Neste trabalho foram preparadas membranas de poliamida 66 (PA 66) pelo método de inversão de fases (IF) e caracterizadas com o objetivo de verificar sua possível aplicação em processos de separação. As membranas de PA 66 foram preparadas utilizando dois solventes diferentes, ácido fórmico (AF) e ácido clorídrico (HCl) e água como não-solvente. As membranas preparadas na forma de filmes (não suportadas) foram caracterizadas por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR) e calorimetria exploratória diferencial (DSC), onde os resultados mostraram que a estrutura química e o comportamento térmico da PA 66 não foram alterados como o uso de ácidos como solventes. Os filmes apresentaram estrutura assimétrica, com formação de camada densa na parte superior seguida de subestrutura de poros esféricos observada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A espessura de camada densa variou de 10 à 25 μm, para o filme preparado em AF e HCl, respectivamente. O aumento da espessura da camada densa, ou seja, a redução de espaços vazios influenciou diretamente os resultados de percentual de água absorvida e porosidade total. A porosidade foi de 15 contra 50% para os filmes preparados em AF e HCl, respectivamente. O fluxo de vapor de água foi menor para os filmes com maior espessura de camada densa, devido ao aumento da resistência ao transporte de massa. Com o objetivo de aumentar a resistência mecânica dos filmes de poliamida, foram preparadas membranas suportadas em tecido de poliéster para posterior aplicação em processos de separação que utilizam altas pressões. As membranas suportadas foram caracterizadas pelas técnicas de BET para determinação de tamanho médio de poros, ensaios de osmose inversa (OI) e ultrafiltração (UF). Ambas as membranas preparadas em AF e HCl apresentaram valores de tamanho de poro muito próximos quando analisado por BET. O ensaio de compactação com água pura realizado a 40 bar de pressão revelou que as membranas preparadas em AF sofrem maior compactação na sua estrutura apresentando fluxo de permeado em torno de 22 Lm-2h-1 enquanto a membrana preparada em HCl apresentou fluxo de 312 Lm-2h-1. No ensaio de OI, a rejeição máxima ao cloreto de sódio foi de 7% e 4% para a membrana AF-3 e HCl-3, respectivamente. Nos ensaios de ultrafiltração (UF), realizados a 15 bar, ambas as membranas apresentaram valores de rejeição próximos a 70% para albumina de ovo e 80% para albumina bovina. Com esse resultado, podemos concluir que ambas as membranas apresentaram características de tamanho de poro e rejeição para aplicações em processos de UF. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-04T16:11:59Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Patricia Poletto.pdf: 15767648 bytes, checksum: 81ddada763fec9ceadc8f928e56747a6 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-04T16:11:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Patricia Poletto.pdf: 15767648 bytes, checksum: 81ddada763fec9ceadc8f928e56747a6 (MD5) / In the present study, polyamide 66 (PA 66) membranes were prepared by phase inversion (PI) and characterized in order to verify their potential application in separation processes. PA 66 membranes were prepared using two different solvents, formic acid (FA) and chloridric acid (HCl), and water as a non-solvent. Membranes prepared in film form (not supported) were characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and differential scanning calorimetry (DSC) and the results showed that the chemical structure and thermal behavior of the PA 66 were not altered by the use of acids as solvents. The films revealed an asymmetric structure with a dense top layer and a porous sublayer featuring spherical pores observed by scanning electron microscopy (SEM). The thickness of the dense layer varied from 10 to 25 μm in films prepared with FA and HCl, respectively. The increase in thickness of the dense layer, i.e., the reduction of empty spaces, directly influenced the results regarding water absorption percentage and total porosity. The porosity found was 15% and 50% for films prepared with FA and HCl, respectively. Water vapor flux was lower in films with a thicker dense layer as a result of a greater resistance to mass transfer. In order to increase mechanical resistance in polyamide films, supported membranes with polyester fabric were prepared for latter application in separation processes through high pressure. Supported membranes were characterized by BET techniques for the determination of pore size, reverse