Orientador: Roberto Herminio Moretti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T09:18:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria_ZildaLuiz_M.pdf: 2437209 bytes, checksum: a417ecd21ad239cc9bb2ec395f3af443 (MD5) Previous issue date: 1981 / Resumo: A separação de fases que ocorre em sucos de cajú (Anacardium occidentale, Linn) foi estudada, a nível de laboratório, visando um melhor conhecimento da sua estabilidade física. Inicialmente, por centrifugação do suco, foram separadas duas frações: a polpa, "chamada polpa integral" e o sobrenadante, denominado "suco clarificado" e, posteriormente, foi determinada a distribuição e tamanho de partículas da fase dispersa (polpa). A partir da polpa integral obteve-se frações de partículas de diferentes tamanhos. De tais frações, bem como da polpa integral, preparou-se suspensões de diversas concentrações, em suco clarificado, com as quais foi realizada uma série de ensaios de velocidade de sedimentação, a fim de melhor conhecer o fenômeno de separação de fases no suco. Durante a realização deste trabalho utilizou-se, isoladamente ou combinados entre si, 10 diferentes estabilizantes comerciais em concentrações variando de 0,02 a 1,0 % (p/p), visando-se modificar a viscosidade do suco clarificado para manter a polpa em suspensão. A viscosidade aparente de suspensões aquosas destes estabi1izantes (gomas), foi também determinada. Os resultados obtidos mostraram que para manter em suspensão a polpa integral, a concentração de estabilizante é tal que modifica a viscosidade do produto final, mudando suas características de fluidez e aparência. Uma vez conhecida a influencia da concentração e tamanho de partículas, amostras de suco foram homogeneizadas mecanicamente, reduzindo-se assim o tamanho das partículas a dimensões menores que 0,105mm. Com este material e adição das gomas guar e carragenina, em mistura, numa concentração total de 0,3% (p/p), conseguiu-se a estabilidade do suco tanto através de métodos rápidos de centrifugação como em ensaios de prateleira. Testes sensoriais Duo-Trio (diferença) do suco estabilizado em laboratório, não mostraram diferenças significativas quando comparados Com o suco comercial (estabilizado). Deve-se ressaltar que a polpa do suco de caju retém elementos naturais desejáveis tais como pigmentos, vitaminas, antioxidantes, além de componentes importantes do aroma original. Assim sendo, os sucos estabilizados, comparados com os clarificados, contribuem para uma melhor aceitabilidade pelo consumidor / Abstract: The separation of phases (sedimentacion) which occurs in cashew juice (Anacardium occidentale, Linn) was studied in the laboratory for the-purpose of obtaining better knowledge of its physical stability. At first, two fractions were separated by centrifuging the juice: the pulp, which is called "whole pulp", and the supernatant liquid, called "clarified juice". Afterwards, the distribution and size of the particles of the pulp were determined. Fractions of particles of different size were obtained from the whole pulp. From these fractions, as well as from the pulp, several suspensions of different concentrations in clarified juice were prepared and several tests of velocity of sedimentation carried out with these to better understand the phase separation. With the objective of modifying the viscosity of the clarified juice to keep the suspended, ten different commercial stabilizers were added, either isolated or combined, and in concentrations ranging from 0.02 to 1 .0% (w/w). The apparent viscosities of aqueous suspensions of these stabilizers (gums) were also determined. The results showed that, to keep the whole pulp in suspension, the concentration of the stabilizers must be so high that it modifies the viscosity of the final product, thus changing its characteristics of fluidity and appearance. After determining the influence of the concentracion of the sizes of the particles, the samples of the juice were homogenized mechanically, diminishing the particle size to less than 0,105mm. When guar and carrageen gums were mixed, with these samples at a total concentration of 0,3% (w/w), juice stable toward quick methods of centrifuging, as well as standing on the shelf, were obtained. Duo-Trio (difference) tests of stabilized juice made in the laboratory did not show significant differences when compared the commercial stabilized juice. It must pointed out that the pulp of cashew juice contains desirable natural substances such as pigments vitamins, and antioxidants, besides important components of the original aroma. Therefore, stabilized juices when compared with the clarified ones, contribute to a better acceptance on the part of the customer / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientador : Oswaldo Espirito Santo Godinho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-16T20:14:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_NilsonEvelazio_D.pdf: 3370429 bytes, checksum: 83acee51ecf08a34c7e46847bc335447 (MD5) Previous issue date: 1985 / Doutorado

