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dc.contributor.advisorSecchi , Argimiro Resende-
dc.contributor.authorMaia, Jeiveison Gobério Soares Santos-
dc.date.accessioned2024-09-10T17:50:42Z-
dc.date.available2024-09-12T03:00:12Z-
dc.date.issued2020-09-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11422/23650-
dc.description.abstractCatalytic dehydration of ethanol is the key step in the sustainable production of the renewable ethylene value chain. In turn, obtaining a mathematical model to optimize the configuration of a reaction section is of great interest to the industry, allowing for the ideal design of larger plants and improvements in existing processes. In addition, an essential condition for reactor design is the knowledge of the relevant kinetic rates that must be applied in the process. Therefore, the present work proposes and develops 13 mechanistic kinetic models that seek agreement with experimental data on a laboratory scale for the main reactions. For this purpose, alumina was used as a catalyst, with its optimal calcination temperature equal to 500 °C, in addition to the required physical-chemical characteristics. In addition, a phenomenological model of a fixed bed reactor is presented, considering 18 reaction routes and 20 chemical species, as well as a model for catalytic deactivation, with ethanol, acetaldehyde and light olefins identified as the main precursors of coke formation. In turn, the model parameters were estimated from data from an industrial scale operation, after a statistical treatment procedure with filtering and reconciliation. In short, model validation was performed for different conditions and campaigns, with average deviations of less than 5% for the reactor temperature profiles and 10% for the main components. Finally, the concept of the proposed industrial process was simulated and evaluated economically, being optimized for different capacities, presenting an increase in revenue of US $ 2,064,625 per year under optimal operating conditions.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio de Janeiropt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectMecanismos reacionaispt_BR
dc.subjectCatalisadores de aluminapt_BR
dc.subjectReatores industriaispt_BR
dc.subjectTratamento de dadospt_BR
dc.subjectSustentabilidadept_BR
dc.titleModelagem, simulação e otimização do processo de desidratação catalítica do etanol a etileno em diferentes escalaspt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0645103384951719pt_BR
dc.contributor.advisorCo1Toniolo , Fábio Souza-
dc.contributor.referee1Pinto, José Carlos Costa da Silva-
dc.contributor.referee2Arroyo, Pedro Augusto-
dc.contributor.referee3Giudici , Reinaldo-
dc.description.resumoA desidratação catalítica do etanol é o passo-chave na produção sustentável da cadeia de valor do etileno renovável. Por sua vez, a obtenção de um modelo matemático para otimizar a configuração de uma seção de reação é de grande interesse para a indústria, permitindo o projeto ideal de plantas maiores e melhorias nos processos existentes. Somado a isso, uma condição imprescindível ao projeto de reatores é o conhecimento das taxas cinéticas relevantes que devem ser aplicadas no processo. Portanto, o presente trabalho propõe e desenvolve 13 modelos cinéticos mecanicistas que buscam a concordância com os dados experimentais em escala laboratorial para as principais reações. Para tal, foi utilizado como catalisador a alumina, tendo sua temperatura ótima de calcinação igual a 500 °C, além das características físico-químicas requeridas. Ademais, é apresentado um modelo fenomenológico de um reator de leito fixo, considerando-se 18 rotas reacionais e 20 espécies químicas, além de uma modelagem para a desativação catalítica, tendo o etanol, acetaldeído e olefinas leves identificados como principais precursores da formação de coque. Por sua vez, os parâmetros do modelo foram estimados a partir de dados de uma operação em escala industrial, após um procedimento de tratamento estatístico com filtragem e reconciliação. Em suma, a validação do modelo foi realizada para diferentes condições e campanhas, sendo obtido desvios médios inferiores a 5% para os perfis de temperatura dos reatores e 10% para os componentes principais. Por fim, o conceito do processo industrial proposto foi simulado e avaliado economicamente, sendo otimizado para diferentes capacidades, apresentando nas condições operacionais ótimas um aumento de receita em US$ 2.064.625 por ano.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenhariapt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Químicapt_BR
dc.publisher.initialsUFRJpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.embargo.termsabertopt_BR
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