubular reactor. The catalyst used was sulfuric acid and the information about kinetic was available to cover a broad range of operations compatible with industrial conditions. The kinetic is of second order, homogeneous and the reaction is endothermic and it takes place in the liquid phase. The reactor temperature was about 80 ºC, and Dowtherm A was used as heater fluid. The commercial software Aspen Plus, was used for the separation step. This step includes firstly a thermodynamic characterization of reaction mixture, and after, the simulation of the major equipments used in the separation step, aiming the process optimization. Ethyl acrylate is an ester produced from acrylic acid and ethyl alcohol. Acrylic esters such this, are worldwide used, primarily for polymers production, mainly for coatings, paints, adhesives, and binders for leather, paper, and textiles. The motivation of this work, was the recent advances in the development of biochemical route for the synthesis of acrylic acid by the sugar cane. Today the acrylic acid is produced by the propene oxidation, or a petrochemical route. As the ethyl alcohol is already produced in Brazil by the sugar cane, in a very competitive price compared to petrochemical via, it is possible to develop a ¿green route¿, which by the results found, is both interesting in a financial and environmental point of view / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T12:51:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_JulianaCristinado_M.pdf: 1296815 bytes, checksum: a8c34bf3271e1af28123e076dcb360cf (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Os processos de polimerização são de grande importância, pois através destes, são produzidos uma grande diversidade de produtos de utilidade no mercado mundial, entre os quais plásticos, borrachas, tintas, etc. A simulação, a análise e o controle adequado dos processos são fundamentais para a operação e o desenvolvimento seguro de uma planta, garantindo e atendendo à demanda de competitividade atual com a fabricação de produtos de alta qualidade. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo matemático determinístico detalhado e a elaboração de um software através da solução numérica do sistema de equações utilizando o Método dos Volumes Finitos. O caso de estudo considerado é a polimerização de eteno em solução em um reator tubular com catálise de Ziegler-Natta com e sem micromistura. Neste estudo é desenvolvido um modelo que simula o processo de polimerização de eteno em solução com catalisador Ziegler-Natta em uma seqüência de reatores PFR (Plug Flow Reactor - Reator de Fluxo Empistonado) e CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor - Reator Tanque de Agitação Contínua), concentrando-se principalmente nos resultados do PFR. Os parâmetros desconhecidos necessários para a obtenção dos resultados quantitativos do modelo, como constantes cinéticas, foram estimados a partir de dados do processo industrial da Politeno SA. A partir das simulações deste modelo foram avaliados os efeitos das principais variáveis de entrada do processo no desempenho do reator e nas propriedades do polímero. Os resultados obtidos demonstram convergência para o processo sem micromistura. / Abstract: Polymerization process are important because of their large applications in the world market, for example, rubber, ink, plastic, etc. Appropriate simulation, analysis and control of a floor plan are fundamental for it safety operation and developing, providing the actual competitiveness with high quality production. This work intend to developing a detailed and deterministic mathematical model and elaborating of software using the numerical solution of a equations system obtained by Finite Volumes Method. Study case considered is the ethane polymerization in solution in a tubular reactor with catalysis Ziegler-Natta with and without micromixing. In this study were developed a model that simulates the ethane polymerization process in solution with catalysis Ziegler-Natta in a sequence of reactors PFR (Plug Flow Reactor) and CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor), emphasizing the PFR results. The necessary parameters for model quantitative results, like kinetics constants, were calculated with Politeno SA industrial process data. The effect of the most important entrance variables in the reactor performance and in the polymer final properties were evaluated by simulations. The results show convergence for the process without micromixing. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T00:08:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_RonierikPioli_M.pdf: 2090320 bytes, checksum: 2a9ff9a429c08577f877080fe8c48d01 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O processo de polimerização radicalar via transferência de átomo (ATRP) consiste numa das técnicas de polimerização radicalar controlada para a síntese de materiais com estruturas macromoleculares específicas. Através desta técnica, podem-se sintetizar homopolímeros monodispersos (baixos índices de polidispersidade), polímeros com funcionalidades terminais ou numa determinada posição da cadeia, o que permite produzir diversos copolímeros (em bloco, gradiente, aleatório etc), possibilitando agregar aos materiais propriedades requisitadas na indústria automobilística e aeroespacial, cosméticos, tintas e adesivos, além de possibilitar a produção de materiais para a liberação controlada de drogas e outras aplicações biomédicas. Apesar de todo este potencial relacionado à ATRP, a maioria das pesquisas encarrega-se de desenvolver novos materiais em escala laboratorial, deixando de lado a condução do processo em escalas comerciais. Neste contexto, o presente trabalho encarrega-se de desenvolver uma modelagem cinética do processo ATRP, juntamente com uma análise dos resultados da simulação para proporcionar aos leitores uma compreensão geral do processo, além de uma ferramenta matemática para futuros trabalhos de otimização e Scale up. A modelagem matemática foi desenvolvida utilizando balanços materiais, para prever perfis de concentração no reator, e o método dos momentos, para prever as massas molares e polidispersidades dos polímeros formados. Os modelos foram resolvidos numericamente em um programa computacional desenvolvido em linguagem Fortran e validados através de dados de literatura utilizando gráficos de dispersão. Por fim, uma análise paramétrica foi realizada com o intuito de estudar o comportamento do processo sob situações práticas, como por exemplo, alterações na constante de equilíbrio do processo (Keq), influência das razões iniciais de catalisador e iniciador sobre as propriedades finais, influência das terminações e transferências de cadeia, além da influência da temperatura de operação do reator / Abstract: Atom transfer radical polymerization (ATRP) is one of controlled radical polymerization techniques for the synthesis of materials with specific macromolecular structures. Using this technique, one can synthesize monodisperse homopolymer (low polydispersity index), end groups polymers or polymers with functionality in a particular position in the chain, which allows to produce different copolymers (block, gradient, random, etc.), allowing aggregate materials properties required in automotive and aerospace industry, cosmetics, paints and adhesives, and enable the production of materials for the controlled delivery of drugs and other biomedical applications. Despite this potential related to ATRP, most research is responsible for developing new materials on the laboratory scale, leaving aside the conduct of proceedings at commercial scales. In this context, this paper undertakes to develop a kinetic modeling of the ATRP process, together with an analysis of the simulation results to give readers a general understanding of the process, as well as a mathematical tool for future work on optimization and Scale up. A mathematical model was developed using material balances to predict concentration profiles in the reactor, and the method of moments to predict the molecular weight and polydispersities of the polymers formed. The models were solved numerically on a computer program developed in Fortran and validated through literature data using scatter plots. Finally, the parametric analysis was performed in order to study the behavior of chemical species in practical situations, such as changes in the process equilibrium constant (Keq), the influence of the initial ratio of catalyst and initiator on the final properties, influence terminations and chain transfers, beyond the influence of the operating temperature of the reactor / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T21:14:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manzato_FranciniGoncalves_M.pdf: 1285915 bytes, checksum: 839277a475811cdc2ed9b03dc34df2fc (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O conceito de polimerização via radical livre controlada (do inglês Living Free Radical Polymerization - LFRP) tem atraído interesse significativo devido às suas vantagens como um processo de radicais livres, cujas condições de reação não são tão rigorosas quanto às da polimerização iônica, usualmente utilizada para a produção de polímeros com baixa polidispersidade, e para a produção de polímeros com arquiteturas moleculares complexas e pré-definidas. No presente trabalho, estes princípios foram aplicados na investigação experimental da polimerização de estireno mediado por nitróxidos (NMRP), em solução de xileno em reator tanque agitado em batelada, com o objetivo de estudar a viabilidade do aumento de escala da produção de polímeros controlados via processo NMRP. A polimerização controlada via processo NMRP é geralmente estudada considerando sistema em massa (bulk). Poucas pesquisas existem na literatura considerando o processo NMRP em solução, uma alternativa para aumentar o controle da temperatura e da agitação do sistema. Neste trabalho, com o objetivo de produzir polímeros com distribuições de massas molares estreitas, com polidispersidades (PDI) próximas da unidade a uma elevada velocidade de conversão, foi utilizada uma combinação de dois tipos de iniciadores: o TBEC (tert-butilperóxido-2-etilhexil carbonato), que possui uma constante de decomposição baixa, e o BPO (peróxido de benzoíla), com constante de decomposição maior. A