Orientador: João Alexandre F. da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T01:06:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_AntonioAugustoUlsonde_M.pdf: 2266295 bytes, checksum: 0984119bb1cfb1664b24608364c07fa9 (MD5) Previous issue date: 1985 / Resumo: A simulação de processos por computadores é uma das mais importantes ferramentas ao dispor do Engenheiro Químico, para projeto ou acompanhamento dos processos químicos. Embora existam na literatura referências a programas para simú1a­ção de processos, desde 1958, estes programas foram desenvolvidos fundamentalmente para computadores de grande porte e os seus custos os tornam inacessíveis a pequenos usuários. O rápido avanço tecnológico no desenvolvimento de computadores, especialmente os microcomputadores, permitindo sua aquisição por pequenos usuários, denota a necessidade de desenvolvimento de programas de simulação e especialmente de um programa executivo capaz de operar em microcomputadores. No presente trabalho foi desenvolvido um executivo para a simulação de processos químicos, no programa estado estacionário, utilizando microcomputadores, sendo também descritas as diversas fases de sua operação e efetuados testes de operacionalidade. Através da anã1ise da matriz do processo, o programa executivo orienta a entrada de dados das correntes do processo, determina os reciclos existentes, a sequência de cá1culo, o acesso de parâmetros às unidades modulares, gerenciando a execução dos cálculos até que a tolerância admitida como critério de convergência seja a1cançada. Durante a.fase de processamento, o programa executivo cria vários arquivos, havendo troca de informações entre os arquivos e entre as unidades modulares, através de um sistema encadeado, permitindo deste modo a otimização do uso da memória da unidade central de processamento (CPU), viabilizando a utilização de microcomputadores. São apresentados exemplos de teste que permitem avaliar o desempenho do programa proposto. / Abstract: Process arid plant simulation is nowadays one of the most important aspects of Chemical Engineers tasks, both the design of new processes and in the improving of existing ones. Although references to simulation programs can be traced to the late fifteen (1958}, these programs have been especially developed to be implemented in large computer systems and their costs make them impossible to the use of small companies. The fast technical advances in computer science and the advent of microcomputer systems making them available to small companies and users denote the need for the development of simulation programs and especially executive programs ready for implementation in-microcomputers. In the present work, an executive program fpr the steady state simulation of chemical processes was developed to be implemented in a microcomputer UNITRON 11 (an Apple Computer}. A detailed study of the operational phase and testing of the executive program is presented. The executive program, through the analysis of the process matrix, directs the data input of the process streams, plans the sequence in which calculation are to be done, identifies the existing recicles, and parameter input for the Unit Computation of modular type. The executive program supervises calculations till convergence with strict limits is attained. During the process simulation, the executive program creates several date files, occuring exchange of information between these files and the Unit Computation. The exchange of information is chained in such a way that it permits the otimization of RAM memory of the CPU, thus permiting the use of small microcomputers (RAM memory of 48 Kbytes). Testing of the executive program was carried out, using "black box" type of Unit Computation, which permits to evaluate its performance. / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador : João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-17T11:13:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_RenatoMoraes_M.pdf: 4283544 bytes, checksum: f9fbb38c72c7dc4c78fd3334cdfbc724 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: O presente trabalho foi desenvolvido para aplicações em Controle Supervisório de Processos Químicos, constando basicamente do desenvolvimento de programas para aquisição e tratamento de dados em tempo real. Os programas foram desenvolvidos para microcomputadores da linha IBM-PC. Do Capítulo 1 ao 5 é apresentado uma base de fundamentos para se trabalhar em Controle Digital de processos Químicos, inserindo-se contudo, por vezes a título de complementação, por outras somente como ilustração, alguns fundamentos do Controle Analógico que o antecedeu. O Capítulo 6 apresenta o trabalho desenvolvido propriamente dito, onde alguns dos fundamentos apresentados entre os Capítulos 1 e 5 foram aplicados. Além de aspectos supervisórios, foi inserido ao trabalho, ainda que de uma forma bastante elementar, aspectos de Controle Regulatório (nada além de leis de controle P, I e D). Quanto à supervisão efetuada, esta se faz no conjunto de programas através de leituras periódicas de valores dos pontos monitorados, apresentação em tela, formação de arquivos de dados constando também médias e outros valores de interesse estatístico e apresentação de tabelas de exibição dinâmica dos valores lidos para qualquer um dos canais ou de suas médias. Este trabalho não apresenta resultados totalmente conclusivos, ainda que nos modestos, o assunto aqui estudado descortina infinitos horizontes para estudos mais aprofundados... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Not informed. / Mestrado / Sistema de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Helena A. Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-19T16:27:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paz_EduardoDavidDabdoub_M.pdf: 3812147 bytes, checksum: 7db52b4ef77f6f706d5108ee29efcce2 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo o estudo cinético e de transferência de oxigênio no processo de oxidação do etanol a ácido acético com células imobilizadas, em reator de leito fluidizado circulante. Dentro deste contexto foram realizados experimentos com células do gênero Acetobacter, livres e imobilizadas por envolvimento em gel hidrofílico à base de alginato de sódio. O estudo envolveu uma etapa preliminar, na qual foi feita a escolha de uma linhagem de Acetobacter, meio de fermentação e de preservação da cepa e o estabelecimento de condições favoráveis para os experimentos posteriores. O comportamento cinético do crescimento celular e consumo de oxigênio foi estudado na fermentação continua com células livres em concentrações não inibidoras de etanol e ácido acético. Equações cinéticas do tipo de Monod e Michaeles - Menten foram propostos para as taxas especificas de crescimento e respiração celular respectivamente. A transferência de oxigênio foi estudada na fermentação continua com células imobilizadas, utilizando biocatalisador preparado em condições favoráveis, à sua atividade. Foram usados dois níveis de densidades das partículas, e sendo as mais densas preparadas adicionando 'alfa¿ - alumina à solução de alginato de sódio. O desempenho dos biocatalizadores no processo foi analisado através dos seguintes parâmetros: taxa específica de respiração, difusão de oxigênio, coeficiente volumétrico de transferência de massa e produtividade ... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The objective of this work is the study of the kinetic and oxygen transfer in the oxidation of ethanol to acetic acid by immobilized cells, in a circulating three phase fluidized bed bioreactor. In this context experiences with Acetobacter cells, free and immobilized by entrapment in sodium aginate were done. In the first phase of the study, a strain at Acetahacter and a fermentatian medimn were chosen, conservation of the strain and the determination of the conditions for the experiences were also determined. The kinetic behavior of the cell growth and the oxygen consumption were studied in the continuous fermentation with free cells using non inhibitory concentrations of ethanol and acetic acid. Kinetics equations of the Monod and Michaelis - Menten type were proposed for the especific growth and respiration rates, respectively. The oxygen transfer was studied in the continuous fermentation with immobilized cells, using a biocatalyst prepared in good conditions for its activity ... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

A identificação de modelos consiste na atividade de construir modelos matemáticos representativos de sistemas reais. Diversas técnicas estão disponíveis para a sua realização, as quais dependem do nível de informação preliminares disponíveis referentes ao sistema em estudo. Neste trabalho técnicas de identificação caixa-cinza, as quais utilizam estruturas de modelos fenomenológicos e dados experimentais foram estudadas, dando enfoque a duas etapas principais: análise de identificabilidade e estimação de parâmetros. A análise de identificabilidade é uma ferramenta fundamental na identificação e deve preceder a etapa de estimação dos parâmetros. Seu objetivo é verificar, a partir de uma estrutura e de dados experimentais quais parâmetros de um modelo podem ser identificados. Neste trabalho as principais metodologias disponíveis na literatura foram analisadas. Posteriormente, foi desenvolvida uma nova metodologia, fundamentada em conceitos de teoria de controle, a qual visa suprir as limitações inerentes aos demais métodos estudados. A estimação dos parâmetros foi realizada considerando dois métodos de otimização dinâmica distintos: o método single-shooting e método simultâneo. Além disso, nesta mesma etapa diferentes formulações de função objetivo foram testadas, verificando o efeito da minimização do quadrado da derivada do erro e comparando com a abordagem tradicional, a qual não faz uso da derivada. Para ilustrar e testar a aplicação das metodologias, dois estudos de caso foram analisados: Reator de Fermentação Alcóolica Contínua e Reator Semi-Batelada de Williams-Otto. Em ambos os casos, os dados experimentais foram gerados a partir da simulação do modelo sob parâmetros, condições operacionais e inferências conhecidas, a fim de se verificar o efeito de cada uma destas peculiaridades. Para consolidar os estudos desenvolvidos, uma aplicação real também foi testada