Modelling and simulation of reactive distillation columns / Modelagem e simulaÃÃo de colunas de destilaÃÃo reativa

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

DestilaÃÃo reativa à a combinaÃÃo de reaÃÃo quÃmica e separaÃÃo por destilaÃÃo em um Ãnico equipamento (geralmente estes processos acontecem separadamente e em seqÃÃncia nas indÃstrias de processos quÃmicos). A integraÃÃo destas duas operaÃÃes pode aumentar o desempenho global da linha de produÃÃo. Desta forma, torna-se necessÃrio um estudo prÃvio da possibilidade de se reunir estes processos em um sà equipamento. A ferramenta para se iniciar o estudo sobre um novo processo ou a otimizaÃÃo de um processo em operaÃÃo à a modelagem e simulaÃÃo. Os modelos matemÃticos para a coluna de destilaÃÃo reativa sÃo constituÃdos de um sistema de equaÃÃes nÃo lineares. VÃrios algoritmos para simulaÃÃo de colunas de destilaÃÃo em regime permanente com diferentes graus de precisÃo e consequentemente de dificuldades foram desenvolvidos nas Ãltimas dÃcadas. Entretanto, estes algoritmos nÃo fornecem um procedimento para a obtenÃÃo de estimativas iniciais, que sÃo fundamentais para convergÃncia do mÃtodo utilizado para resolver o sistema de equaÃÃes nÃo lineares. Neste trabalho foi desenvolvido um algoritmo para resoluÃÃo do modelo matemÃtico que descreve o processo de destilaÃÃo reativa em colunas que operam em regime permanente. No algoritmo desenvolvido definiu-se um procedimento de obtenÃÃo de estimativas iniciais razoÃveis que facilitem a convergÃncia do mÃtodo. A grande maioria dos mÃtodos para simulaÃÃo de coluna de destilaÃÃo em estado estacionÃrio resolve todas as equaÃÃes simultaneamente com um mÃtodo de soluÃÃo de sistema de equaÃÃes nÃo lineares. Neste trabalho foi desenvolvido um algoritmo passo-a-passo, para facilitar a compreensÃo do mesmo, onde o mÃtodo de soluÃÃo de sistemas de equaÃÃes nÃo lineares à necessÃrio apenas para o conjunto de equaÃÃes que modelam as reaÃÃes quÃmicas, para tal, foram utilizados dois mÃtodos de soluÃÃo de sistemas de equaÃÃes nÃo lineares, o mÃtodo de Broyden (uma variaÃÃo do mÃtodo de Newton-Raphson) e o mÃtodo da continuaÃÃo homotÃpica (ou homotopia). O modelo matemÃtico utilizado foi obtido a partir de balanÃos de massa, balanÃos de energia, equaÃÃes de somatÃria, equilÃbrio de fases e equilÃbrio quÃmico ou cinÃtica quÃmica. A modelagem do equilÃbrio de fases à rigorosa por meio do cÃlculo de coeficientes de atividade e fugacidade, a modelagem dos efeitos tÃrmicos tambÃm à rigorosa por meio do cÃlculo das entalpias residual e de excesso. O algoritmo desenvolvido foi avaliado a partir de exemplos da literatura e em todos os casos os resultados obtidos foram semelhantes Ãqueles encontrados na literatura.

ASSUNTO(S)

intensificaÃÃo de processos reactive distillation colunas de destilaÃÃo processos industriais de engenharia quimica simulaÃÃo process intensification modeling processos quÃmicos - simulaÃÃo destilaÃÃo reativa processos quÃmicos - modelagem modelagem simulation

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