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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37756| Título: | Modelagem, simulação e controle de uma coluna binária de destilação contínua |
| Título(s) alternativo(s): | Modeling, simulation, and control of a continuous binary distillation column |
| Autor(es): | Andrade, Yure Soares Rodrigues de |
| Orientador(es): | Matos, Everton Moraes |
| Palavras-chave: | Destilação Python (Linguagem de programação de computador) Simulação (Computadores) Modelagem Distillation Python (Computer program language) Computer simulation Modeling |
| Data do documento: | 21-Nov-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | ANDRADE, Yure Soares Rodrigues de. Modelagem, simulação e controle de uma coluna binária de destilação contínua. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2023. |
| Resumo: | Este trabalho apresenta um estudo detalhado sobre a simulação do modelo de coluna de destilação binária contínua, baseado no equilíbrio de massa e volatilidade relativa constante, conforme proposto por Luyben (1996). Utilizando Python como ferramenta de simulação, o estudo foca na análise dinâmica da coluna de destilação, examinando as respostas da coluna sob diversas condições operacionais. A indústria de processos químicos, devido à complexidade de suas operações e ao manuseio de substâncias de alta reatividade, exige um entendimento profundo de seus processos para garantir eficiência, segurança e sustentabilidade. Neste contexto, a modelagem matemática desempenha um papel crucial, fornecendo insights valiosos para o entendimento e otimização de processos complexos. A revisão bibliográfica abrange os fundamentos de modelagem matemática na engenharia química, controle automático de processos e destilação, estabelecendo uma base sólida para a compreensão do estudo. Os resultados da simulação evidenciam que as variações na composição dos produtos, em resposta a alterações na taxa de fluxo de alimentação, seguem um padrão de sistemas de primeira ordem. Foi observado que pequenas mudanças na taxa de fluxo de alimentação impactam significativamente a dinâmica da coluna, mais do que variações na composição da alimentação. O entendimento destes fenômenos são fundamentais para o design e controle eficiente de colunas de destilação, enfatizando a importância de um controle preciso na taxa de fluxo de alimentação. As conclusões do estudo ressaltam a eficácia do modelo de Luyben na simulação dinâmica da coluna de destilação binária contínua. A resposta do modelo a diferentes perturbações revela a sensibilidade do sistema e a necessidade de ajustes cuidadosos para manter a eficiência operacional. Esses insights são cruciais não apenas para a compreensão do comportamento da coluna de destilação, mas também para o treinamento de pessoal operacional, design de equipamentos e sistemas de controle, otimização de processos e detecção de falhas. Além de contribuir para o campo da engenharia química com uma análise profunda do modelo de Luyben, este trabalho serve como um recurso educacional valioso. A aplicação da linguagem de programação Python na simulação de processos químicos oferece uma ferramenta acessível e eficaz, potencialmente guiando futuras pesquisas e avanços na modelagem e simulação de colunas de destilação binária contínua. |
| Abstract: | This study provides a detailed examination of the simulation of the continuous binary distillation column model, based on mass balance and constant relative volatility, as proposed by Luyben (1996). Employing Python as the simulation tool, the study focuses on the dynamic analysis of the distillation column, examining the column's responses under various operational conditions. The chemical process industry, due to the complexity of its operations and handling of highly reactive substances, requires a deep understanding of its processes to ensure efficiency, safety, and sustainability. In this context, mathematical modeling plays a crucial role, providing valuable insights for understanding and optimizing complex processes. The literature review covers the fundamentals of mathematical modeling in chemical engineering, automatic process control, and distillation, laying a solid foundation for understanding the study. The simulation results demonstrate that variations in product composition, in response to changes in feed flow rate, follow a first-order system pattern. It was observed that small changes in the feed flow rate significantly impact the dynamics of the column, more than variations in feed composition. Such findings are essential for the efficient design and control of distillation columns, emphasizing the importance of precise control over the feed flow rate. The study's conclusions highlight the efficacy of Luyben's model in the dynamic simulation of the continuous binary distillation column. The model's response to different disturbances reveals the system's sensitivity and the need for careful adjustments to maintain operational efficiency. These insights are crucial not only for understanding the behavior of the distillation column but also for training operational personnel, designing equipment and control systems, optimizing processes, and detecting faults. In addition to contributing to the field of chemical engineering with an in-depth analysis of Luyben's model, this work serves as a valuable educational resource. The application of the Python programming language in the simulation of chemical processes offers an accessible and effective tool, potentially guiding future research and advancements in the modeling and simulation of continuous binary distillation columns. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37756 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Química |
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