osmosis and ultrafiltration assays. Both membranes prepared with FA and HCl showed very similar pore sizes when analyzed by/with BET. A compression assay with pure water performed at a pressure of 40 bar revealed that membranes prepared with FA undergo greater compaction of its structure and had a permeate flux value of approximately 22 Lm-2h-1 whereas the membrane prepared with HCl had a permeate flux value of 312 Lm-2h-1. On reverse osmosis assays, the maximum rejection to sodium chloride was 7% and 4% for FA-3 and HCl-3 membranes, respectively. On ultrafiltration assays, performed at 15 bar, both membranes had rejection values close to 70% for egg albumin and 80% for bovine albumin. Based on this result, it is possible to conclude that both membranes revealed pore size and rejection characteristics for application in ultrafiltration processes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The settling vessels are equipment destined to solid-liquid separation; usually have continuous operation, with a circular section, presenting one conic and one cylindrical part. The solid particle splitting with small granular becomes difficult through the operation of conventional sedimentation. An expedient very used in the industry is the flocculant substance addition, whose objective is to promote the precipitation of particles, in which decantation speed is upper than the single one. The present work aim the study of the burst operational conditions that influence the formation and the stability of these aggregates, the flake and the effect of pH and the concentration of flocculant in the capacity of conventional settling vessel, which area of the transversal remains constant, considering this operational conditions. The experiments were made using a kaolin suspension, with pH adjustment and iron sulfate as flocculant. It was made batch sedimentation tests to find great points of pH and flocculant concentration on sedimentation and calculate the maxim rate of sedimentation by Kynch (1952) method. The experimental design results in a great pH of 7,5 and flocculant concentration of 0,0031mL/g of kaulim; using the flocculation process the diameter particle raised of 5,06 to 311_m; the batch sedimentation experiments were very efficient in spite of simplicity, obtaining a good adjustment of experimental data by constitutive equations of TILLER e LEU (1980) for pression and permeability; the area of transversal section had an influence in sedimentation velocity, the biggest one provide a bigger velocity, indicating a wall effect in the process; calculating the settling vessel capacity by Kynch (1952) method, a great performance was showed up with flocculation process, showing its importance in sedimentation of very small particles, and this study ended in a suggestion of a procedure to a continuous operation of a conventional settling vessel with suspensions previously flocculated. / A sedimentação é uma das operações unitárias mais utilizadas na indústria química. Nela, as fases sólida e líquida são separadas devido à diferença de peso. Para o caso de partículas sólidas muito pequenas, a eficiência de separação diminui drasticamente, inviabilizando a separação com padrões aceitáveis, tornando-se então necessária a pesquisa de métodos para otimização da eficiência de separação. Uma maneira de contornar tal situação consiste na adição de agentes floculantes, cuja ação consiste em produzir estruturas complexas (flocos) com os quais as partículas sólidas interagem e podem ser adsorvidas. Tais estruturas possuem peso suficientemente alto para promover a separação de forma adequada. Os objetivos desse trabalho foram estudar as variáveis que afetam o desempenho de sedimentadores convencionais operando com suspensões previamente floculadas, tais como o pH e a massa de material floculante e apresentar um procedimento para sedimentação contínua com floculação utilizando o sedimentador convencional. Os experimentos foram conduzidos utilizando-se suspensões aquosas de caulim, com ajuste de pH, floculada com sulfato férrico. Foram feitos experimentos em batelada em proveta para encontrar os pontos ótimos de pH e concentração de floculante na sedimentação; experimentos em batelada em proveta e no sedimentador para determinação da taxa máxima de sedimentação pelos métodos de Kynch (1952) e Tiller e Chen (1988). O planejamento experimental resultou em um pH ótimo de operação de 7,5 e concentração ótima de floculante de 0,0031mL/g de caulim; utilizando o processo de floculação