Population balance modeling of crystallization for monitoring and optimal control

• Autor(a) principal: Marcellos, Caio Felippe Curitiba
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/12855
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Cristalização; Enantiómeros

A Equação do Balanço da População (PBE) descreve a mudança na distribuição do tamanho de partícula. Este estudo avalia a PBE com nucleação, crescimento e dissolução. Processos com nucleação e crescimento são conhecidos por serem problemáticos devido aos perfis descontínuos que causam. A dissolução requer o conhecimento do número de partículas no tamanho estável mínimo, de modo que as partículas instáveis sejam removidas da fase particulada. Essas condições requerem o uso de métodos numéricos especializados para sua modelagem matemática. Nesta tese, é dada ênfase ao Moving Section Method (MSM) que combina o método das classes com o método das características para mitigar erros de difusão numérica. O trabalho concentrou-se na aplicação do PBE para a cristalização enantiosseletiva de sistemas formadores de compostos racêmicos. Inicialmente, a conservação dos momentos da distribuição foi analisada para o MSM com mecanismos de crescimento e nucleação e propôs-se métodos para a adição de novos elementos da malha do tamanho de partículas. A estimação de parâmetros cinéticos foi abordada para a dissolução de NaCl em soluções de monoetilenoglicol (MEG) a partir de dados de padrões de cores (RGB), o que pode ser obtido por aparato experimental de baixo custo. Um método para determinar as condições de operação para o cristalizador em batelada com base no diagrama ternário é descrito. Posteriormente, mostram-se que as informações obtidas no diagrama ternário, como o rendimento máximo obtido pelo processo devido à termodinâmica, podem ser usadas para formular restrições para um método de controle baseado em otimização não linear para obter as características desejadas do produto.