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
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UFU:oai:repositorio.ufu.br:123456789/15146 |
| Date | 07 April 2006 |
| Creators | Ribas, Rogério Marques |
| Contributors | Damasceno, João Jorge Ribeiro, Ataide, Carlos Henrique, Barrozo, Marcos Antonio de Souza, Silva, Roberto Mattioli |
| Publisher | Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFU, BR, Engenharias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFU, instname:Universidade Federal de Uberlândia, instacron:UFU |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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