conversão do polímero foi determinada através de análise gravimétrica, e a caracterização do polímero foi feita através da análise das massas molares médias e das distribuições de massa molar pela técnica de Cromatografia de Permeação em Gel (GPC). Observou-se a possibilidade de produzir polímeros controlados, a uma velocidade de reação razoável, a partir do processo NMRP em solução / Abstract: The concept of Living Free Radical Polymerization (LFRP) has attracted considerable interest due to its advantages like its reaction conditions which are not as strict as in the ionic polymerization, usually, used for the production of polymers with low polydispersity. The LFPR also allows the production of polymers with complex and predefined molecular architectures. In this work, these principles were applied in an experimental investigation of living free radical polymerization mediated by nitroxide (NMPR) in xylene solution using a batch reactor, with the purpose of study the viability of scaling up the production of polymers controlled via NMRP process. Generally, NMRP technique is studied in bulk polymerization systems and a few works have been performed in solution which is an alternative to improve the temperature and stirring control of the system. The main objective of this work was to produce polymer with narrow molecular weight distribution and polydispersity around 1 at high conversion speed through solution polymerization. A combination of two types of initiators was used: tert-butylperoxy 2-ethylhexyl carbonate (TBEC) and benzoyl peroxide (BPO), which have low and high decomposition rates respectively. The polymer conversion was determined by gravimetry, and the polymer average molecular weights and molecular weight distributions were obtained by gel permeation chromatography (GPC). The experimental results show that is possible to produce polymers controlled at a reasonable rate of reaction from the NMRP process in solution / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-25T09:46:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PapesFilho_AntonioCarlos_M.pdf: 2987194 bytes, checksum: cca9cf25f6a842929fea2098e1907ab9 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Neste trabalho, desenvolveu-se um sistema de softwares para auxiliar a operação e o projeto de reatores (CAD ¿ Computer Aided Design), buscando fornecer uma ferramenta para operadores e engenheiros de modo a prever o comportamento do sistema quando há um desvio no processo, reestabelecer com rapidez as condições normais, definir políticas operacionais e auxiliar o projeto destes equipamentos. Um software em Borland C++, empregando técnicas de Inteligência Artificial (¿rule-based¿), atua como um Sistema Especialista, guiando o usuário na simulação do reator. Este programa controla o conjunto de softwares e realiza automaticamente um estudo do sistema através de diversas simulações, fornecendo os resultados de uma forma facilmente compreensível. Utilizou-se um software em Fortran para a simulação do reator, empregando um modelo matemático determinístico, unidimensional e pseudo-homegênio. Os conceitos de sensitividade paramétrica serão utilizados neste simulador para quantificar a estabilidade térmica do reator. A taxa de reação foi estimada através de um algoritmo de redes neurais artificiais (RNA), empregando-se um software em Fortran para realizar o treinamento da rede. A elaboração do software de treinamento e o processo de treinamento serão detalhados neste trabalho. A unidade de separação dos produtos de reação e troca térmica, também será englobada, utilizando-se o software comercial Hysim para sua simulação, de forma integrada com o sistema de softwares... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In this work, it was developed a system of softwares in order to aid chemical reactor operation and design (CAD ¿ Computer Aided Design), trying to provide an important tool for operators and engineers to: - predict system behavior when there is a process deviation; - return quickly to normal conditions; - define operational policies; - aid equipment design. A Borland C++ software, using Artificial Intelligence techniques (rule-based), acts as an Expert System, guiding the user through reactor simulation. This program controls the software system and executes itself a system study, making many simulations and providing results in an easily comprehensible form. It was used a Fortran software to simulate the reactor, based on a deterministic, unidimensional and pseudo-homogeneous mathematical model. Parametric sensivity concepts were used to quantify chemical reactor thermal stability. The rate of reaction was estimated by a neural network algorithm, using a Fortran software to train the net. The software construction and the training process will be discussed in this work. The simulation of reactor products separation unity and heat exchangers will also be discussed, using the commercial simulator Hysim, linked to the software system. As a case-study, for computing ends, it will be considered an acetaldehyde plant, by ethanol oxidation over Fe-Mo catalyst... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química