Estudo da minimização do custo de um processo de separação de misturas gasosas multicomponentes atraves da membrana de fibra oca

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lavezo, Ana Elisa
Data de Publicação: 2006
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1603696
Resumo: Orientador: Sergio Persio Ravagnani
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spelling Estudo da minimização do custo de um processo de separação de misturas gasosas multicomponentes atraves da membrana de fibra ocaStudy of cost minimization of separation process of a multi components gas mixtures through the hollow fiber membraneSeparação (Tecnologia)Separação de membranaOtimizaçãoSeparation of gasHollow fiber membraneSeparation of N2Orientador: Sergio Persio RavagnaniDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: A separação de misturas gasosas é efetuada com o objetivo de obter um ou mais dos constituintes na forma altamente puros. Existem quatro métodos principais aplicados para a separação de gases: absorção, adsorção, destilação criogênia e membranas. A economia do processo determinará qual desses métodos é usado para alguma aplicação particular (Scott, 1995). A era moderna das membranas de separação de gases foi introduzída após 1980, quando as membranas poliméricas se tomaram economicamente viáveis (Robeson, 1999).Atualmente a separação baseada em membranas é utilizada largamente em escala industrial para produção de nitrogênio de alta pureza a partir do ar, tendo importante aplicação na inertização do ambiente para conservação de frutas e vegetais, reatores químicos e produção de NH3, assim como para segurança na operação com líquidos inflamáveis (Spillman, 1989). O objetivo deste trabalho é a otimização do custo total do processo de separação de misturas gasosas multicomponentes utilizando membrana de fibra oca. A otimização foi realizada utilizando o método "Constrained Rosenbrock (Hill AIgorithm)", para obter um produto final com alta qualidade e com um custo total minimizado. Para a otimização do custo total do processo são necessários os seguintes dados fornecidos pelo programa de Caramello (2002): pressão do permeado e da alimentação, taxa de fluxo do lado do alimentado, pureza e recuperação. A equação do custo total utilizada consiste em custo de instalação e custo operacional, ou seja, o custo total é o custo do módulo de permeação, custo de substituição da membrana (assumindo-se a vida útil da membrana a cada 3 anos), custo da energia elétrica e o custo de instalação do compressor.Otimizaram-se primeiramente dois parâmetros, número de cartuchos de membrana de fibra oca (QM) e pressão de alimentação (pt), em seguida fixou-se o número de cartuchos de membrana de fibra oca e foi otimizada a pressão de alimentação verificando se assim para cada análise o custo total otimizado para as seguintes purezas: 85%, 90%, 95% e 99%Abstract: The separation of gas mixtures is made under the objective of obtaining one or more representatives in the highly pure form. Four methods can be used in gas separation: absorption, adsorption, distillation cryogenics and membranes. The economy of the process will determine which method will be used in a specific application (Scott, 1995). The modem era of gas-separation membrane was introduced in the early 1980s, when polymeric membranes became economically viable. (Robeson, 1999). Nowadays, membranes separation is used wide in industrial scale for the production of nitrogen in a high purity level from the air. This is an essential method for the inertization of the atmosphere air for fruits and vegetables storage, quimicos reactors and production of NH 3, as well as for safety when operating inflammable liquids (Spillman, 1989). The objective of this work is to optimization the cost related to the process of separation of multicomponents gas mixtures using membrane of hollow fiber. The optimization was made using "Constrained Rosenbrock (Hill Algorithm)", in order to obtain a high quality product with a reduced cost. For the process cost optimization the following data supplied for the program of Caramello (2002) is needed: feeding and permeated pressure, flow tax next to the feeder, purity and recovery. The equation of the cost used consists of: installation cost and operational cost. The total cost consists of the permeation module cost, the membrane substitution cost (assuming it useful life of the membrane to each 3 years), the electricity cost and finally the cost of the compressor installation. One first optimized two parameters: amount of membranes (QM) and pressure of feeding (PMestradoCiência e Tecnologia de MateriaisMestre em Engenharia Química[s.n.]Ravagnani, Sergio Persio, 1956-Peres, LeilaViotto, Luiz AntonioUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASLavezo, Ana Elisa20062006-11-17T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf87f. : il.(Broch.)https://hdl.handle.net/20.500.12733/1603696LAVEZO, Ana Elisa. Estudo da minimização do custo de um processo de separação de misturas gasosas multicomponentes atraves da membrana de fibra oca. 2006. 87f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1603696. 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