Orientador: Martin Aznar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T19:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santiago_RilviaSaraivade_M.pdf: 3763135 bytes, checksum: 92374e996f11beb024dd0dd1b103e2b1 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Uma etapa importante dentro dos processos na indústria petroquímica utiliza o solvente sulfolano na recuperação de hidrocarbonetos aromáticos de alta pureza. Estes compostos aromáticos são separados dos hidrocarbonetos alifáticos por meio da extração com solvente, já que a destilação é inviável. Dados experimentais do equilíbrio líquido-líquido multicomponente são essenciais para o projeto, a operação e a otimização dos processos de extração. Para sistemas ternários envolvendo hidrocarbonetos aromáticos, hidrocarbonetos alifáticos e sulfalano, existem vários estudos na literatura; entretanto, dados para sistemas quaternários e quinários soa ainda escassos, assim como também dados que envolvam hidrocarbonetos com número de carbonos maior do que nove. O objetivo principal deste trabalho foi determinar dados de equilíbrio líquido-líquido para sistemas quaternários do tipo alifático + alifático + aromático + sulfolano e quinários do tipo alifático + alifático + aromático + aromático + sulfolano a duas temperaturas, 25 e ¿40 GRAUS¿C. Os alifáticos usados foram nonano e undecano, enquanto os aromáticos foram benzeno, tolueno e m-xileno. Os experimentos foram feitos em células de equilíbrio líquido-líquido, mantendo a temperatura constante. A determinação experimental foi feita por cromatografia gasosa, com detecção por ionização de chama. A metodologia analítica foi validade pela reprodução experimental de dados da literatura contendo hidrocarbonetos aromáticos, alifáticos e sulfolano para um sistema ternário, um quaternário e um quinário, todos a ¿25 GRAUS¿C... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: An important stage within the processes in the petrochemical industry uses the solvent sulfolane in the recovery of high-purity aromatic hydrocarbons. These aromatic compounds are separated from the aliphatic hydrocarbons through solvent extraction, since distillation is not suitable. Experimental data of the multicomponent liquid-liquid equilibrium are essential for the project, the operation and the optimization of the extraction process. For ternary systems involving aromatic hydrocarbon + aliphatic hydrocarbon + sulfolane there are several studies in the literature; however, data for quaternary and quinary systems are still scarce, as well as data involving hydrocarbons with carbon number greater than nine. The main objective of this work was to determine data of liquid-liquid equilibria for quaternary systems of the type aliphatic + aliphatic + aromatic + sulfalano and quinary of the type aliphatic + aliphatic + aromatic + aromatic + sulfolano at two temperatures, 25 and ¿40 DEGREES¿C. The aliphatic hydrocarbons were nonane and undecane, while the aromatics were benzene, toluene and m-xylene. The experimental determination was accomplished by gas chromatography, with flame ionization detection. The experimental methodology was validated through the experimental reproduction of the literature data involving aromatic hydrocarbons, aliphatic and sulfolane for a ternary system, a quaternary one and a quinary one at ¿25 DEGREES¿C... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Antonio José de Almeida Meirelles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-05T02:06:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ceriani_Roberta_D.pdf: 4668987 bytes, checksum: 15445f170d90738497cea3add4fb4d66 (MD5) Previous issue date: 2005 / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Martin Aznar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T00:31:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_GeormennyRochados_D.pdf: 6068454 bytes, checksum: cec7ef302a02dcd6e8d3a8fc3f8c23e4 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Modelos termodinâmicos capazes de predizer dados de equilíbrio são indispensáveis na síntese e projeto de plantas e de processos químicos, pois pode ser observado, com muita freqüência, que poucos ou nenhum dado experimental estão disponíveis a custos acessíveis para as misturas a serem consideradas. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo desenvolver uma nova versão do modelo UNIFAC (Universal Quasi Chemical Functional-Group Activity Coefficient) para cálculo do coeficiente de atividade capaz de predizer dados de equilíbrio líquido-líquido e avaliar o desempenho deste método em representar tais dados de equilíbrio em substituição aos modelos de contribuição de grupo tradicionais. As modificações apresentadas para o modelo UNIFAC consistem em: (1) utilizar uma nova forma para o termo combinatorial, eliminando a correção de Staverman-Guggenheim; (2) fazer escolha criteriosa dos grupos funcionais com base em cálculos quânticos ab initio (grupos-abinitio) Os parâmetros de volume e área de grupos utilizados no modelo são calculados com base nos volumes e áreas superficiais de cada componente calculados utilizando modelo de solvatação PCM (Polarizable Continuum modelo) o novo modelo foi avaliado fazendo comparações entre suas predições dos dados de equilíbrio líquido-líquidoe as predições obtidas com os modelos:UNIFAC-original com parâmetros de Magnussen e colaboradores, UNIFAC-Dortmund e UNIFAC-Lyngby, utilizando um banco de dados contendo 334 sistemas, binários e ternários, em equilíbrio líquido-líquido e dados de equilíbrio líquido-líquidoenvolvendo aminoácidos determinados experimentalmente neste trabalho / Abstract: Thermodynamic models that are capable of predicting equilibrium data are indispensable in the synthesis and project design of chemical plants and processes, since it is often the case that few or no experimental data are available within reasonable costs for the mixtures under study. Therefore, the objective of this work is to develop a new version of the Universal Quasi Chemical Functional-Group Activity Coefficient (UNIFAC) model to calculate the activity coefficient capable of predicting liquid-liquid equilibrium data, and to evaluate the model's effectiveness in representing these data as compared to the traditional group contribution methods. The modifications to the UNIF AC model implemented in this work consisted in: (1) utilizing a new form for the combinatorial term, by eliminating the Staverman-Guggenheim correction; (2) choosing the functional groups by a judicious examination of ab initio quantum calculus results (ab initio-groups). The volume and area parameters of the groups utilized in the model are calculated taking into account the volumes and surface areas of each component, by using the solvation Polarizable Continuum Model (PCM). The new model was evaluated by comparing its predicted equilibrium liquid-liquid data values to those predicted by the following models: original-UNIF AC with parameters of Magnussen and collaborators, UNIF AC-Dortmund, and UNIF AC-Lyngby. This evaluation utilized a data base comprised of 400 systems, binary and temary, for liquidliquid equilibrium, and liquid-liquid equilibrium data involving amino acids experimentally determined in this work / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Martin Aznar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T17:10:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maduro_RaquelMoreira_M.pdf: 680083 bytes, checksum: 5d31fee10f51a9386d8fdf5c4d9bcff6 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A principal fonte do alcalóide nicotina (C10H14N2) é o tabaco (Nicotiana Tabacum), matéria-prima fundamental na indústria do fumo para a fabricação de cigarros. Este processo produz como resíduo uma solução aquosa extremamente rica em nicotina e altamente tóxica, que pode ser tratada por meio da extração líquida da nicotina usando um agente extratante. Sendo assim, o principal objetivo desta dissertação foi determinar dados de equilíbrio líquido-líquido para sistemas ternários do tipo nicotina + água + extratante. Os extratantes utilizados foram ciclohexano e 1-butanol, e os dados foram coletados a três temperaturas, 25, 30 e 40 °C. Os experimentos foram realizados em células de equilíbrio, feitas de vidro, mantendo a temperatura do sistema constante. A nicotina foi analisada por espectrofotometria de ultravioleta-visível a 259 nm, a água por titulação potenciométrica de Karl Fischer, e o extratante por diferença. Primeiramente, através do planejamento fatorial 22, foi determinado o tempo ótimo de agitação (2:36 h) e de repouso (20 h), na faixa experimental estudada, para atingir o equilíbrio. Estes tempos foram utilizados para validação da metodologia e para determinação de novos dados para os sistemas em estudo. A validação da metodologia foi realizada reproduzindo seis linhas de amarração do sistema ternário nicotina + água + extratante reportados por García et al. (2000); os resultados indicaram que os dados reportados por estes autores não constituíam um verdadeiro equilíbrio termodinâmico. Analisando os novos dados, observou-se um aumento da região de miscibilidade parcial do 1-butanol para o ciclohexano, mostrando que este último era um melhor extratante. Além disso, pôde-se comprovar que, no caso do ciclohexano, à medida que aumenta a temperatura, a região bifásica também aumenta. Posteriormente, os dados experimentais foram correlacionados através dos modelos moleculares NRTL e UNIQUAC para o cálculo do coeficiente de atividade, com estimativa de novos parâmetros de interação energética. Os resultados foram considerados satisfatórios, observando-se que o modelo NRTL foi capaz de representar melhor os dados de equilíbrio dos sistemas estudados. Palavras-chave: Equilíbrio líquido-líquido, Nicotina, NRTL, UNIQUAC