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Título: Simulação da destilação molecular de filme descendente para o petróleo
Autor(es): Lopes, Herbert Senzano
Palavras-chave: Destilação molecular;Modelagem;Simulação;Petróleo;Caracterização;UniSim® Design R430;Aspen HYSYS® V8.5;VBA
Data do documento: 23-Dez-2014
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: LOPES, Herbert Senzano. Simulação da destilação molecular de filme descendente para o petróleo. 2014. 110f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014.
Resumo: The heavy part of the oil can be used for numerous purposes, e.g. to obtain lubricating oils. In this context, many researchers have been studying alternatives such separation of crude oil components, among which may be mentioned molecular distillation. Molecular distillation is a forced evaporation technique different from other conventional processes in the literature. This process can be classified as a special distillation case under high vacuum with pressures that reach extremely low ranges of the order of 0.1 Pascal. The evaporation and condensation surfaces must have a distance from each other of the magnitude order of mean free path of the evaporated molecules, that is, molecules evaporated easily reach the condenser, because they find a route without obstacles, what is desirable. Thus, the main contribution of this work is the simulation of the falling-film molecular distillation for crude oil mixtures. The crude oil was characterized using UniSim® Design and R430 Aspen HYSYS® V8.5. The results of this characterization were performed in spreadsheets of Microsoft® Excel®, calculations of the physicochemical properties of the waste of an oil sample, i.e., thermodynamic and transport. Based on this estimated properties and boundary conditions suggested by the literature, equations of temperature and concentration profiles were resolved through the implicit finite difference method using the programming language Visual Basic® (VBA) for Excel®. The result of the temperature profile showed consistent with the reproduced by literature, having in their initial values a slight distortion as a result of the nature of the studied oil is lighter than the literature, since the results of the concentration profiles were effective allowing realize that the concentration of the more volatile decreases and of the less volatile increases due to the length of the evaporator. According to the transport phenomena present in the process, the velocity profile tends to increase to a peak and then decreases, and the film thickness decreases, both as a function of the evaporator length. It is concluded that the simulation code in Visual Basic® language (VBA) is a final product of the work that allows application to molecular distillation of petroleum and other similar mixtures.
metadata.dc.description.resumo: A parte pesada do petróleo pode ser utilizada para inúmeras finalidades, uma delas é a obtenção de óleos lubrificantes. Com base nesse contexto, muitos pesquisadores vêm estudando alternativas de separação desses constituintes de petróleo bruto, entre elas pode ser citada a destilação molecular, uma técnica de evaporação forçada diferente dos outros processos convencionais presentes na literatura. Este processo pode ser classificado como um caso especial de destilação a alto vácuo com pressões que chegam a atingir faixas extremamente baixas da ordem de 0,1 Pascal. As superfícies de evaporação e de condensação devem apresentar uma distância entre si da ordem de grandeza do percurso livre médio das moléculas evaporadas, isto é, as moléculas evaporadas facilmente atingirão o condensador, pois as mesmas encontrarão um percurso sem obstáculos, o que é desejável. Logo, a principal contribuição deste trabalho consiste na simulação do processo de destilação molecular de filme descendente do petróleo. O petróleo bruto foi caracterizado utilizando o UniSim® Design R430 e o Aspen HYSYS® V8.5. Com os resultados desta caracterização foram efetuados, em planilhas de cálculo no Microsoft® Excel®, os cálculos das propriedades físico-químicas dos resíduos de uma amostra de petróleo, i.e., termodinâmicas e de transporte. De posse dessas propriedades estimadas e das condições de contorno sugeridas pela literatura, foram resolvidas as equações dos perfis de temperatura e concentração através do método de diferenças finitas implícito utilizando a linguagem de programação Visual Basic® (VBA) for Excel®. O resultado do perfil de temperatura apresentou-se coerente com os reproduzidos pela literatura, havendo em seus valores iniciais uma leve distorção em consequência da natureza do óleo estudado ser mais leve que o da literatura. Os resultados dos perfis de concentração mostraram-se eficientes permitindo perceber que as concentrações dos mais voláteis diminuem e as dos menos voláteis aumentam em função do comprimento do evaporador. De acordo com os fenômenos de transporte presentes no processo, o perfil de velocidade tende a aumentar até um ponto máximo e em seguida diminui e a espessura do filme diminui, ambos em função do comprimento do evaporador. Conclui-se que o código de simulação em linguagem Visual Basic® (VBA) é um produto final do trabalho que permite aplicação para a destilação molecular do petróleo e de outras misturas similares.
URI: http://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/19939
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