京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第24814号 / 工博第5157号 / 新制||工||1985(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科高分子化学専攻 / (主査)教授 山子 茂, 教授 辻井 敬亘, 教授 大内 誠 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DGAM

Brazil holds second place in world production of dicalcium phosphate, which represents the main source of phosphorus for complementing the mineral salt that makes up the daily feed for cattle, hogs and fowls. Considering the fact that the increase in consumption of phosphates due to the increased annual consumption of meat by the world population, development of the technology necessary to guarantee quality and productivity has become imperative in order to supply this competitive market. The requirement for BUNGE Fertilizantes S.A. to accompany the world trend, reflected by client suggestions for sales of bulk quantities, originated the search for a new technology to produce microgranulated dicalcium phosphate. Due to characteristics adverse to forming the microgranulated dicalcium phosphate grain (particle size, monocalcium phosphate and residual acidity), it has become necessary to apply a final product classification process to guarantee compliance with the physical specifications of the material at the moment of expediting to clients. The purpose of this dissertation is to perform a study of the classification system used for fluidization, seeking scale-up information for construction of an industrial unit to be installed at the Cajati Facilities of BUNGE Fertilizantes. Fluidization is utilized commercially in a wide range of processes such as: catalytic operations, cooling, drying, recovery, etc, it utilizes the elutriation effect in wich the relatively small components are entrained by the gas flow for physical classification of materials. Within this concept an effort was made to quantify the effects of operational and dimensional variables of the fluidized bed system: porosity of the distribuition screen, residence time and freeboard angle. In accordance with the main experimental results, a statistical analyses was made by multiple regression, thus obtaining parameters related to the isolated variables and the interactions among them. It was observed that the operational and dimensional conditions that promote the best Separation and Recovery efficiencies for the system were those for which the screen porosity was 11 %, the residence time was 5,34 minutes and the freeboard angle was 33,62o. On the basis of the optimum data obtained from the fluidization pilot system, an industrial system was designed for the Cajati Facilities, having classification capacity of microgranulated dicalcium phosphate of 100 Tons/h. The resultant Separation end Recovery efficiencies of the industrial system demonstrate an excellent application of technology for FBC (dicalcium phosphate) classification and the model obtained from the pilot project precisely predicts the efficiencies for industrial systems. Thus, the mathematic model obtained from the pilot plant can be used as a reference for design and scale-up of microgranulated dicalcium phosphate industrial classification units, having characteristics similar to those studied in this dissertation. / O Brasil ocupa o segundo lugar na produção de fosfato bicálcico, principal fonte de fósforo para complementação do sal mineral que integra a ração diária dos animais (bovinos, suínos e aves). Levando-se em consideração o crescimento do consumo de fósforo em decorrência do aumento anual do consumo de carne pela população mundial, torna-se imperativo o desenvolvimento de tecnologia para garantir qualidade e produtividade, visando atender a este mercado cada vez mais competitivo. A busca de uma nova tecnologia para a produção de fosfato bicálcico microgranulado originou-se da necessidade da BUNGE Fertilizantes S.A. acompanhar uma tendência mundial atendendo às sugestões de clientes para a venda a granel. Devido às características adversas para uma boa formação do grão do fosfato bicálcico microgranulado (diâmetro da partícula, fosfato monocálcico e acidez residual) faz-se necessário a aplicação de um processo de classificação do produto final para garantir o atendimento às especificações físicas do material no momento da expedição para os clientes. O objetivo deste trabalho é estudar um sistema de separação utilizando a fluidização, buscando informações de scale-up para o dimensionamento de uma unidade industrial a ser instalada no Complexo Industrial de Cajati da BUNGE Fertilizantes. A fluidização é usada comercialmente em uma grande variedade de processos, tais como: operações catalíticas, resfriamento, secagem, recobrimento, etc, e utiliza o efeito da elutriação, onde os componentes relativamente pequenos são arrastados pelo fluxo de gás, para a separação física dos materiais. Dentro deste conceito, busca-se quantificar os efeitos das variáveis operacionais e dimensionais de um sistema leito fluidizado: porosidade da placa distribuidora, tempo de residência e ângulo da zona de expansão. Conforme os principais resultados experimentais, foi feita uma análise estatística através de regressão múltipla obtendo-se os parâmetros relacionados às variáveis isoladas e interações entre elas. Observou-se que as condições operacionais e dimensionais que atingem as melhores eficiências de Separação e Recuperação para o sistema foram aquelas nas quais a porosidade da placa era de 11 %, o tempo de residência do material no leito de 5,34 minutos e o ângulo da zona de expansão (freeboard) de 33,62º. A partir dos dados ótimos obtidos no sistema piloto de fluidização foi dimensionado um sistema industrial para a Unidade da Bunge Fertilizantes em Cajati com capacidade de classificar 100 T/h de fosfato bicálcico microgranulado. Os resultados das eficiências de Separação e Recuperação do sistema industrial demonstram a excelente aplicação da tecnologia para classificação do FBC (fosfato bicálcico), e o modelo obtido no sistema piloto prevê, com uma boa precisão, as eficiências para sistemas industriais. Desta forma o modelo matemático levantado para o sistema piloto de leito fluidizado pode ser usado como referência para o dimensionamento ( scale-up ) de unidades industriais de classificação de fosfato bicálcico microgranulado, com características semelhantes ao estudado neste trabalho. / Mestre em Engenharia Química