Avaliação das soluções analíticas e numéricas de perfil de concentração em catalisadores cilíndricos

Registro completo de metadados
MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorPrata, Diego Martinez-
Autor(es): dc.contributorMattos, Lisiane Veiga-
Autor(es): dc.contributorOurique, Jorge Eduardo da Silva-
Autor(es): dc.creatorBarros, Yuri Daniel Damasceno-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:43:35Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:43:35Z-
Data de envio: dc.date.issued2019-12-18-
Data de envio: dc.date.issued2019-12-18-
Data de envio: dc.date.issued2019-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/12544-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/776263-
Descrição: dc.descriptionHodiernamente a busca por excelência nos processos químicos, se manifesta na relevância industrial e científica que o setor de catálise vem alcançando. Uma grande parcela de processos químicos industriais tem como sua etapa determinante uma ou muitas reações que se processam em sistemas catalíticos heterogêneos, o que justifica o estudo dos mecanismos de reação e difusão que ocorrem no interior de um catalisador. A associação dos fenômenos de transferência de massa difusional com reação química em catalisadores cilíndricos é estudada neste presente trabalho. Nesse trabalho foi avaliada a reação de craqueamento catalítico do cumeno com o catalisador de sílica-alumina, originalmente esférico (WEIZ e PRATER, 1954) e adaptado à geometria cilíndrica de duas formas, com o mesmo raio e o mesmo volume da esfera original. Para cada um desses dois casos, foi considerada reação de primeira ordem nos estados estacionário e transiente, e reação de ordem zero no estado estacionário. A partir de balanços materiais, foram desenvolvidos modelos dinâmicos sob a forma de equações diferenciais parciais, com suas respectivas condições de contorno e inicial. Os modelos foram resolvidos analiticamente, pelo método de separação de variáveis e série de Fourier-Bessel, e numericamente, pelos métodos das linhas e Runge-Kutta com o auxílio do software computacional MAPLE®. Os resultados dos perfis de concentração foram obtidos para todos os casos estudados, com tolerância de 5% considerada para desvios relativos às soluções analíticas. Tal critério foi obedecido para todos os casos, e também foi observado que o erro decresce para o estado estacionário conforme aumenta a discretização, e, para o estado transiente, o erro diminui conforme o tempo transcorre. De forma geral, foram encontrados erros menores no cilindro de mesmo de mesmo volume em comparação ao cilindro de mesmo raio. Portanto, foi demonstrado que resultados numéricos satisfatórios foram obtidos usando os métodos empregados-
Descrição: dc.descriptionNowadays, the search of excellence in chemical products is manifested in the industrial and scientific relevance that is being reached by the catalysis sector. A large share of chemical industry processes has as determinant step one or several chemical reactions that take place in heterogeneous catalyst systems, which explains the many studies regarding diffusion and reaction mechanisms in catalyst interiors. The association of diffusional mass transfer phenomena with chemical reactions in cylindrical catalysts is studied in the present work. This study evaluates the catalytic cracking reaction of cumene in an originally spherical silica- alumina catalyst (Weisz and Prater, 1954), as well as its adaptation into two distinct cylindrical configurations, namely for equal radius and equal volume to the basis geometry. In both cases a first-order reaction was considered for steady and transient state operations, in addition to a zero-order reaction which was considered for steady state operation. Based on material balances, dynamic models were developed as partial differential equations with their respectively associated initial and boundary conditions. The models were analytically solved via separation of variables and Fourier-Bessel transform methods, as well as numerically via the method of lines and Runge-Kutta methods, using the Maple math software. Results for the concentration profiles were obtained for all the studied cases, which were within a 5 % tolerance considered for relative deviations to the analytical solutions. This criterion was obeyed for each and every case, and it was also observed that the deviation decreases for steady state as the number of elements grows, and for transient state the deviation decreases as time passes. In a general way, smaller deviations were found for the same volume cylinder in comparison with the same radius cylinder. Therefore, it was demonstrated that satisfactory numerical solutions were obtained using the employed methods-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsopenAccess-
Direitos: dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectCatalisador cilíndrico-
Palavras-chave: dc.subjectSolução analítica-
Palavras-chave: dc.subjectSolução numérica-
Palavras-chave: dc.subjectMAPLE-
Palavras-chave: dc.subjectCatalisador-
Palavras-chave: dc.subjectSolução numérica-
Palavras-chave: dc.subjectCylindrical catalyst-
Palavras-chave: dc.subjectAnalytical solution-
Palavras-chave: dc.subjectNumerical solution-
Título: dc.titleAvaliação das soluções analíticas e numéricas de perfil de concentração em catalisadores cilíndricos-
Tipo de arquivo: dc.typeTrabalho de conclusão de curso-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

Não existem arquivos associados a este item.