conseguiu-se um aumento do diâmetro médio da partícula de 2,9 para 311_m; os ensaios de proveta se mostraram muito eficientes apesar da simplicidade, pois obteve-se um bom ajuste dos resultados experimentais pelas equações constitutivas de TILLER e LEU (1980) para pressão e permeabilidade; houve uma influência da área da seção transversal na velocidade de sedimentação, as provetas de maiores diâmetros proporcionaram as maiores velocidades, indicando que o efeito de parede interfere no processo; o calculo da capacidade do sedimentador pelos métodos de Kynch e Tiller e Chen forneceram um melhor desempenho utilizando-se o processo de floculação, mostrando assim a importância de se utilizar este processo nos casos de sedimentação de partículas muito finas.O estudo da sedimentação com floculação proporcionou a sugestão de um procedimento para a operação contínua do sedimentador convencional operando com suspensões previamente floculadas. / Mestre em Engenharia Química

Neste trabalho foram preparadas membranas de poliamida 66 (PA 66) pelo método de inversão de fases (IF) e caracterizadas com o objetivo de verificar sua possível aplicação em processos de separação. As membranas de PA 66 foram preparadas utilizando dois solventes diferentes, ácido fórmico (AF) e ácido clorídrico (HCl) e água como não-solvente. As membranas preparadas na forma de filmes (não suportadas) foram caracterizadas por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR) e calorimetria exploratória diferencial (DSC), onde os resultados mostraram que a estrutura química e o comportamento térmico da PA 66 não foram alterados como o uso de ácidos como solventes. Os filmes apresentaram estrutura assimétrica, com formação de camada densa na parte superior seguida de subestrutura de poros esféricos observada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A espessura de camada densa variou de 10 à 25 μm, para o filme preparado em AF e HCl, respectivamente. O aumento da espessura da camada densa, ou seja, a redução de espaços vazios influenciou diretamente os resultados de percentual de água absorvida e porosidade total. A porosidade foi de 15 contra 50% para os filmes preparados em AF e HCl, respectivamente. O fluxo de vapor de água foi menor para os filmes com maior espessura de camada densa, devido ao aumento da resistência ao transporte de massa. Com o objetivo de aumentar a resistência mecânica dos filmes de poliamida, foram preparadas membranas suportadas em tecido de poliéster para posterior aplicação em processos de separação que utilizam altas pressões. As membranas suportadas foram caracterizadas pelas técnicas de BET para determinação de tamanho médio de poros, ensaios de osmose inversa (OI) e ultrafiltração (UF). Ambas as membranas preparadas em AF e HCl apresentaram valores de tamanho de poro muito próximos quando analisado por BET. O ensaio de compactação com água pura realizado a 40 bar de pressão revelou que as membranas preparadas em AF sofrem maior compactação na sua estrutura apresentando fluxo de permeado em torno de 22 Lm-2h-1 enquanto a membrana preparada em HCl apresentou fluxo de 312 Lm-2h-1. No ensaio de OI, a rejeição máxima ao cloreto de sódio foi de 7% e 4% para a membrana AF-3 e HCl-3, respectivamente. Nos ensaios de ultrafiltração (UF), realizados a 15 bar, ambas as membranas apresentaram valores de rejeição próximos a 70% para albumina de ovo e 80% para albumina bovina. Com esse resultado, podemos concluir que ambas as membranas apresentaram características de tamanho de poro e rejeição para aplicações em processos de UF. / In the present study, polyamide 66 (PA 66) membranes were prepared by phase inversion (PI) and characterized in order to verify their potential application in separation processes. PA 66 membranes were prepared using two different solvents, formic acid (FA) and chloridric acid (HCl), and water as a non-solvent. Membranes prepared in film form (not supported) were characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and differential scanning calorimetry (DSC) and the results showed that the chemical structure and thermal behavior of the PA 66 were not altered by the use of acids as solvents. The films revealed an asymmetric structure with a dense top layer and a porous sublayer featuring spherical pores observed by scanning electron microscopy (SEM). The thickness of the dense layer varied from 10 to 25 μm in films prepared with FA and HCl, respectively. The increase in thickness of the dense layer, i.e., the reduction of empty spaces, directly