através da identificação do modelo de um reator de polimerização de PEAD utilizando dados de uma planta industrial. / Model identification is the activity of constructing representative mathematical models of real systems. Several techniques are available for its completion, which depend on the level of information available about the studied system. In this work techniques for gray-box identification, which use both phenomenological models and experimental data, were studied by focusing on two main steps: identifiability analysis and parameter estimation. Identifiability analysis is a fundamental tool in the identification process and must precede the parameter estimation. Your goal is to verify, from a model structure and experimental data which parameters of a model can be identified. In this work the most important methodologies available in the literature were analyzed. Subsequently, a new methodology was developed, based on concepts of control theory, which aims to overcome the limitations inherent in other methods. The parameters estimation was made considering two distinct dynamic optimization methods: the single-shooting method and simultaneous method. Furthermore, in this same step, several formulations of objective function were tested, checking the effect of minimizing the square of the derivative of the error when compared to the traditional approach, which does not make use of the derivative. To elucidate the methodology, two case studies were proposed: Continuous Alcoholic Fermentation Reactor and Williams-Otto Semi-Batch Reactor. In both cases, the experimental data were generated from the simulation of the model under know parameters, operational conditions and inference in order to verify the effect of each of these peculiarities. To consolidate the studies developed a real application was also tested, and this identifies the model of a polymerization reactor HDPE using data from an industrial plant.

Correntes de petróleo têm impurezas que, quando presentes nos combustíveis, causam poluição, corrosão, odor e instabilidade do produto. Deste modo, o hidrotratamento catalítico (HDT) pode ser visto como um dos importantes processos da indústria de refino de petróleo. O HDT consiste no tratamento de uma corrente de hidrocarbonetos na presença de hidrogênio e de um catalisador com a finalidade de modificar o sua massa molar ou de remover as impurezas presentes, com o intuito de especificar os produtos ou preparar essas correntes para outros processos de refino. Uma vez que a tendência das especificações do óleo diesel aponta para a diminuição da concentração de enxofre, redução da densidade e da volatilidade do combustível, juntamente com o aumento do número de cetano e do ponto de fulgor, existe uma necessidade de se projetar e operar unidades de hidrotratamento altamente eficientes. Este trabalho tem como objetivo modelar e simular uma unidade industrial contendo reatores trickle-bed de HDT com a finalidade de permitir a inferência, durante a operação, da concentração final de enxofre na corrente de saída do processo, bem como estimar o tempo de campanha restante. O modelo desenvolvido é pseudo-estacionário, unidimensional e heterogêneo. Além disso, considera somente a reação de hidrodessulfurização, uma vez que a predição da concentração final de enxofre é um dos parâmetros mais importantes da qualidade do produto. A modelagem completa do sistema envolve os leitos catalíticos dos reatores (zona reacional) e da zona de quench, onde ocorre o arrefecimento das correntes de hidrocarbonetos provenientes dos leitos catalíticos. Para a modelagem da velocidade de desativação do catalisador utilizado no processo foram testados dois modelos empíricos. O primeiro deles considera a conversão acumulada ao longo do tempo em um dado leito para que se possa predizer a diminuição da atividade, a partir da hipótese de que desativação está relacionada à extensão de ocorrência das reações no catalisador. O segundo modelo implementado segue o trabalho de Froment e Bischoff (1991). Para o estudo de caso foram empregados os dados do processo de dois reatores industriais de HDT de uma unidade de diesel de uma refinaria brasileira. Após a estimação de parâmetros, os modelos foram validados com dados industriais. Os resultados evidenciam a boa concordância dos mesmos ao processo real. / Petroleum streams have impurities that, when delivered to fuels, cause pollution, corrosion, odor, and instability to the product. In this regard, the catalytic hydrotreatment (HDT) can be viewed as one of the important processes in the petroleum refining industry. The HDT is destined to the treatment of a hydrocarbon stream in the presence of hydrogen and a catalyst in order to remove impurities or to modify its molar mass with the aim of specifying products or preparing these streams to other refining processes (Gruia, 2006). Trends in diesel specification point toward the decrease in the sulfur concentration, reduction in density and ASTM D-86 T 90% value, along with increased cetane number and flash point. All these trends contribute to raise the demand for highly efficient hydrotreatment