Modelagem de colunas de destilação multicomponente em estado estacionario

Orientador: Sergio Persio Ravagnani Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: A modelagem de uma coluna de destilação no regime estático, envolve um grande equacionamento referente ao balanço de massa e às relações de equilíbrio líquido-vapor . Uma simplificação neste sistema pode ser obtida com a aplicação da solução numérica da colocação ortogonal. No presente caso, essa técnica transforma as equações diferenciais parciais em equações algébricas. Para isto, as funções discretas dos estágios que representam os perfis originais de composição e vazão, serão aproximadas para polinômios ortogonais. As variáveis do modelo se convertem em funções contínuas da altura admensionalizada da coluna. As alimentações e/ou as retiradas laterais promovem descontinuidades nos perfis da coluna; com o objetivo de minimizar esse efeito, uma redefinição das variáveis foi apresentada e portanto, temos como resultado um único polinômio descrevendo todo o comportamento da coluna. Obviamente, reduziu-se de um modo significativo a ordem do sistema proveniente da análise rigorosa, obtendo-se um tempo computacional mais baixo e uma concordância satisfatória. As funções são analisadas em pontos bem definidos no espaço, os quais podem ser avaliados pelas raízes de uma certa família de polinômios ortogonais. No presente trabalho, esses pontos também são fixados em posições sensíveis da coluna afim de possibilitar uma melhor exatidão do modelo. Este desenvolvimento foi aplicado a sistemas complexos, multicomponente, com acentuado número de pratos Abstract: The modelling for a steady state distillation column, involves a great number of equations concerning to the mass balance and the vapor-liquid equilibrium relationships. A simplification in this system may be obtained with the application of the numerical solution by orthogonal colocation. In the present case, this technique transforms the partial differential equations to algebraic equations. The discrete functions of the stages, which represent the original flow and composition profiles, will be approximated by orthogonal polynomials. The variables of the model are converted to continuous functions of the dimensionless height of the column. The feeds and/or the sidestrearns introduce discontinuities in column profiles; in order to reduce this effect, a redefinition of the variables was presented and then, we obtained, as a result, a single polynomial describing all column behaviour. Certainly, the order of the system related with the rigorous model was reduced in a significant way, resulting in a lower computation time with satisfatory agreement. The functions are analysed at points well defined in the space, which may be estimated by the roots of a certain family of or orthogonal polynomials. In the present work, these points are also fixed, insensitive locations of the column to provide a better accuracy of the model. This development was applied to complex systems, multicomponent, with considerable number of stages Mestrado Sistemas de Processos Químicos e Informática Mestre em Engenharia Química