influenced the results regarding water absorption percentage and total porosity. The porosity found was 15% and 50% for films prepared with FA and HCl, respectively. Water vapor flux was lower in films with a thicker dense layer as a result of a greater resistance to mass transfer. In order to increase mechanical resistance in polyamide films, supported membranes with polyester fabric were prepared for latter application in separation processes through high pressure. Supported membranes were characterized by BET techniques for the determination of pore size, reverse osmosis and ultrafiltration assays. Both membranes prepared with FA and HCl showed very similar pore sizes when analyzed by/with BET. A compression assay with pure water performed at a pressure of 40 bar revealed that membranes prepared with FA undergo greater compaction of its structure and had a permeate flux value of approximately 22 Lm-2h-1 whereas the membrane prepared with HCl had a permeate flux value of 312 Lm-2h-1. On reverse osmosis assays, the maximum rejection to sodium chloride was 7% and 4% for FA-3 and HCl-3 membranes, respectively. On ultrafiltration assays, performed at 15 bar, both membranes had rejection values close to 70% for egg albumin and 80% for bovine albumin. Based on this result, it is possible to conclude that both membranes revealed pore size and rejection characteristics for application in ultrafiltration processes.

Orientador: Isabel Cristina Sales Fontes Jardim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-20T22:50:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Queiroz_SoniaClaudiadoNascimentode_M.pdf: 1598541 bytes, checksum: 81987cce87ab785d2438fe0a43931f82 (MD5) Previous issue date: 1995 / Mestrado

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T05:25:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_ElviraCandidaCerdeira_M.pdf: 2297800 bytes, checksum: 2b2e1b0782bc930075566d7738d86e04 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Nos últimos anos a extração líquido-líquido tem se tomado cada vez mais importante na Engenharia Química, e considerável atenção tem sido dispensada ao desenvolvimento de tipos cada vez mais eficientes de extratores. Dentre os extratores mecanicamente agitados, ou os que apresentam melhor desempenho nos processos de separação, destacam-se os extratores agitados através do movimento de rotação (extratores rotativos). Estes extratores além de apresentarem bons resultados nos processos de separação, oferecem boa flexibilidade de operação e projetos, devido a serem de fácil construção. Dos extratores rotativos o mais conhecido é o Extrator de Discos Rotativos (RDC) que através do movimento de rotação de discos proporciona a agitação e a separação de componentes de uma mistura líquida. No presente trabalho é desenvolvido um extrator rotativo, só que ao invés de discos rotativos como o RDC, utiliza-se palhetas verticais rotativas, que podem ser perfuradas ou compactas. O objetivo principal do trabalho é, portanto, a obtenção de dados experimentais que possam vir a contribuir para um maior conhecimento deste aparelho. O estudo baseia-se na avaliação da dispersão axial, ou mistura axial, que ocorre no equipamento, através dos dados obtidos para o Coeficiente de Dispersão Axial, dados estes, de muita importância na avaliação do desempenho de colunas de extração em geral. São analisadas as influências de parâmetros operacionais e de construção e faixas ideais de operação são propostas para a coluna / Abstract: Not informed. / Mestrado / Sistema de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

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

Orientador: João Alexandre F. R. Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:19:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bertevello_LuizCarlos_M.pdf: 2543866 bytes, checksum: e1be6357d5d361dd2b4b775e975fde7d (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: : A absorção gasosa com reação com soluto em fase líquida é encontrada tanto nos processos de purificação como nos processos de produção. Este trabalho apresenta uma modelagem computacional baseada no modelo do ¿Não-Equilíbrio¿, para o projeto e simulação de colunas de pratos utilizadas em sistemas de absorção física ou com reação química simultânea. Estes modelos permitem a determinação dos perfis de concentração ao longo da coluna e o uso de coeficientes de transferência de massa permitem o projeto de colunas de absorção, determinando-se o número real de pratos da coluna, baseado neste