Monitoramento, Modelagem e Controle da Copolimerização em Solução de Estireno/Divinilbenzeno em Sistema Contínuo
Por: rafael_lr • 28/11/2016 • Monografia • 502 Palavras (3 Páginas) • 385 Visualizações
Resumo do Projeto de Final de Curso apresentado à Escola de Química como parte dos
requisitos necessários para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Química.
MONITORAMENTO, MODELAGEM E CONTROLE DA POLIMERIZAÇÃO EM
SOLUÇÃO DE ESTIRENO-DIVINILBENZENO EM SISTEMA CONTÍNUO
Israel Bernardo de Souza Poblete
Rafael Coelho de Lima
Março de 2016
Orientadores: Prof. Márcio Nele de Souza, D.Sc.
Bruno Francisco Oechsler, M.Sc.
Prof. José Carlos Costa da Silva Pinto, D.Sc.
Copolímeros de estireno-divinilbenzeno (PS-DVB) são largamente utilizados na
fabricação de colunas cromatográficas e resinas de troca iônica, sendo de grande importância o
conhecimento das propriedades finais destes materiais. Neste contexto, o presente trabalho tem
como objetivo modelar, simular e monitorar variáveis de processo, e controlar a conversão de
monômeros em polímero em um reator CSTR de copolimerização em solução de etilbenzeno
através da manipulação da vazão de alimentação do reator. A modelagem e a simulação foram
desenvolvidas em linguagem Fortran, enquanto que o monitoramento da conversão foi
realizado através de espectroscopia de infravermelho próximo (NIR). Uma interface gráfica
para aquisição das variáveis operacionais e controle do processo foi construída através do
programa LabVIEW. Foi possível controlar a conversão da reação de copolimerização com a
implantação um controle PI, partindo de uma sintonia via Ziegler-Nichols. Adicionalmente,
verificou-se que quando não corretamente traçada a estratégia de partida de planta pode-se
instabilizar o reator de polimerização levando ao ciclo limite e descontinuidade operacional.
ÍNDICE
Capítulo I - Introdução ...............................................................................................................1
1.1 Introdução...................................................................................................................1
1.2 Motivação ...................................................................................................................6
1.3 Objetivo ......................................................................................................................7
Capítulo II – Revisão Bibliográfica............................................................................................8
2.1 Polímeros....................................................................................................................8
2.1.1 Poliestireno e Copolímero de Estireno-divinilbeneno..........................................9
2.2 Processos de Polimerização e Copolimerização.......................................................11
2.3 Monitoramento de Reações de Polimerização..........................................................12
2.3.1 Espectroscopia de Infravermelho Próximo.........................................................15
2.3.1.1 Histórico e Contextualização ......................................................................15
2.3.1.2 A Espectroscopia NIR em Análises de Processos.......................................17
2.3.1.3 Técnicas de Calibração................................................................................18
Regressão Linear Múltipla (MLR) ...........................................................................20
Mínimos Quadrados Parciais (PLS) .........................................................................22
Avaliação de Qualidade das Equações de Calibração..............................................24
Tratamento Matemático dos Espectros ....................................................................25
2.3.1.4 Utilização da Espectroscopia NIR em Monitoramento de Processos .........26
2.3.1.5 Monitoramento em Sistemas Homogêneos de Polimerização por
Espectroscopia NIR ......................................................................................................26
2.4 LabVIEW..................................................................................................................29
2.5 Controle de Reatores de Polimerização....................................................................31
2.5.1 Controlador Proporcional (P) .............................................................................33
2.5.2 Controlador Proporcional-Integral (PI) ..............................................................34
2.5.3 Controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID).........................................34
2.5.4 Sintonia de Controladores (PID) ........................................................................35
Capítulo III – Mecanismos de Polimerização e Modelagem Matemática da Unidade ............43
3.1 Mecanismos de Polimerização .................................................................................43
3.1.1 Sistema Contínuo................................................................................................46
Balanço
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