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Tipo: Dissertação
Título: Modelagem, estimação de parâmetros e incertezas na síntese de propionato de propila em um reator cromatográfico de leito fixo
Título(s) alternativo(s): Modeling, parameter estimation, and uncertainty assessment in the synthesis of propyl propionate in a fixed-bed chromatographic reactor
Autor(es): Prudente, Anderson Nascimento
Primeiro Orientador: Pontes, Karen Valverde
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Nogueira, Idelfonso Bessa dos Reis
metadata.dc.contributor.referee1: Pontes, Karen Valverde
metadata.dc.contributor.referee2: Nogueira, Idelfonso Bessa dos Reis
metadata.dc.contributor.referee3: Souza Júnior, Mauricio Bezerra de
metadata.dc.contributor.referee4: Reis, Marco Paulo Seabra dos
Resumo: Esta dissertação aborda a modelagem e estimação de parâmetros, incluindo incertezas e regiões de confiança, para o processo de síntese do Propionato de Propila (ProPro). O estudo emprega um modelo rigoroso que considera a natureza heterogênea do sistema investigado, envolvendo um reator cromatográfico de leito fixo com o catalisador sólido AmberlystTM 46. A abordagem de estimação de parâmetros combina a Otimização por Enxame de Partículas (PSO) e o Método Gradiente (MG) de ponto interior para estimar tanto os parâmetros termodinâmicos quanto cinéticos em duas etapas distintas. Inicialmente, a estimação dos parâmetros termodinâmicos ocorreu utilizando dados de equilíbrio da literatura. Na segunda etapa, para a estimação dos parâmetros cinéticos com o modelo heterogêneo, foram empregados dados experimentais do autor. As incertezas dos dados experimentais foram avaliadas e calculadas para uso na estimação dos parâmetros cinéticos. Através do PSO, os parâmetros foram estimados e suas regiões de confiança determinadas, proporcionando uma compreensão abrangente de suas incertezas. As incertezas dos parâmetros termodinâmicos e cinéticos são avaliadas e propagadas até as atividades do modelo termodinâmico e nas constantes de Arrhenius e taxa reacional do modelo cinético heterogêneo. Os resultados demonstram uma boa concordância entre as previsões do modelo com os parâmetros estimados neste trabalho e os dados experimentais, refletindo adequadamente a variabilidade estatística das observações experimentais com uma incerteza expandida de 95%. Além disso, o modelo heterogêneo de Langmuir-Hinshelwood apresenta uma representação aprimorada dos dados experimentais, tanto no estado transiente quanto nos estado estacionário, em comparação com o modelo Pseudo-Homogêneo utilizado na literatura. O Desvio Médio Quadrático (RMSD) para a estimação de parâmetros mostra uma melhora significativa em relação aos valores encontrados usando os parâmetros disponíveis na literatura.
Abstract: This dissertation addresses the modeling and parameter estimation, including uncertainties and confidence regions, for the Propyl Propionate (ProPro) synthesis process. The study employs a rigorous model that considers the heterogeneous nature of the investigated system, involving a fixed-bed chromatographic reactor with the solid catalyst AmberlystTM 46. The parameter estimation approach combines Particle Swarm Optimization (PSO) and a Gradient Method (GM) to estimate both thermodynamic and kinetic parameters in two distinct steps. Initially, the estimation of thermodynamic parameters occurred using literature equilibrium data. In the second step, for the estimation of kinetic parameters with the heterogeneous model, author’s experimental data were employed. Uncertainties of the experimental data were evaluated and calculated for use in the estimation of kinetic parameters. Through PSO, parameters were estimated and their confidence regions determined, providing a comprehensive understanding of their uncertainties. The uncertainties of thermodynamic and kinetic parameters are evaluated and propagated to the activities in the thermodynamic model and to the Arrhenius constants and reaction rate of the heterogeneous kinetic model. The results demonstrate good agreement between the model predictions with the parameters estimated in this work and the experimental data, adequately reflecting the statistical variability of the experimental observations with an expanded uncertainty of 95%. Moreover, the heterogeneous Langmuir-Hinshelwood model presents an improved representation of the experimental data, both in transient and steady states, compared to the Pseudo-Homogeneous model used in the literature. The Root Mean Square Deviation (RMSD) for parameter estimation shows a significant improvement compared to the values found using parameters available in the literature.
Palavras-chave: Propionato de Propila
Estimação de parâmetros
Incerteza
NRTL
Langmuir-Hinshelwood
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::REATORES QUIMICOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::BALANCOS GLOBAIS DE MATERIA E ENERGIA
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI) 
Tipo de Acesso: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/38564
Data do documento: 1-Set-2023
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