modelo de ¿Não-equilíbrio¿, foi desenvolvido um software para aplicações industriais, como absorção de 'H IND. 2¿S¿ em solução aquosa de dietanolamina e absorção de 'N¿H IND. 3¿ em água / Abstract: The absorption of gaseous components by means of a reacting liquid encountered in both purification and production process. This work presents a computer model has been based in modeling ¿Nonequilibrium¿ model, for design and simulation of tray columns used in physical absorption systems or with concurrent chemical reaction. It allows the computation of the concentration profiles along the column and the use of mass transfer coefficients allows to design of absorption columns, to be determined with precision the real trays number of columns. A computer program maybe applied to real industrial practices, like the absorption of 'H IND. 2¿S¿ in a diethanolamine solution and absorption of 'N¿H IND. 3¿ in the water / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T04:51:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_FrededeOliveira_D.pdf: 7412225 bytes, checksum: b0f8f7e3c4c3ce4ab25289e0c28f336a (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: A absorção com reações químicas é muito comum em processos de separação industriais. Os tradicionais modelos de estágios de equilíbrio têm sido o principal caminho para o projeto e a simulação, no regime estacionário e não-estacionário, dos equipamentos para o contato gás-líquido. Os modelos de não-equilíbrio apresentam uma descrição mais realística do processo de interação gás-líquido. Nestes modelos de não-equilíbrio, a obtenção das taxas de transferência de massa com reação química entre as fases gás e líquido são muito importantes. No presente trabalho são desenvolvidas e investigadas estratégias numéricas aplicadas a modelos de não-equilíbrio da absorção acompanhada por reações químicas complexas numa coluna de pratos, em ambos regimes, estacionário e não-estacionário. Para isto, considera-se uma coluna de pratos de dimensões industriais na absorção do dióxido de carbono por uma solução de Monoetanolamina (MEA) e Dietanolamina (DEA) (reações paralelas competitivas) . O modelo de não-equilíbrio desenvolvido (modelo de duas fases) é formado pelas equações referentes a fases gás, fase líquido e a modelos ou teorias para descrição da transferência de massa com reação entre as fases. O cálculo dos fluxos de transferência de massa entre as fases em cada estágio da coluna requer a complexa solução de um sistema de equações diferenciais acopladas ordinárias (e muitas vezes parciais), referentes a considerar-se o fenômeno de transferência representado respectivamente, pela teoria de duas resistências (considerando o regime estacionário) ou o modelo do filme-penetração (regime não-estacionário). Na estratégia numérica desenvolvida para o modelo baseado na teoria de duas resistências, utilizou-se a colocação ortogonal spline com um único ponto spline , e um único ponto no segundo elemento. Esta metodologia é também utilizada na solução das equações diferenciais parciais não-lineares acopladas, originadas do modelo em regime não-estacionário (modelo do filme-penetração). Esta última estratégia envolve a conversão das equações diferenciais parciais (EDP's) em equações diferenciais ordinárias EDO' s (Métodos das Linhas com a colocação ortogonal spline) e utiliza a subrotina DASSL (petzold,1989) para a solução do sistema de equações algébricas diferenciais (EAD's) formado. Na estratégia numérica desenvolvida para simulação no regime estacionário, do equipamento de contato gás-líquido (coluna completa), a teoria de duas resistências (fluxos mássicos entre as fases) foi considerada. Nesta estratégia os fluxos de massa entre as fases e as fases gás e líquido são tratadas separadamente (modelo de duas fases). As equações correspondentes a teoria de duas resistências foram resolvidas utilizando a colocação ortogonal "spline" com o método de Newton-Raphson para solução do sistema algébrico não-linear gerado. Os balanços de massa das fases gás e líquido foram resolvidos utilizando respectivamente o método de Runge-Kutta e a solução de equações algébricas derivadas da estequiométria das reações para a fase líquida. Para superar a demanda computacional exigida na solução dos modelos de nãoequilíbrio, foi introduzida e investigada uma metodologia que envolve o desenvolvimento de uma Rede Neural para obter os fluxos mássicos entre as duas fases em cada estágio. A Rede Neural (treinada com dados simulados de fluxos mássicos entre as