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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43012
Tipo: Dissertação
Título: Simulação de uma absorvedora com recheio na recuperação da propanona do ar
Título(s) alternativo(s): Simulation of a packed absorber for recovering propanone from air
Autor(es): Watanabe Neto, Mitsuo
Primeiro Orientador: Góis, Luiz Mário Nelson de
metadata.dc.contributor.referee1: Simonelli, George
metadata.dc.contributor.referee2: Ferreira, Gabriela Fontes Deiró
metadata.dc.contributor.referee3: Marques, José Jaílton
metadata.dc.contributor.referee4: Góis, Luiz Mário Nelson de
Resumo: O processo de separação de determinados componentes representa uma das operações mais importantes na indústria química. As colunas de absorção são utilizadas em diversas operações unitárias na separação de compostos visando sua especificação e comercialização, desempenhando assim, um papel fundamental na purificação e concentração de substâncias químicas. A problemática relacionada a este equipamento está associada à manipulação de forma errônea e à não familiarização com a modelagem computacional, principalmente do ponto de vista industrial, o que acarreta altos custos operacionais, energéticos e de matérias-primas, além de afetar a qualidade dos produtos, emitir poluentes para a atmosfera e comprometer a segurança operacional da planta. Assim, o presente estudo tem enfoque em uma coluna de absorção gasosa de 1 m de altura e 0,07 m de diâmetro, com recheio do tipo anéis de Raschig de vidro, onde se utilizou a água como solvente para remoção do composto orgânico volátil (acetona ou propanona) presente no ar. Posto isso, para alcançar separações mais econômicas e eficientes, o intuito desse trabalho foi o de simular esta coluna em especial, utilizando como ferramenta o software Aspen Plus®, avaliando não só a influência de variáveis operacionais nos fenômenos de transporte como também no comportamento hidrodinâmico. A simulação foi validada com os dados experimentais obtidos em laboratório por Barbosa e Góis (2024), para a queda de pressão, a fração de acetona absorvida e o coeficiente volumétrico de transferência de massa (KL.a). Em conclusão, a partir dos resultados simulados obtidos pelo estudo hidrodinâmico juntamente com a transferência de massa, foi possível validar os dados empíricos já obtidos na coluna, referentes à queda de pressão, para o sistema ar-acetona-água com anéis de Raschig, utilizando a modelagem de Sherwood-Leva-Eckert (SLE), que apresentou um desvio médio de 20%. Adicionalmente, validou-se o coeficiente volumétrico de transferência de massa (KL.a) para a vazão de gás de 0,85 g/min, com base na modelagem rate-based de Bravo-Fair. Para os demais fenômenos, o modelo rate-based de Bravo-Fair mostrou-se o mais adequado para o estudo, evidenciando que o aumento da vazão de gás está associado a uma maior queda de pressão, a uma elevação na probabilidade de inundação, a um acréscimo na fração de acetona absorvida, na área interfacial de transferência de massa e a um melhor ajuste do modelo em relação ao KL.a experimental. Assim, o estudo deu confiabilidade em analisar os fenômenos, além de propor melhorias e fundamentar tópicos que ainda não foram estudados experimentalmente na coluna, facilitando assim estudos futuros.
Abstract: The process of separating certain components is one of the most important operations in the chemical industry. Absorption columns are used in various unit operations to separate compounds to specify and market them, thus playing a fundamental role in the purification and concentration of chemical substances. The problem related to this equipment is associated with erroneous handling and unfamiliarity with computer modeling, especially from an industrial point of view, which leads to high operating, energy, and raw material costs, as well as affecting product quality, emitting pollutants into the atmosphere, and compromising the plant's operational safety. Therefore, this study focuses on a gas absorption column 1 m high and 0.07 m in diameter, with a glass Raschig ring filling, where water was used as a solvent to remove the volatile organic compound (acetone or propanone) present in the air. That said, to achieve more economical and efficient separations, this work aimed to simulate this column in particular, using the Aspen Plus® software as a tool, evaluating not only the influence of operational variables on transport phenomena but also on hydrodynamic behavior. The simulation was validated with experimental data obtained in the laboratory by Barbosa and Góis (2024), for the pressure drop, the fraction of acetone absorbed, and the volumetric mass transfer coefficient (KL.a). In conclusion, from the simulated results obtained by the hydrodynamic study together with the mass transfer, it was possible to validate the empirical data already collected in the column, regarding the pressure drop, for the air-acetone-water system with Raschig rings, using the Sherwood-Leva-Eckert (SLE) modeling, which showed an average deviation of 20%. In addition, the volumetric mass transfer coefficient (KL.a) was validated for a gas flow rate of 0.85 g/min, based on Bravo-Fair rate based modeling. For the other phenomena, the Bravo-Fair rate-based model proved to be the most suitable for the study, showing that an increase in gas flow is associated with a greater pressure drop, an increase in the probability of flooding, an increase in the fraction of acetone absorbed, in the interfacial mass transfer area and a better fit of the model about the experimental KL.a. Thus, the study provided reliability in analyzing the phenomena, as well as proposing improvements and substantiating topics that have not yet been studied experimentally in the column, thus facilitating future studies.
Palavras-chave: Absorção
Acetona
Água
Aspen-Plus
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA
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 Quimica (PPEQ) 
Citação: ABNT
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43012
Data do documento: 14-Fev-2025
Aparece nas coleções:Dissertação (PPEQ)

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