e Planejamento Fatorial / Abstract: The main source of alkaloid nicotine (C10H14N2) is the tobacco (Nicotiana Tabacum), basic raw material in tobacco industry for cigarette manufacture. This process yields, as a residue, an aqueous solution extremely rich in nicotine and highly toxic that can be treated by liquid extraction using an extratante. Therefore, the main objective of this work was to determine liquid-liquid equilibrium data for ternary systems of the type nicotine + water + solvents. The solvents were ciclohexane and 1-butanol, and the data were collected at three temperatures, 25, 30 and 40 °C. The experiments were carried out in glass equilibrium cells, at constant temperature. The nicotine was analyzed by UV-VIS spectrofotometry at 259 nm, the water by Karl Fischer titration, and the solvents by difference. Firstly, through factorial design 22, the optimum agitation time (2:36 h) and rest (20 h) were determined, in the experimental range studied, to reach the equilibrium. These times were used for validation of the methodology and determination of new data for the systems in study. The validation of the methodology was carried out reproducing six tie-lines of the ternary system nicotine + water + solvent, reported for García et al. (2000); the results indicate that the data reported for these authors do not constitute a true thermodynamic equilibrium. Analyzing the new data, an increasing of the region of partial miscibilidade from 1-butanol to ciclohexane was observed, showing that latter is a better solvent. Moreover, it can be proven that, in the case of ciclohexane, as the temperature increases, the two-phase region also increases. Later, the experimental data were correlated through molecular models NRTL and UNIQUAC for the calculation of the activity coefficient, with estimation of new parameters of interaction energy. The results were considered satisfactory, observing that NRTL was capable to represent better the equilibrium data of the studied systems / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Martin Aznar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T20:21:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Se_RogerioAugustoGasparetto_D.pdf: 1553749 bytes, checksum: 48fc6cf081ee010062022d02e6a8c9ac (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: No presente trabalho foram determinados dados experimentais de equilíbrio líquido - vapor (ELV), de misturas binárias polímero + solvente e copolímero + solvente. Os sistemas estudados para os polímeros foram: benzeno + poliestireno, hexano + poliestireno, benzeno + polimetacrilato de metila, benzeno + polimetacrilato de etila, hexano + policloreto de vinila e água + policloreto de vinila, sendo utilizadas em todos os sistemas duas temperaturas, 30ºC e 40ºC. Os sistemas com copolímeros foram: hexano+poli (21% acrilonitrila-co-butadieno), hexano + poli (33% acrilonitrila-co-butadieno), hexano + poli (51% acrilonitrila-co-butadieno), todos a 60ºC, e hexano + poli (23% estireno-co-butadieno), hexano + poli (45% estireno-co-butadieno) e benzeno + poli (44% estireno-co-metacrilato de metila) a uma temperatura de 70ºC. Para fazer a determinação dos dados de equilíbrio líquido-vapor (ELV) foi utilizada uma aparelhagem experimental que se baseia na técnica da absorção gravimétrica, que é apropriada para soluções ricas em soluto e pobres em solvente. Para assegurar que o equipamento estivesse funcionando corretamente e que a metodologia experimental tinha sido dominada, dados da literatura estudados por Gupta e Prausnitz (1995) foram reproduzidos e analisados, mostrando uma boa concordância. Além disso, estes novos dados experimentais foram ajustados com os modelos Elbro-FV e UNIFAC-Zhong para o cálculo do coeficiente de atividade por contribuição de grupos. Primeiramente, parâmetros de grupo já existentes na literatura foram utilizados na modelagem termodinâmica. Em seguida, novos grupos UNIFAC foram propostos, com os monômeros presentes nos polímeros e copolímeros. Com estes novos grupos funcionais, os dados obtidos foram correlacionados, estimando-se novos parâmetros de interação energética. Ao comparar os resultados obtidos com os dois modelos e os dois conjuntos de grupos, da literatura e propostos no trabalho, foi verificado que os novos grupos contribuem para um melhor ajuste dos dados experimentais. Além disso, foi observado que o modelo de contribuição de grupo Elbro-FV é capaz de ajustar os dados experimentais com maior precisão do que o modelo de Zhong / Abstract: In the present work were determined new experimental data of vapor-liquid equilibrium (VLE), of binary mixtures polymer + solvent and copolymer + solvent. The systems that were studied for polymers are: benzene + polystyrene, hexane + polystyrene, benzene + polymethylmethacrylate, benzene + polyethylmethacrylate, hexane + polyvinylchloride and water + polyvinylchloride, with