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Title: Modelagem e Simulação de Reatores Tubulares Recheados sob Condições Supercríticas: Influência das Características de Partículas Inertes na Conversão de Triglicerídeos
Other Titles: Modeling and Simulation of Packed Bed Tubular Reactors under Supercritical Conditions: The Impact by Inert Particles Properties in the Triglycerides Conversion
Authors: Oliveira, Giovanny Silva de
Keywords: Transesterificação;Transesterification;Supercrítico;Reator com Leito de Inertes;Propriedades Térmicas;Modelagem;Simulação;Supercritical;Inert Bed Reactor;Thermal Properties;Modeling;Simulation
Issue Date: 20-Nov-2019
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: OLIVEIRA, Giovanny Silva de. Modelagem e Simulação de Reatores Tubulares Recheados sob Condições Supercríticas: Influência das Características de Partículas Inertes na Conversão de Triglicerídeos. 2019. 59f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Departamento de Engenharia Química , Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: O biodiesel é um combustível renovável que pode ser obtido pela rota de transesterificação catalítica, uma vez que essa rota apresenta metodologia facilmente aplicável, altos índices de rendimento reacional e maior similaridade do produto obtido com o diesel convencional. A transesterificação supercrítica em reatores tubulares, principalmente preenchidos com inertes, mostra-se como uma possível substituta para a rota clássica, pois dispensa a utilização de catalisadores e reduz a quantidade de etapas do processo de produção. Dentre os fatores considerados neste processo, estão o emprego de temperaturas e pressões acima das condições críticas do álcool, as altas razões molares e o material utilizado para recheio do leito. Enquanto as três primeiras variáveis foram amplamente estudadas, a literatura carece de estudos acerca do uso de recheio de inertes, principalmente no que diz respeito ao impacto provocado pelas propriedades térmicas dos materiais inertes empregados no processo. Neste sentido, o presente trabalho busca desenvolver um modelo fenomenológico baseado em balanços de massa e energia para o processo de transesterificação em condições supercríticas a fim de avaliar a influência do material constituinte do leito na conversão de triglicerídeos. As variáveis operacionais escolhidas como fatores de avaliação foram a temperatura (573K, 623K e 673K), a vazão volumétrica (0,5mL/min e 1mL/min), além de utilizar as propriedades térmicas de dois materiais distintos: vidro e aço inoxidável 316. Os dados experimentais de conversão de triglicerídeos que fomentaram o estudo foram retirados da literatura, considerando razão óleo:álcool de 1:40 e 15MPa. O sistema de equações algébrico-diferenciais desenvolvido foi solucionado numericamente aplicando a técnica de Falso Transiente em conjunto com o Método das Linhas, através do software EMSO. Os resultados obtidos apontam que a utilização de materiais com propriedades térmicas distintas apresenta impacto apenas na distribuição de temperatura do leito de partículas, enquanto são irrelevantes no que diz respeito à conversão final de triglicerídeos.
Abstract: Biodiesel is a renewable fuel obtained by the conventional route of catalytic transesterification, once this route presents an easily applied methodology, high reaction yields and the similarity between its obtained product and the standard diesel. Besides, the supercritical transesterification in tubular reactors constituted by inert bed, approach recently researched to the biodiesel production, comes up as a possible substitute to the standard route because it is a catalyst-free process and reduces the quantity of stages in the production process. The factors considered in this process are the employment of temperatures and pressures aobve the supercritical conditions, the high oil:alcohol ratio and the material used to fill the bed. The temperature, pressure and the ratio were widely studied, but the literature still presenting a lack of studies about the inert filling, mainly about the role of the thermal properties of inert material applied in the process. Thus, this study aims to develop a phenomenological model based on the mass and energy balance to the supercritical transesterification in order to examine the influence of the material which constitutes the bed filling in the triglycerides conversion. The process variables chosen to evaluate the process were the temperature (at 573K, 623K and 673K), the volumetric flow (0.5mL/min and 1mL/min), as well as the thermal properties of two kind of bed filling: glass and stainless steel 316. The experimental data of triglycerides conversion were taken from literature, considering an oil:alcohol ratio of 1:40 and pressure at 15MPa, both as fixed conditions. The algebraic-differential system of equations developed in this work was solved numerically by applying the False-Transient method together with the Method of Lines through the EMSO software. The obtained results shows that the usage of materials with distinct thermal properties impacts only in the temperature distribution of the bed, being irrelevant to the final reaction yield.
URI: http://monografias.ufrn.br/handle/123456789/9642
Other Identifiers: 2015025752
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