Simulação e análise de uma coluna de esgotamento para remoção de cloro de corrente aquosa utilizando técnicas de planejamento experimental

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sousa , Victor Cesar Pugliesi de
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/4512
Resumo: The objective of this work was to simulate, analyze and optimize a real column of chlorine removal in the aqueous stream. This column is composed by 3 equilibrium stages, two stages containing 3 meters of Tri-pack 1” package in each one and the third one referring to the bottom of the column. The column operates at atmospheric pressure and uses saturated steam to remove the chlorine present in the water. The wastewater consisting of saturated water with chlorine (chlorinated water) pass through a process of heat exchange with the dechlorinated water stream arising from the column bottom, after that, the chlorinated water stream gets in by the top of the column. Saturated steam is introduced from the bottom of the column in countercurrent with chlorinated water to raise the temperature inside the column and facilitate the release of the chlorine gas into the chlorinated water. In addition of that, a stream of hydrochloric acid also enters by the top of the column to increase the amount of chlorine ions and favors the formation of chlorine gas and makes it difficult to form impurities such as hypochlorous acid. The simulation of this unit was performed in Aspen Plus® and the computational experiments were performed following a complete experimental design 24. The STATISTICA® software was used to perform the statistical analysis of the results of the simulations, to evaluate the main effects and interaction effects between the factors and generate a metamodel that describes the process. The selected factors for this work were: hydrochloric acid flow, steam flow, chlorinated water stream flow rate and package type. Analyzing the studied packages by the statistical results, it was observed that both of them, Tri-pack and Intalox saddles, do not have significant effects on the process, while hydrochloric acid flow, steam flow and chlorinated water flow were significant as the interactions between hydrochloric acid flow and chlorinated water flow and the interactions between hydrochloric acid flow and steam flow. Thus, a 3³ experimental design was performed using the significant factors in the experimental planning 24 as variables, to observe possible peaks in the worked interval of the variables. Through this work, it was possible to define that the significant factors were, in descending order: steam flow, chlorinated water flow and hydrochloric acid flow. In addition, the interactions between chlorinated water flow and vapor flow and between steam flow and hydrochloric acid flow.
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The wastewater consisting of saturated water with chlorine (chlorinated water) pass through a process of heat exchange with the dechlorinated water stream arising from the column bottom, after that, the chlorinated water stream gets in by the top of the column. Saturated steam is introduced from the bottom of the column in countercurrent with chlorinated water to raise the temperature inside the column and facilitate the release of the chlorine gas into the chlorinated water. In addition of that, a stream of hydrochloric acid also enters by the top of the column to increase the amount of chlorine ions and favors the formation of chlorine gas and makes it difficult to form impurities such as hypochlorous acid. The simulation of this unit was performed in Aspen Plus® and the computational experiments were performed following a complete experimental design 24. The STATISTICA® software was used to perform the statistical analysis of the results of the simulations, to evaluate the main effects and interaction effects between the factors and generate a metamodel that describes the process. The selected factors for this work were: hydrochloric acid flow, steam flow, chlorinated water stream flow rate and package type. Analyzing the studied packages by the statistical results, it was observed that both of them, Tri-pack and Intalox saddles, do not have significant effects on the process, while hydrochloric acid flow, steam flow and chlorinated water flow were significant as the interactions between hydrochloric acid flow and chlorinated water flow and the interactions between hydrochloric acid flow and steam flow. Thus, a 3³ experimental design was performed using the significant factors in the experimental planning 24 as variables, to observe possible peaks in the worked interval of the variables. Through this work, it was possible to define that the significant factors were, in descending order: steam flow, chlorinated water flow and hydrochloric acid flow. In addition, the interactions between chlorinated water flow and vapor flow and between steam flow and hydrochloric acid flow.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorEste trabalho teve como objetivo simular, analisar e otimizar uma coluna real de remoção de cloro presente em corrente aquosa. Trata-se coluna de stripping que opera à pressão atmosférica e é composta por 3 estágios de equilíbrio, sendo dois estágios contendo 3 metros de recheio de Tri-pack de 1” cada e o terceiro referente ao fundo da coluna. Nesta coluna, entra pelo topo uma solução de água e cloro, denominada água clorada, que troca calor em um trocador de calor tipo placas com água declorada proveniente da base da coluna. Pela base da coluna, em contracorrente, entra vapor saturado que possui o objetivo de remover o cloro da água clorada e manter a temperatura elevada no interior do equipamento. Além disso, pelo topo da coluna entra uma corrente de ácido clorídrico que possui o objetivo de aumentar a quantidade de íons de cloro na coluna favorecendo a formação do gás cloro e dificultando a formação de impurezas como o ácido hipocloroso. A simulação desta unidade foi realizada em ambiente Aspen Plus® e os experimentos computacionais foram realizados seguindo um planejamento experimental 24 completo. Com os resultados das simulações, o software STATISTICA® foi utilizado para realização das análises estatísticas, com o objetivo avaliar os efeitos principais e de interação entre os fatores e gerar um metamodelo que descrevesse o processo. Os fatores escolhidos para a construção do planejamento foram: vazão de ácido clorídrico, vazão de vapor, vazão da corrente de água clorada e tipo de recheio. Através das análises estatísticas foi possível observar que os recheios escolhidos para serem estudados, Tri-pack e selas intalox, não possuem efeitos significativos para o processo, enquanto que a vazão de ácido clorídrico, a vazão de vapor, a vazão de água clorada e as interações entre vazão de ácido clorídrico e vazão de água clorada e entre vazão de ácido clorídrico e a vazão de vapor possuíram efeitos significativos. A partir disso foi realizado um planejamento experimental 3³ com objetivo de observar possíveis não-linearidades no intervalo trabalhado das variáveis. Realizando as análises estatísticas deste planejamento, foi possível determinar que as variáveis que se demonstraram significativas foram, em ordem decrescente: vazão de vapor, vazão de ACF e vazão de HCl. Além disso, as interações entre vazão de ACF e vazão de vapor e entre vazão de vapor e vazão de HCl também se demonstraram significativos. Além disso, foi observado que quando se é mantida a relação de 0,02 entre a vazão de HCl e vazão de ACF e 0,12 entre a vazão de vapor e a vazão de ACF, a corrente ADQ é praticamente isenta de cloro.Universidade Federal de AlagoasBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFALSoletti, João Ináciohttp://lattes.cnpq.br/9033957482568348Tavares Neto, Júlio Inácio Holandahttp://lattes.cnpq.br/4287246487119988Pimentel, Wagner Roberto de Oliveirahttp://lattes.cnpq.br/6295057660083605Coêlho, Dayana de Gusmãohttp://lattes.cnpq.br/1255714800013638Sousa , Victor Cesar Pugliesi de2019-03-14T12:46:31Z2019-01-232019-03-14T12:46:31Z2017-06-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSOUSA, Victor Cesar Pugliesi de. Simulação e análise de uma coluna de esgotamento para remoção de cloro de corrente aquosa utilizando técnicas de planejamento experimental. 2019. 64 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2017.http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/4512porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instacron:UFAL2019-03-14T12:47:30Zoai:www.repositorio.ufal.br:riufal/4512Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufal.br/oai/requestri@sibi.ufal.bropendoar:2019-03-14T12:47:30Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)false
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