fases gás e líquido) foi acoplada ao sistema de equações para a fase gás e líquido (modelo de duas fases), resultando este conjunto de equações em um modelo denominado de neural-híbrido. O sistema de equações algébricos diferenciais (EAD's) originados com esta estratégia numérica, para o modelo completo da coluna no regime dinâmico, foi resolvido com a utilização da subrotina LSODAR . Os resultados obtidos indicaram que, no futuro, as estratégias desenvolvidas poderão ser utilizadas na otimização e controle de processos de absorção gás-líquido com reações químicas / Abstract: Gas absorption with chemical reactions is a very common industrial separation processo Until now the traditional equilibrium stage model have been the main tools to the design and unsteady state simulations of the gas-liquid contact equipment. The nonequilibrium model based on mass transfers' fundamentais presents a more realistic description of the gas-liquid interaction processo In the Non-equilibrium model, is very important the description of mass transfers of gas-liquid interface in both, unsteady and steady state. The present work shows numerical strategies to solve a non-equilibrium model of absorption accompanied by complex chemical reaction on plate columns in both, unsteady and steady state. The absorption of carbon dioxide in aqueous solution of MEA and DEA (parallel chemical reactions) in an industrial plate column was considered. The Non-equilibrium model (two phasis model) is formed of models or theory for interfacial fluxes description and bulk phasis equations at each stage (gas and liquid). The mass transfer rate between the two phases in each stage of the column requires the complex solution of a system of simultaneous coupled ordinary (and perhaps partial) differential equations. In the numerical strategy for solving the two-resistance theory (twofilm model), The solution of the set of equations was obtained using a computational scheme though orthogonal collocation on finite elements (spline collocation) with one point spline and with one point in the second element. Also this methodology is applied to the solution of nonlinear-coupled partial differential equations considering unsteady state mo deI ( film-penetration model ) for mass-transfer at interface. The last application involves the conversion ofthe PDEs to ODEs (method oflines) and the use ofthe DASSL solver (Petzold, 1989) for the nonlinear differential and algebraic equation (DAE) system. In the numerical strategy for solving the steady state simulations of this gas-liquid contact equipment ( complete column), the two-resistance theory was considered. In this numerical algorithms the film and the bulk phase's equations are treated separately. The equations for the two-resistance theory was solved using spline orthogonal collocation type of discretization schemes with Newton-Raphson method for solving the nonlinear algebraic system created. The bulk phase's balances were solved using the fourth-order Runge-Kutta method for gas phase and algebraic equation system from mass balance for liquid phase. The aim of this work is to present an altemative way to overcome the computational demand and slowness to solve the non-equilibrium models for both the unsteady and steady state. The methodology involves the development of the neural networks to obtain the mass flux between the two phases in each stage. The neural networks coupled to the equation system for each bulk phase in each stage result in a hybrid-neural model. The differential and algebraic equation (DAE) systems also created with these numerical strategies for the complete columns model was also solved with LSOLDAR The last numerical strategies explain and investigated in this work proved to be useful, requires little computational demand with results agreement with the literature data. This strategy is more efficient than others when considering the computational time. The numerical strategies explain and investigated in this work proved that is not impossible use the non-equilibrium model in study of Gas absorption with chemical reactions. This fact could be a good reason for future use of those strategies in optimization and control of absorption process / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Saul Gonçalves d'Avila / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T15:20:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morais_AnaLuciaFerreirade_D.pdf: 4437609 bytes, checksum: 0c9be398cd1d848abcdf7596483580a3 