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ARIANNE DE FREITAS BARROS SOARES - DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2017.pdf: 1645096 bytes, checksum: d2c070ce1e85b955e552b026e872343c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-19T12:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2017-01-27 / O presente trabalho estende a metodologia de análise e otimização de processos químicos via minimização da taxa de produção de entropia a um sistema considerado complexo e pouco explorado pela metodologia adotada. Com o intuito de determinar as condições ótimas operacionais do processo, um sistema de reações múltiplas, genéricas e consecutivas conduzidas em um reator de mistura perfeita foi analisado. Tendo em vista que o produto intermediário é o de interesse comercial, o desenvolvimento da metodologia foi baseado nos balanços de massa e energia associados ao balanço entrópico objetivando a minimização da taxa de produção de entropia da reação de interesse. Em conformidade com estudos antecedentes, o procedimento de otimização revelou que a obtenção de uma relação entre a temperatura de alimentação e a temperatura de operação é fundamental para que a condição de mínima produção de entropia seja alcançada. Se tratando da temperatura de reação, uma única condição operacional foi considerada ótima do ponto de vista da mínima produção de entropia, maximizando o rendimento do produto desejado; enquanto que a metodologia clássica de análise e otimização sugeriu diversos pontos operacionais, incluindo um que direciona o sistema para a maximização do produto indesejado em detrimento do produto de interesse. Por se tratar de reações consecutivas, um parâmetro construtivo do reator também foi analisado para alcançar a condição de mínima entropia. A otimização entrópica do tempo de residência revelou que quanto maior for seu valor menor será a taxa de produção de entropia. Uma análise econômica de modo simplificado foi aplicada ao sistema com o intuito de se configurar um critério de seleção de tal parâmetro. Os resultados obtidos revelaram uma nova condição operacional capaz de reduzir os custos energéticos do processo e melhorar o desempenho reacional do sistema. / The present study extends the methodology of analysis and optimization of chemical process by minimizing the entropy rate production to a system considered complex and still not explored by the adopted methodology. In order to determinate the optimal operational conditions of the process, a system of multiple generic and consecutive reactions conducted in a perfect mixing reactor was analyzed. Since the intermediate product is of commercial interest, the development of the methodology was based on the mass and energy balances associated with the entropic balance aiming to minimize the entropy rate production of the reaction of interest. In accordance with previous studies, the optimization procedure revealed that obtaining a relation between inlet and operating temperatures is essential to reach the minimum entropy production condition. If treating of reaction temperature, a single operational condition was considered optimal from the point of view of minimum entropy production, while the classical analysis methodology suggested several operating points. Because it is a consecutive reaction, a constructive parameter of the reactor was also analyzed to reach the minimum entropy condition. The entropic optimization of the residence time revealed that the higher its value the lower is the entropy rate production. A simplified economic analysis was applied in order to configure a selection criterion for such parameter. The results reveals a new operating condition capable of reducing the energy costs of the process and improving the reactive performance of the system.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:riufcg/2022 |
| Date | 19 October 2018 |
| Creators | SOARES, Arianne de Freitas Barros. |
| Contributors | SILVA, José Nilton., SILVA JÚNIOR, Heleno Bispo da., PEREIRA NETO, Antônio Tavernard., SOUZA, Andrey Oliveira de. |
| Publisher | Universidade Federal de Campina Grande, PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA, UFCG, Brasil, Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca de Teses e Dissertações da UFCG, instname:Universidade Federal de Campina Grande, instacron:UFCG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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