all the systems to a temperature of 30ºC and 40 ºC. The systems with copolymers are: hexane + poly (21% acrylonitryle-co-butadiene), hexane + poly(33% acrylonitryle-co-butadiene), hexane + poli(51% acrylonitryle-co-butadiene), all 60ºC and hexane + poly(23% styrene-co-butadiene), hexane + poly(45% styrene-co-butadiene) and benzene + poly(44% styrene-co-methylmethacrylate) to a temperature of 70ºC. In order to determination of the data vapor-liquid equilibrium (VLE) was used an experimental equipment that if based on the technique of the gravimetric sorption, that is appropriate for rich solutions in polymers and poor in solvents. To ensure that the equipment was functioning correctly and that the experimental methodology has been dominated data of literature studied by Gupta and Prausnitz (1995) were reproduced and analyzed. Besides, these new experimental data were adjusted with models for the calculation of the coefficient of activity for contribution of groups Elbro-FV and UNIFAC-Zhong. First, parameters of group already existing in literature were used in the thermodynamic modeling. Next, new groups UNIFAC were considered, with monomers presents in polymers and copolymers. With the computational models was possible to adjust to the experimental data with the new groups and to make the calculation between parameters of energy interaction of the groups. When compared the data calculated for the two models and the two sets of groups, of literature and the considered ones in this work, was verified that the new groups contribute for one better adjustment of the experimental data. Besides, was observed that the model of contribution of Elbro-FV group is capable to adjust the experimental data with bigger precision of that the model of Zhong / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Saul G. d'Avila / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T20:12:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stragevitch_Luiz_D.pdf: 7241350 bytes, checksum: 04c220b8ac5f1cff0e85e3fce581d580 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho de pesquisa apresenta contribuições para o equilíbrio líquido-líquido (ELL) de misturas de não eletrólitos. Foi considerado a correlação, a determinação experimental, e a predição de dados de ELL. Receberam ênfase as misturas de interesse na extração de hidrocarbonetos aromáticos. Com respeito a correlação, as equações do método baseado no princípio da máxima verossimilhança foram adaptadas para uma forma matricial geral pelo uso extenso do particionamento de matrizes- A implementação computacional foi efetuada para o caso de múltiplas restrições implícitas. O método foi aplicado na correlação de dados de ELL e equilíbrio líquido-vapor (ELV) com qualquer número de componentes, e com diferentes números de componentes simultaneamente. Ambas aplicações foram efetuadas para modelos de energia livre de Gibbs excedente. Sobre a determinação experimental, a técnica empregada foi validada pela comparação de linhas de amarração experimentais com sistemas teste da literatura. O sistema teste foi ciclohexano/etanol/água a 25 e 50°C. Empregando esta metodologia experimental, foram medidos 55 diagramas isotérmicos de ELL diferentes, totalizando 404 linhas de amarração experimentais, envolvendo combinações de solventes para a extração de aromáticos. Desses sistemas, dois são binários, 17 são ternários e 36 são quaternários, medidos a 25, 40 e 55°C e, aproximadamente, à pressão atmosférica. Foram empregadas duas classes de hidrocarbonetos representativos, ciclohexano/benzeno e w-heptano/tolueno, e duas combinações do tipo amida/glicol, A^-dimetilformarnida (DMF)/etileno glicol (EG) e DMF/dietileno glicol (DEG). Cada sistema quaternário foi medido para três razões molares DMF/glicol, iguais a 1/3, 1/1 e 3/1, equivalentes a 25, 50 e 75% de DMF no solvente, respectivamente. Os sistemas ternários e quaternários foram correlacionados por modificações empíricas do modelo NRTL, e aplicados na determinação das proporções ótimas dos dois solventes nas combinações DMF/EG e DMF/DEG a 55°C, e TV-metilpirrolidona (NMP)/EG a 50°C, empregada em processos comerciais. Uma comparação do desempenho das combinações ótimas, em termos de capacidade e seletividade, mostrou a superioridade da combinação DMF/DEG sobre DMF/EG na extração de aromáticos- Contudo, ambas foram inferiores à NMP/EG, e nenhuma das combinações superou o sulfoiane. Acerca da predição, foi demonstrado que os métodos de contribuição de grupos usuais, ASOG e UNIFAC, são inadequados para uma avaliação quantitativa de combinações de solventes na extração de aromáticos. Um novo modelo de energia livre de Gibbs excedente, denominado FHLS. foi derivado com base na teoria generalizada de van der Waals. O novo modelo foi aplicado na predição do ELV e ELL sem usar informações de mistura na estimativa dos parâmetros, apenas propriedades de componente puro. As predições foram qualitativas apenas. Na correlação de dados de ELL, do ponto de vista prático de engenharia, o modelo FHLS não oferece nenhuma vantagem sobre os modelos usuais, como NRTL e UNIQUAC. A principal aplicação do modelo FHLS foi na extrapolação do ELL em grandes faixas de temperatura, finalidade para a qual os modelos usuais são inadequados. Entretanto, a aplicação do modelo FHLS como base de um novo método de contribuição de grupos não foi bem sucedida / Abstract: This work presents contributions to the liquid-liquid equilibrium (LLE) of nonelectrolyte solutions. Correlation, experimental measurement, and prediction of LLE data have been considered, with emphasis on mixtures applicable in the extraction of aromatic hydrocarbons. With respect to correlation, the equations of the method based on the maximum likelihood principle have been rewritten in a suitable generalized matrix form by massively employing the partitioning of matrices. The algorithm for multiple implicit constraints has been computationally implemented, and the method was applied to the correlation of LLE and vapor-liquid equilibrium (VLE) data of mixtures with any number of compounds, and with different numbers of compounds, simultaneously. In all applications, only excess Gibbs energy models have been considered. Regarding measurement of LLE data, the experimental technique employed was validated by matching measured tie lines with data reported in the literature for the test system cyclohexane/ethanol/water, at 25 and 50°C. Using this technique, LLE data for systems with solvent combinations for the extraction of aromatic hydrocarbons have been experimentally determined for 55 isothermal LLE data sets, amounting to 404 tie lines. All systems were measured at 25, 40. and 55°C, and at 1 atm, approximately. Among these data sets, two are binary, 17 are ternary, and 36 are quaternary. Two classes of hydrocarbons, cyclohexane/benzene and //-heptane/toluene, and two amide/glycol solvent combinations, N^N-dimethylformamide (DMF)/ethyIene glycol (EG) and DMF/diethylene glycol (DEG), have been considered. Each quaternary system was measured in the ratios DMF/glycol (molar basis) of 1/3, 1/1. and 3/1, corresponding to 25, 50, and 75% of DMF in the solvent combination, respectively. The ternary and quaternary systems were correlated with empirical modifications of NRTL, and used to calculate the optimal relative amounts of the solvents in the combinations DMF/EG and DMF/DEG at 55°C, and TV-methylpyrrolidone (NMP)/EG at 50°C, the latter employed in industrial processes. Based on capacity and selectivity, the performances of the optimized combinations have been compared, and DMF/DEG was found to be superior to DMF/EG for the extraction of aromatic hydrocarbons. However, better performances were observed for NMP/EG, and none of the three combinations was able to show higher extraction properties than sulfolane. In connection with prediction, the group contribution methods of common use, ASOG and UNTPAC, were not considered suitable for a quantitative evaluation of solvent combinations in the extraction of aromatic hydrocarbons. A new excess Gibbs energy model, denoted by FHLS, has been derived from the generalized van der Waals theory. The new model was applied to the prediction of VLE and LLE data with parameters based on pure component properties only, with qualitative results. For the correlation of LLE data, from a strictly engineering point of view, the new model did not present any significant advantage over the usual models NRTL and UNIQUAC. However, application of the new model to extrapolate LLE data in large temperature ranges, for which the usual models fail completely, was promising. Use of FHLS as the base of a new group contribution method has not been successful / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:17:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_AntonioAndreChivanga_D.pdf: 8677842 bytes, checksum: ba6cd70cd586cec722ca5f4dafbb8b22 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo geral a busca de uma metodologia para determinação de eficiências nos processos de destilação, mediante estudo detalhado da influência de parâmetros físicos, térmicos, de transporte e hidráulicos pertencentes aos componentes, às misturas e de detalhes do equipamento de separação. Busca, por outro lado, também, estudar a modelagem de não equilíbrio e correlacioná-la com a modelagem de equilíbrio para melhor entendimento da definição e influência do conceito da eficiência. Dentro deste contexto, procedeu-se com uma modificação no procedimento convencional da correlação de O'Connell que determina a eficiência ao longo da coluna de destilação. Como resultado, foram obtidos perfis de eficiência e de variáveis do processo que contribuem para o entendimento dos fenômenos de transferência de calor e massa. Considerando-se as dificuldades encontradas