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidas técnicas computacionais de projeto rigoroso do extrato r líquido-líquido com um solvente, que para um dado problema de separação (fixadas as composições das alimentações, temperatura do extrator e especificações dos produtos), calculam a configuração do extrato r (número de estágios ideais e estágio ótimo de alimentação da mistura), os perfis de composições e de vazões, e as condições operacionais (vazão de solvente e razão de refluxo). É proposta uma metodologia para projeto do extrato r multicomponente com um solvente formada pelos seguintes passos básicos: (1) Estimativa da condições operacionais preliminares através do Método Gráfico Computacional empregando o Programa EXTRA TE R; (2) Projeto final, em toda região operacional, através de Método Rigoroso com Modelo Termodinâmico usando o Programa PROJEXT; (3) Análise da sensibilidade dos resultados do projeto aos parâmetros binários do modelo termodinâmico; (4) Determinação da configuração e das condições operacionais ótimas do extrato r através de simulação e análise econômica do processo completo de extração; (5) Validação do projeto do extrator na instalação piloto, onde também é determinada a eficiência do extrator. As equações algébricas do tradicional Método Gráfico foram desenvolvidas e adaptadas para uso em computador, sendo a base do programa EXTRA TER, que é adequado para o projeto rigoroso do extrato r ternário com ou sem refluxo, e que também calcula as condições operacionais limites (vazão de solvente mínima, para o caso sem refluxo, ou número mínimo de estágios e razão de refluxo mínima, para o caso com refluxo) usadas como referência na especificação das variáveis de projeto, a fim de obter a separação desejada com um número finito de estágios. Este algoritmo requer somente as especificações desejadas do projeto e as linhas de"amarração experimentais de equilíbrio líquido-líquido (ELL), que são ajustadas através do Método Spline Modificado, dispensando qualquer modelo termodinâmico. O Programa PROJEXT tem opção para o uso do modelo UNIQUAC ou NRTL. Os programas de projeto foram validados através de comparação com resultados da literatura e foram empregados na solução de problemas que envolvem três, quatro e nove componentes. A influência da representação do ELL nos cálculos de projeto foi avaliada, verificando-se que em geral o número de estágios ideais é muito sensível aos valores dos parâmetros binários dos modelos termodinâmicos. A viabilidade da predição do projeto rigoroso multicomponente com modelo termodinâmico a partir do projeto rigoroso com um ternário representativo também foi analisada, observando-se que o projeto com ternário representativo fornece valores iniciais razoáveis do limite operacional e dos perfis de vazões e composições, facilitando o alcance da solução rigorosa do projeto multicomponente / Abstract: In this work were developed rigorous computational techniques to design liquid-liquid extractor with one solvent, that determine the extractor configuration (number of ideal stages, optimum feed stage), flow rates, composition profiles, and operational conditions (solvent flow rate and reflux ratio), based on given feed flow rates, feeds compositions, extractor's temperature and specification of products. A methodology proposal for a multicomponent extractor design with one solvent is made by the following steps: (1) Initial estimate of operational conditions obtained by Computational Graphic Method using the EXTRA TER Program; (2) Final design, covering the entire operating region, obtained by the Rigorous Method with Thermodynamic Model using the PROJEXT Program; (3) Analysis of the design sensibility related to binary parameters of the thermodynamic model; (4) Determination of the optimum configuration and operating conditions by simulation and economical evaluation of the overall extraction process; (5) Validation of the extractor design and determination of the extractor efficiency in the pilot-plant. The algebraic equations of the Graphical Method were developed and adapted for computer use, being the base of the EXTRATER Program, that can be suited for rigorous design of the ternary extractor with or without reflux, and that also calculates the bounds of the operating conditions (minimum solvent rate, in case of no reflux, or the minimum number of stages and the minimum reflux ratio, in case of reflux) used as reference in the specification of the design variables, in order to obtain the desired separation with a finite number of