units. This work aims to model and simulate an industrial unit consisting in trickle-bed reactors in order to infer in real time the final sulfur concentration at the output stream, and also to estimate during operation the remaining campaign time. The considered model is pseudo-stationary, one-dimensional and heterogeneous. It considers solely the hydrodesulfurization reaction, because the final sulfur prediction is one of the most important parameter of the product quality. The complete model of the unit involves the catalytic beds (reaction zones) and the quenching zone, where the cooling of hydrocarbon streams takes place. To model the catalyst deactivation rate, two empirical models were tested. The first one takes into account the cumulative conversion over time, so that one can predict the decrease in activity on the basis of the hypothesis that deactivation is related to the extent of the reactions on the catalyst. The second model implemented was based in the work of Froment and Bischoff (1991). As a case study, process data was employed from two industrial reactors of the HDT in a Diesel Unit from a Brazilian refinery. After parameter estimation, the presented models have been validated with industrial data. Their results show good agreement with the real process.

A identificação de modelos consiste na atividade de construir modelos matemáticos representativos de sistemas reais. Diversas técnicas estão disponíveis para a sua realização, as quais dependem do nível de informação preliminares disponíveis referentes ao sistema em estudo. Neste trabalho técnicas de identificação caixa-cinza, as quais utilizam estruturas de modelos fenomenológicos e dados experimentais foram estudadas, dando enfoque a duas etapas principais: análise de identificabilidade e estimação de parâmetros. A análise de identificabilidade é uma ferramenta fundamental na identificação e deve preceder a etapa de estimação dos parâmetros. Seu objetivo é verificar, a partir de uma estrutura e de dados experimentais quais parâmetros de um modelo podem ser identificados. Neste trabalho as principais metodologias disponíveis na literatura foram analisadas. Posteriormente, foi desenvolvida uma nova metodologia, fundamentada em conceitos de teoria de controle, a qual visa suprir as limitações inerentes aos demais métodos estudados. A estimação dos parâmetros foi realizada considerando dois métodos de otimização dinâmica distintos: o método single-shooting e método simultâneo. Além disso, nesta mesma etapa diferentes formulações de função objetivo foram testadas, verificando o efeito da minimização do quadrado da derivada do erro e comparando com a abordagem tradicional, a qual não faz uso da derivada. Para ilustrar e testar a aplicação das metodologias, dois estudos de caso foram analisados: Reator de Fermentação Alcóolica Contínua e Reator Semi-Batelada de Williams-Otto. Em ambos os casos, os dados experimentais foram gerados a partir da simulação do modelo sob parâmetros, condições operacionais e inferências conhecidas, a fim de se verificar o efeito de cada uma destas peculiaridades. Para consolidar os estudos desenvolvidos, uma aplicação real também foi testada através da identificação do modelo de um reator de polimerização de PEAD utilizando dados de uma planta industrial. / Model identification is the activity of constructing representative mathematical models of real systems. Several techniques are available for its completion, which depend on the level of information available about the studied system. In this work techniques for gray-box identification, which use both phenomenological models and experimental data, were studied by focusing on two main steps: identifiability analysis and parameter estimation. Identifiability analysis is a fundamental tool in the identification process and must precede the parameter estimation. Your goal is to verify, from a model structure and experimental data which parameters of a model can be identified. In this work the most important methodologies available in the literature were analyzed. Subsequently, a new methodology was developed, based on concepts of control theory, which aims to overcome the limitations inherent in other methods. The parameters estimation was made considering two distinct dynamic optimization methods: the single-shooting method and simultaneous method. Furthermore, in this same step, several formulations of objective function were tested, checking the effect of minimizing the square of the derivative of the error when compared to the traditional approach, which does not make use of the derivative. To elucidate the methodology, two case studies were proposed: Continuous Alcoholic Fermentation Reactor and Williams-Otto Semi-Batch Reactor. In both cases, the experimental data were generated from the simulation of the model under know parameters, operational conditions and inference in order to verify the effect of each of these peculiarities. To consolidate the studies developed a real application was also tested, and this identifies the model of a polymerization reactor HDPE using data from an industrial plant.