em se estabelecer valores para a eficiência de prato e componente, desenvolveu-se a modelagem de colunas de destilação convencional e extrativa segundo o conceito de estágios de não equilíbrio. Nesta modelagem, são completamente eliminados os fatores de correção empíricos, como as eficiências utilizadas nos estágios de equilíbrio, uma vez que se consideram as transferências simultâneas de massa e calor entre as fases líquida e vapor e também as dimensões do equipamento. Levando-se em consideração a influência dos parâmetros de transferência simultânea de massa e calor, foram desenvolvidas correlações para a eficiência de componente e de prato para colunas de destilação convencional e extrativa. Foram usados dados experimentais para convalidar a correlação desenvolvida para a destilação extrativa (Barros & Wolf), a qual mostrou-se bastante precisa. Resultados a partir da modelagem de não equilíbrio foram usados para avaliar as correlações desenvolvidas para o processo de destilação convencional (colunas simples e complexas) e também para o processo de destilação extrativa. Um vasto estudo foi feito para identificar o comportamento da eficiência na coluna de destilação, mediante perturbação na posição de alimentação, especificação, tipo do condensador, parâmetros térmicos de alimentação, fluxos nas saídas laterais, fluxos de alimentação, composição de alimentação, tipo do sistema, etc. Os resultados obtidos da modelagem de não equilíbrio foram comparados com os do modelo de equilíbrio simulado com eficiência constante de 100%, 70%, 50% e 40%, com a correlação de O'Connell modificada e com a correlação desenvolvida neste trabalho (Barros & Wolf). Simulações também foram realizadas usando eficiências diferentes para componentes diferentes visando verificar o desvio com relação aos dados do modelo dos estágios de não equilíbrio. Usou-se também a eficiência de componentes da correlação desenvolvida. Foi possível observar que a eficiência não é constante ao longo da coluna e é altamente dependente das especificações usadas referentes ao grau de liberdade da coluna e das propriedades físicas do sistema. Dos resultados obtidos pode-se concluir que a modelagem de não equilíbrio representa uma importante ferramenta para a avaliação da complexidade de colunas de destilação reais. Por outro lado, com o desenvolvimento de novas correlações de eficiência é possível agora, fornecer valores mais realistas das eficiências de prato e componentes para se trabalhar com a modelagem de equilíbrio. Convém salientar que a geração de perfis de eficiência, como realizado neste trabalho é inédito na literatura publicada. Além disso, são analisados diversos parâmetros que influem nos valores da eficiência que até hoje não foram citados / Abstrat: This work has as the general objective the search of a methodology for the determination of efficiencies in the distillation processes, through detailed studies of the influence of physical, thermal, transport and hydraulic parameters of the compounds and of the mixtures and of the details of the separation equipments. It searches, on the other hand, also, to study the modeling of nonequilibrium and to correlate it with the equilibrium modeling for better understanding of the definition and influences of the efficiency concept. In this context, a modification in the conventional procedure of the O'Connell correlation was made, which determines the efficiency along the distillation column. As result, profiles of efficiency and of process variables were obtained which have contributed for the understanding of the mass and energy transfer parameters. Considering the difficulties encountered in giving numerical values for plate and component efficiencies, the modeling of conventional and extractive distillation process was developed according to the concept of nonequilibrium stages. In this way, the empirical correcting factors, as the efficiences used in the equilibrium stage model, are completely eliminated, since in this case, the simultaneous mass and energy transfers between the liquid and vapour phases are considered and, also, the dimensions of the equipment are taken into account. Taking into consideration the influence of simultaneous mass and energy transfer parameters, correlations were developed for calculating component and mixture efficiencies for conventional and extractive distillation columns (correlation of Barros & Wolf). Experimental data were used for validation of the developed correlation for extractive distillation, which has demonstrated good precision. Results from the nonequilibrium model were used for evaluation of the developed correlations for the conventional (simple and complex columns) and, also, for the extractive distillation process. A vast study was carried out for identifying the behavior of the efficiency in the distillation column, through perturbations in the feed position, specifications, type of condenser, feed thermal parameters, side stream flow rate, feed rate, feed composition, type of the system, etc. The obtained results of the nonequilibrium model were compared with the equilibrium model simulated with constant efficiencies of 100%, 70%, 50% and 40%, with the modified O'Connell correlation and with the correlation developed in this work (Barros & Wolf). Simulations also were carried out using different efficiencies for different components, looking for verifying the deviations with relation to data of the nonequilibrium model. The component efficiency from the developed correlation also was used. It was possible to observe that the efficiency is not constant along the column and it is highly dependent upon the specifications. used related to the degrees of freedom of the column and of the physical properties of the system. From the results, it can be concluded that the nonequilibrium modeling represents an important tool for evaluation of the complexity of real distillation columns. On the other hand, with the development of the new correlations of efficiency , it is possible, now, to give more realistic values of plate and component efficiencies for working with the equilibrium stage model. It is important to mention that the efficiency profiles outlined in this work is inedit in the published literature. Furthermore, several parameters are evaluated which influence in the efficiency values which up to now do not were mentioned. / Doutorado / Doutor 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: Saul Gonçalves d'Avila / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T09:15:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_RitaMariadeBrito_M.pdf: 4832036 bytes, checksum: 16e349fd71d878e99caa59246a636b27 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho apresenta a avaliação de duas equações de estado não cúbicas, as equações PHCT e SUZUKI, em relação aos seus desempenhos em cálculos de equili'brio líquido-vapor (EL V) para projeto e simulação de processo. A complexa equação PHCT original é adequada para representar EL V de misturas binárias e multicomponentes de hidrocarbonetos leves e pesados na faixa de temperatura e pressão normalmente encontrada em processos petroquímicos. Entretanto, a escassez de extensas tabelas de parâmetros de componentes puros e de interação binária apropriadas impede a aplicação generalizada desta equação em cálculos de processos. Um exemplo deste fato é dado em relação a simulação de uma coluna de destilação industrial envolvendo a separação de 17 hidrocarbonetos de diferentes tamanhos. Apesar de demandar mais tempo de computação, os resultados são equivalentes àqueles obtidos com a equação de estado cúbica de Soave-Redlich-Kwong, mais simples estruturalmente. A equação de SUZUKI é urna expressão não cúbica que fornece boa representação de isotermas de dados PVT na região crítica, indicando, desta forma, um potencial para aplicação em projeto e simulação de processos supercríticos. A avaliação é restrita ao EL V de sistemas contendo CO2 na faixa de alta pressão. A equação mostrou-se apropriada para correlacionar e predizer dados de equilíbrio de fases de misturas envolvendo compostos normalmente encontrados em produtos naturais. Entretanto, quando se usa a equação cúbica de Peng-Robinson, para os mesmos sistemas, são obtidos resultados equivalentes / Abstract: This work presents the evaluation of two non cubic equations of state, namely PHCT and SUZUKI equations, concerning their performance in VLE calculations for process design.The original, complex PHCT equation is adequate to represent VLE of binary and multicomponent mixtures of low and high molecular weight hydrocarbons in the range of temperature and pressure normally found in petrochemical processes. However, the lack of suitable and extensive tables for pure components and binary interaction parameters hinders the generalized application of this equation in process designo An example is given concerning the simulation of a distillation column involving the separation of 17 hydrocarbon components. Although demanding more computer time, the results are equivalent to those obtained with the more simple, cubic Soave-Redlich-Kwong equation. SUZUKI equation is a non cubic expression tOOt gives a good representation of isothenns of PVT data in the critical region, thus indicating a potential for application to design of supercritical processes. The evaluation is restricted to EL V of CO2 containing systems in the high pressure range. The equation showed to be appropriate to correlate and predict phase equilibrium data of mixtures involving compounds normally found in natural products. However, when using the cubic Peng-Robinson equation, for the same systems, equivalent results are obtained. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre 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