Modelagem e simulação do processo industrial de deslignificação com oxigênio e de branqueamento ECF de polpa celulósica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Vianna, Viridiane
Data de Publicação: 2009
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/24329
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Carlos Itsuo Yamamoto
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaYamamoto, Carlos Itsuo, 1965-Vianna, Viridiane2024-07-17T20:18:07Z2024-07-17T20:18:07Z2009https://hdl.handle.net/1884/24329Orientador: Prof. Dr. Carlos Itsuo YamamotoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 03/07/2009Bibliografia: fls. 159-161Resumo: O setor produtivo brasileiro de celulose e papel contribui de forma relevante para o desenvolvimento do Brasil. Para aumentar a competitividade das empresas brasileiras a nível internacional, os produtos devem possuir alto padrão de qualidade e alto valor agregado. Assim, a modelagem matemática e a simulação dos processos industriais garante a estabilização da produção. Este estudo apresenta o ajuste de modelos matemáticos para os processos de deslignificação com oxigênio e o desenvolvimento de modelos matemáticos para o branqueamento ECF para polpa celulósica de eucalipto. Realizou-se a modelagem matemática do processo de deslignificação com oxigênio para previsão do número kappa após o reator, com base em dois modelos cinéticos da literatura. Sendo que um desses modelos considera excesso de oxigênio no meio reacional. Os modelos apresentaram um erro relativo médio de 10 %. Para o processo de branqueamento ECF, composto pelos reatores DHT, OP e D1, a abordagem seguida foi a modelagem empírica do processo, através de modelos não-lineares. Os reatores DHT e OP foram modelados como uma única unidade reacional, o erro relativo médio em relação ao número kappa previsto foi de 18 %. Em relação ao reator D1, a variável modelada foi a alvura da polpa branqueada, e o modelo apresentou um erro relativo médio de 1 %. O ajuste de parâmetros das equações cinéticas foi realizado no software Matlab, através de métodos clássicos de otimização, como: BFGS, DFP, Steepest Descent, Gauss Newton, Levenberg Marquardt e Simplex. Os modelos foram incorporados no simulador comercial CADSIM Plus, com o intuito de prover uma ferramenta de otimização de processos para a área industrial. O simulador prevê variações para: número kappa de saída do processo de deslignificação, número kappa de saída do reator OP da seqüência de branqueamento e, alvura da polpa branqueada após processo. Os resultados dos modelos fenomenológicos para a deslignificação com oxigênio indicam que existe a possibilidade da planta estar operando com excesso de oxigênio. Apenas o modelo que considerou a presença do oxigênio na equação cinética foi capaz de ser implementado no simulador CADSIM Plus, gerando resultados consistentes, com um erro absoluto de ± 2 número kappa. O branqueamento ECF representado no simulador CADSIM Plus apresentou um erro absoluto de ± 1 número kappa, e ± 2 unidades de alvura. Os resultados em elação ao branqueamento ECF indicam que provavelmente há excesso de dióxido de cloro aplicado no reator DHT.Abstract: The Brazilian productive sector of pulp and paper represents a relevant contribution for the development of Brazil. To increase the competitiveness of Brazilian companies at the international level, products must have high standards of quality and high added value. Thus, the mathematical modeling and simulation of industrial processes ensures the stability of production. This study presents the fit of mathematical models for the Oxygen Delignification process and the development of empirical mathematical models for the ECF bleaching of eucalyptus pulp. The mathematical modeling of Oxygen Delignification process estimates the kappa number after the reactor, based on two kinetic models given by the literature. One of these models considers oxygen excess in the reaction medium. The models showed a mean relative error of 10 %. For the ECF bleaching process, consisting of the DHT, OP and D1 reactors, the approach taken was the empirical modeling of the process through non-linear models. The reactors DHT and OP were modeled as a single reaction unit, the mean relative error in relation to kappa number was 18 %. For the D1 stage, the variable modeled was the brightness of the bleached pulp. The model had a mean relative error of 1 %. The adjustment of the kinetic parameters equations was done in Matlab software, using traditional methods of optimization, such as BFGS, DFP, Steepest Descent, Gauss Newton, Simplex and Levenberg Marquardt. The models were incorporated in the commercial simulator CADSIM Plus to provide an optimization tool to the pulp industries. The simulator predicts the kappa number after the oxygen delignification process, the kappa number after the OP stage of the ECF bleaching sequence and the brightness of the bleached pulp. The results of the phenomenological models for the Oxygen Delignification process indicate that possibly there is excess oxygen in the reaction medium. Only the model that considered the presence of the oxygen in the kinetic equation was able to be implemented in the simulator CADSIM Plus, generating consistent results, with an absolute error of ± 2 kappa number. The ECF bleaching represented in the CADSIM Plus simulator had an absolute error of ± 1 kappa number, and ± 2 units of whiteness. The results on the ECF bleaching indicate that there is probably excess of chlorine dioxide used in the DHT stage.166f. : il. [algumas color.], grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalPapel - IndústriaPolpa de madeira - BranqueamentoCinética química - Modelos matemáticosEngenharia QuímicaModelagem e simulação do processo industrial de deslignificação com oxigênio e de branqueamento ECF de polpa celulósicainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALDissertacao Viridiane Vianna PPGEQ UFPR 2009.pdfapplication/pdf6533166https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/24329/1/Dissertacao%20Viridiane%20Vianna%20PPGEQ%20UFPR%202009.pdfb4e57d51f415029bd662f7762ad7e1bbMD51open accessTEXTDissertacao Viridiane Vianna PPGEQ UFPR 2009.pdf.txtExtracted Texttext/plain241575https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/24329/2/Dissertacao%20Viridiane%20Vianna%20PPGEQ%20UFPR%202009.pdf.txt162b7292e321bb667c5dcdb433d0710dMD52open accessTHUMBNAILDissertacao Viridiane Vianna PPGEQ UFPR 2009.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1128https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/24329/3/Dissertacao%20Viridiane%20Vianna%20PPGEQ%20UFPR%202009.pdf.jpgec5dc01f39aa526bb13bfe58f0f133beMD53open access1884/243292024-07-17 17:18:07.315open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/24329Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-07-17T20:18:07Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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