Correntes de petróleo têm impurezas que, quando presentes nos combustíveis, causam poluição, corrosão, odor e instabilidade do produto. Deste modo, o hidrotratamento catalítico (HDT) pode ser visto como um dos importantes processos da indústria de refino de petróleo. O HDT consiste no tratamento de uma corrente de hidrocarbonetos na presença de hidrogênio e de um catalisador com a finalidade de modificar o sua massa molar ou de remover as impurezas presentes, com o intuito de especificar os produtos ou preparar essas correntes para outros processos de refino. Uma vez que a tendência das especificações do óleo diesel aponta para a diminuição da concentração de enxofre, redução da densidade e da volatilidade do combustível, juntamente com o aumento do número de cetano e do ponto de fulgor, existe uma necessidade de se projetar e operar unidades de hidrotratamento altamente eficientes. Este trabalho tem como objetivo modelar e simular uma unidade industrial contendo reatores trickle-bed de HDT com a finalidade de permitir a inferência, durante a operação, da concentração final de enxofre na corrente de saída do processo, bem como estimar o tempo de campanha restante. O modelo desenvolvido é pseudo-estacionário, unidimensional e heterogêneo. Além disso, considera somente a reação de hidrodessulfurização, uma vez que a predição da concentração final de enxofre é um dos parâmetros mais importantes da qualidade do produto. A modelagem completa do sistema envolve os leitos catalíticos dos reatores (zona reacional) e da zona de quench, onde ocorre o arrefecimento das correntes de hidrocarbonetos provenientes dos leitos catalíticos. Para a modelagem da velocidade de desativação do catalisador utilizado no processo foram testados dois modelos empíricos. O primeiro deles considera a conversão acumulada ao longo do tempo em um dado leito para que se possa predizer a diminuição da atividade, a partir da hipótese de que desativação está relacionada à extensão de ocorrência das reações no catalisador. O segundo modelo implementado segue o trabalho de Froment e Bischoff (1991). Para o estudo de caso foram empregados os dados do processo de dois reatores industriais de HDT de uma unidade de diesel de uma refinaria brasileira. Após a estimação de parâmetros, os modelos foram validados com dados industriais. Os resultados evidenciam a boa concordância dos mesmos ao processo real. / Petroleum streams have impurities that, when delivered to fuels, cause pollution, corrosion, odor, and instability to the product. In this regard, the catalytic hydrotreatment (HDT) can be viewed as one of the important processes in the petroleum refining industry. The HDT is destined to the treatment of a hydrocarbon stream in the presence of hydrogen and a catalyst in order to remove impurities or to modify its molar mass with the aim of specifying products or preparing these streams to other refining processes (Gruia, 2006). Trends in diesel specification point toward the decrease in the sulfur concentration, reduction in density and ASTM D-86 T 90% value, along with increased cetane number and flash point. All these trends contribute to raise the demand for highly efficient hydrotreatment units. This work aims to model and simulate an industrial unit consisting in trickle-bed reactors in order to infer in real time the final sulfur concentration at the output stream, and also to estimate during operation the remaining campaign time. The considered model is pseudo-stationary, one-dimensional and heterogeneous. It considers solely the hydrodesulfurization reaction, because the final sulfur prediction is one of the most important parameter of the product quality. The complete model of the unit involves the catalytic beds (reaction zones) and the quenching zone, where the cooling of hydrocarbon streams takes place. To model the catalyst deactivation rate, two empirical models were tested. The first one takes into account the cumulative conversion over time, so that one can predict the decrease in activity on the basis of the hypothesis that deactivation is related to the extent of the reactions on the catalyst. The second model implemented was based in the work of Froment and Bischoff (1991). As a case study, process data was employed from two industrial reactors of the HDT in a Diesel Unit from a Brazilian refinery. After parameter estimation, the presented models have been validated with industrial data. Their results show good agreement with the real process.

A identificação de modelos consiste na atividade de construir modelos matemáticos representativos de sistemas reais. Diversas técnicas estão disponíveis para a sua realização, as quais dependem do nível de informação preliminares disponíveis referentes ao sistema em estudo. Neste trabalho técnicas de identificação caixa-cinza, as quais utilizam estruturas de modelos fenomenológicos e dados experimentais foram estudadas, dando enfoque a duas etapas principais: análise de identificabilidade e estimação de parâmetros. A análise de identificabilidade é uma ferramenta fundamental na identificação e deve preceder a etapa de estimação dos parâmetros. Seu objetivo é verificar, a partir de uma estrutura e de dados experimentais quais parâmetros de um modelo podem ser identificados. Neste trabalho as principais metodologias disponíveis na literatura foram analisadas. Posteriormente, foi desenvolvida uma nova metodologia, fundamentada em conceitos de teoria de controle, a qual visa suprir as limitações inerentes aos demais métodos estudados. A estimação dos parâmetros foi realizada considerando dois métodos de otimização dinâmica distintos: o método single-shooting e método simultâneo. Além disso, nesta mesma etapa diferentes formulações de função objetivo foram testadas, verificando o efeito da minimização do quadrado da derivada do erro e comparando com a abordagem tradicional, a qual não faz uso da derivada. Para ilustrar e testar a aplicação das metodologias, dois estudos de caso foram analisados: Reator de Fermentação Alcóolica Contínua e Reator Semi-Batelada de Williams-Otto. Em ambos os casos, os dados experimentais foram gerados a partir da simulação do modelo sob parâmetros, condições operacionais e inferências conhecidas, a fim de se verificar o efeito de cada uma destas peculiaridades. Para consolidar os estudos desenvolvidos, uma aplicação real também foi testada através da identificação do modelo de um reator de polimerização de PEAD utilizando dados de uma planta industrial. / Model identification is the activity of constructing representative mathematical models of real systems. Several techniques are available for its completion, which depend on the level of information available about the studied system. In this work techniques for gray-box identification, which use both phenomenological models and experimental data, were studied by focusing on two main steps: identifiability analysis and parameter estimation. Identifiability analysis is a fundamental tool in the identification process and must precede the parameter estimation. Your goal is to verify, from a model structure and experimental data which parameters of a model can be identified. In this work the most important methodologies available in the literature were analyzed. Subsequently, a new methodology was developed, based on concepts of control theory, which aims to overcome the limitations inherent in other methods. The parameters estimation was made considering two distinct dynamic optimization methods: the single-shooting method and simultaneous method. Furthermore, in this same step, several formulations of objective function were tested, checking the effect of minimizing the square of the derivative of the error when compared to the traditional approach, which does not make use of the derivative. To elucidate the methodology, two case studies were proposed: Continuous Alcoholic Fermentation Reactor and Williams-Otto Semi-Batch Reactor. In both cases, the experimental data were generated from the simulation of the model under know parameters, operational conditions and inference in order to verify the effect of each of these peculiarities. To consolidate the studies developed a real application was also tested, and this identifies the model of a polymerization reactor HDPE using data from an industrial plant.