stages. This algorithm only requires the desired specifications and the experimental tie-lines of the liquid-liquid equilibri_m, that are adjusted by the Modified Spline Technique witch does not require any thermodynamic mode!. The PROJEXT Program has the option of using UNIQUAC or NRTL models. The design programs were validated by the comparison with the literature results and were used to solve problems with three, four and nine components. The influence of the ELL representation for the design calculation was evaluated, showing that in general the number of ideal stages is very sensible to the binary parameters of the thermodynamic models. The feasibility of the prediction of the multicomponent rigorous design with thermodynamic model based on rigorous design with a representative temary system was also evaluated, observing that the design with a representative temary system supplies reasonable initial values for the operational bound and for the flow rate and composition profiles, becoming easy to achieve the rigorous solution of the multicomponent design / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Fernando Antonio Cabral / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T22:39:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Papa_DanielaCristinaPansani_M.pdf: 1249228 bytes, checksum: 48e963b9295cdf560b6661fa719b53f4 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho foi estudado o fracionamento de óleo de palma bruto (Elaes guineensi) com dióxido de carbono supercrítico; mediu-se a solubilidade, a composição em ácidos graxos, carotenóides totais, tocoferóis, tocotrienóis e ácidos graxos livres. Foi determinado o equílibro de fases no intervalo de pressão de 100 a 350 bar e nas temperaturas de 40, 50 e 60°C. A quantificação dos componentes minoritários presentes nos extratos foi feita por espectrofotometria para a determinação de carotenóides totais, por cromatografia líquida de alta eficiência para a determinação dos tocoferóis e tocotrienóis e por titulação potenciométrica para os ácidos graxos livres. Realizou-se uma extração fracionada utilizando raspas de madeiras como suporte na condição de 40°C a 200 bar, onde doze amostras foram extraídas, nas quais mediu-se a solubilidade e a concentração de ácidos graxos livres e carotenóides totais. Observou-se que a composição em ácidos graxos do óleo de palma refinado e a composição dos extratos em equilíbrio com o CO2 apresentaram pequenas variações na concentração dos ácidos palmítico, oléico e linoléico. Os valores de coeficiente de distribuição, que indicam o grau de fracionamento entre as fases, foram menores que a unidade para tocoferóis e carotenóides e maiores que a unidade para ácidos graxos livres. Notou-se que o comportamento do equilíbrio de fases, transcrito em termos dos coeficientes de distribuição, concorda com os valores da literatura, exceto para os tocoferóis onde o comportamento foi diferente daqueles reportados na litertura / Abstract: In this work was studied the fractionation of crude oil palm (Elaes guineensi) with supercritical carbon dioxide; it measured solubility, the free fatty acids composition, carotenoids totals, tocochromanols and free fatty acids. Was determined equilibrium phase in the interval at pressure of 100 at 350 bar and temperature of 40, 50 and 60°C. The quantification of the minor components present in extracts was made by spectrometer for the determination of carotenoids totals, liquid chromatography of high efficiency for the determination of tocochromanols and potenciometric titration for determination free fatty acids. Were fulfilled extraction fractionated using wood scraps as support in condition of 40°C at 200 bar, where twelve sample had been extracted, in which it measured the solubility and the concentration of free fatty acid and carotenoids totals. It was observed that the free fatty acid composition of refined oil palm and the composition the extracts in equilibrium with CO2 had present small variations in the palmitic acid, oleic acid and linoleic acid. The values separation factor, that indicate the degree of fractionation between the phase were smaller than unit for tocochromanols, carotenoids totals and bigger than unit for free fatty acids. It was noticed that the behavior of equilibrium phase, transcript in term of the separation factor, had agreed to the values of literature, except for the tocochromanols where the behavior was different of those reported in the literature / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos