Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Funai, Vanessa Ito
Data de Publicação: 2011
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/20.500.12733/1616532
Resumo: Orientador: Rubens Maciel Filho
id UNICAMP-30_81e9784641495703d6faf683cd3fe970
oai_identifier_str oai::836725
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-bateladaEquating and simulation of the polymerization process of nylon-6 in a semi-batch reactorPolimerizaçãoModelagem de processosSimulação (Computadores)PoliamidasPolymerizationProcess modelingComputer simulationPolyamideOrientador: Rubens Maciel FilhoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Este trabalho apresenta o equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um processo semi-batelada a partir do monômero ?-caprolactama e utilizando um terminador de cadeia ácido monofuncional, no caso, o ácido acético. O modelo cinético considerado levou em conta 6 reações, sendo 3 principais, duas reações secundárias que consideram a formação de dímero cíclico no processo e uma de terminação de cadeia. Foram desenvolvidas equações de taxas de reação globais e por componente, balanço de massa das fases líquida e vapor, balanço de energia para o reator e para a jaqueta de resfriamento, transferência de massa e equilíbrio químico. A modelagem matemática levou em conta as duas abordagens mais freqüentemente encontradas na literatura para a polimerização do nylon-6: uma utiliza o método dos momentos para representação da distribuição de peso molecular, enquanto a outra considera as moléculas de polímero como múltiplos grupos funcionais, sendo a modelagem em função desses grupos. Optou-se pelo modelo de contribuição de grupos para a simulação, realizada no simulador de processos Aspen Polymer Plus® e validada a partir de dados experimentais. Por meio de simulação e planejamento experimental, investigou-se a influência da proporção de reagentes na alimentação e das condições operacionais (perfis de pressão e temperatura) com relação à conversão e massa molar média numérica. Essa avaliação é de grande interesse, uma vez que tais condições são necessárias para realizar as diversas etapas da polimerização e possuem significante impacto nas características do produto e, portanto, em suas aplicações. Também foram analisados perfis dinâmicos de diversas variáveis do processo, tais como composição do reator e da saída de vapor, massa molar média, grau de polimerização médio. As simulações a partir do modelo matemático validado mostraram-se importantes por permitir realizar com maior agilidade estudos relacionados ao processo, uma vez que experimentos na planta são demorados e dispendiosos. Os resultados permitiram uma melhor compreensão do processo, o qual é considerado complexo, e podem ser aplicados na otimização do desempenho do reator experimentalAbstract: This work presents the equating and the simulation of the hydrolytic polymerization process of nylon-6 in a lab-scale semi-batch reactor, using ?-caprolactam as monomer and acetic acid as monofunctional acid chain terminator. The kinetic scheme comprises 6 reactions: 3 main reactions, 2 side reactions associated with the cyclic dimer formation and one monofunctional acid termination. Equations for global reaction rates, reaction rates for species, mass balance for liquid and gas phases, energy balance for the reactor and the cooling system, mass transfer model and phase equilibrium model were developed. The mathematical model took into account the two approaches most frequently found in the literature for the nylon-6polymerization. The former uses the method of moments to represent the molecular weight distribution, while the latter considers the polymer molecules as multiple functional groups and the modeling is expressed in terms of these groups. The approach by group contribution was chosen for implementation in Aspen Polymer Plus® process simulator and the validation was performed with experimental data. The influence of the of the effects of the process variables and feed conditions on the e- caprolactam conversion (XCL) and nylon-6 number average molecular weight (MWN) were investigated by using of simulation and experimental design. This evaluation is quite interesting since such profiles are necessary to carry out the several polymerization steps and have a significant impact on product characteristics and therefore in its applications. Have also been studied the dynamic profiles of some process variables, like reactor and vapor composition, average molecular weight and polymerization degree. Since experimental runs are time consuming and expensive, simulations from the validated model showed to be very important, for allowing studies with more agility. The results allowed a better comprehension of the process, which is considered complex, and can be applied for optimization of the performance of the experimental reactorMestradoDesenvolvimento de Processos QuímicosMestre em Engenharia Química[s.n.]Maciel Filho, Rubens, 1958-Toledo, Eduardo Coselli Vasco deDias, Carmen Gilda Barroso TavaresUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFunai, Vanessa Ito2011info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf226 p. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1616532FUNAI, Vanessa Ito. Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada. 2011. 226 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1616532. Acesso em: 15 mai. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/836725porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T06:26:25Zoai::836725Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T06:26:25Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada
Equating and simulation of the polymerization process of nylon-6 in a semi-batch reactor
title Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada
spellingShingle Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada
Funai, Vanessa Ito
Polimerização
Modelagem de processos
Simulação (Computadores)
Poliamidas
Polymerization
Process modeling
Computer simulation
Polyamide
title_short Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada
title_full Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada
title_fullStr Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada
title_full_unstemmed Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada
title_sort Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada
author Funai, Vanessa Ito
author_facet Funai, Vanessa Ito
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Maciel Filho, Rubens, 1958-
Toledo, Eduardo Coselli Vasco de
Dias, Carmen Gilda Barroso Tavares
Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Funai, Vanessa Ito
dc.subject.por.fl_str_mv Polimerização
Modelagem de processos
Simulação (Computadores)
Poliamidas
Polymerization
Process modeling
Computer simulation
Polyamide
topic Polimerização
Modelagem de processos
Simulação (Computadores)
Poliamidas
Polymerization
Process modeling
Computer simulation
Polyamide
description Orientador: Rubens Maciel Filho
publishDate 2011
dc.date.none.fl_str_mv 2011
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1616532
FUNAI, Vanessa Ito. Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada. 2011. 226 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1616532. Acesso em: 15 mai. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1616532
identifier_str_mv FUNAI, Vanessa Ito. Equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um reator semi-batelada. 2011. 226 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1616532. Acesso em: 15 mai. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/836725
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
226 p. : il.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1799138489511444480

Registros relacionados