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Estudo da fluidodinâmica de um trocador de calor tipo leito fluidizado utilizado no processo de craqueamento catalítico
dc.contributor.author | Pereira, Murilo Lucas | |
dc.date.accessioned | 2020-05-26T16:53:02Z | |
dc.date.available | 2020-05-26T16:53:02Z | |
dc.date.issued | 2019-06-17 | |
dc.identifier.citation | PEREIRA, Murilo Lucas. Estudo da fluidodinâmica de um trocador de calor tipo leito fluidizado utilizado no processo de craqueamento catalítico. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12819. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12819 | |
dc.description.abstract | Petroleum and its derivatives are of prime importance in the development of modern human activities, as evidenced, for instance, by their strong participation in the world energy matrix. However, the non-renewable nature of this raw material makes it imperative to use techniques and processes that maximize the extraction of its useful products, with catalytic cracking being one of them. In this process, heavy hydrocarbon fractions contained in atmospheric residue oil are transformed by means of catalytic reactions in smaller compounds of greater value. One of the key parameters for the good performance of this process is the initial temperature of the catalyst, which is regulated by fluidized bed heat exchangers. That considered, in view of the intimate relationship between the hydrodynamic properties of a packed bed and its heat transfer, this work aimed to study through Computational Fluid Dynamics (CFD) the fluid dynamics of an experimental apparatus developed by YAO et al. (2015a) used to measure the heat transfer coefficient between a fluidized bed and the wall of the exchanger tubes, so that characteristic parameters of the former can be readily provided and thus used in improving the equipment’s operation. To do so, a two-dimensional numerical mesh of the experimental unit was constructed using ICEM-CFD software and the experiment conditions replicated using ANSYS FLUENT v.14.5. By testing different surface gas velocities, it was possible to speculate the presence of an optimum point that would maximize the heat transfer of the equipment, increasing the solids fraction in contact with the exchanger tubes and reducing their residence time (greater solids movement). Finally, the results of the simulation were compared with the predictions of several correlations found in literature, in addition to relevant experimental data, which allowed the evaluation of fluidization characteristics of fine particles, such as their aggregation, forming the so-called clusters. The use of an effective diameter in the drag coefficient equation was proposed in order to represent more accurately these aggregates and a range between 300 and 350 μm was found as the one that fitted better the solids fraction experimental data. | eng |
dc.description.sponsorship | Não recebi financiamento | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Craqueamento catalítico | por |
dc.subject | Trocador de calor | por |
dc.subject | Fluidodinâmica computacional | por |
dc.subject | Catalytic cracking | eng |
dc.subject | Heat exchanger | eng |
dc.subject | Computational fluid dynamics | eng |
dc.title | Estudo da fluidodinâmica de um trocador de calor tipo leito fluidizado utilizado no processo de craqueamento catalítico | por |
dc.title.alternative | Study of the fluid dynamics of a fluidized bed heat exchanger used in the catalytic cracking process | eng |
dc.type | TCC | por |
dc.contributor.advisor1 | Lopes, Gabriela Cantarelli | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5680967191791061 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Pádua, Thiago Faggion de | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8909812973749651 | por |
dc.description.resumo | O petróleo e seus derivados possuem relevância primordial no desenvolvimento das atividades humanas modernas como pode-se comprovar, por exemplo, pela sua acentuada participação na matriz energética mundial. No entanto, a natureza não renovável desta matéria prima torna imperativo o uso de técnicas e processos que maximizem a extração de seus derivados mais úteis, sendo o craqueamento catalítico uma delas. Neste, frações pesadas de hidrocarbonetos contidas no gasóleo são transformadas por meio de reações catalíticas em compostos menores e de maior valor agregado. Um dos parâmetros chave para o bom rendimento deste processo é a temperatura inicial do catalisador a qual é regulada através de trocadores de calor do tipo leito fluidizado. Neste contexto, em vista da íntima relação entre as propriedades hidrodinâmicas de um leito de partículas e a transferência de calor por ele assim obtidas, este trabalho almejou estudar através de Fluidodinâmica Computacional (CFD) o comportamento fluidodinâmico de um aparato experimental desenvolvido por YAO et al. (2015a) utilizado para medir o coeficiente de troca térmica entre um leito fluidizado e a parede dos tubos do trocador, de modo que parâmetros característicos deste leito possam ser prontamente previstos e assim usados na melhoria da operação deste equipamento. Para tal, uma malha numérica bidimensional da unidade experimental foi construída utilizando-se o software ICEM-CFD e as condições do experimento replicadas com o uso do ANSYS FLUENT v.14.5. Testando-se diferentes velocidades superficiais do gás foi possível especular a presença de um ponto ótimo que maximizasse a transferência de calor do equipamento, aumentando a fração de sólidos em contato com os tubos do trocador e diminuindo seu tempo de residência (maior movimentação de sólidos). Além disso, comparou-se os resultados da simulação com as previsões de diversas correlações encontradas na literatura, além de dados experimentais pertinentes o que permitiu avaliar características da fluidização de partículas finas, como sua agregação formando os chamados clusters. O uso de um diâmetro efetivo na equação de arraste foi proposto de forma a representar mais acuradamente estes agregados e descobriu-se para o caso estudado uma faixa entre 300 e 350 μm como sendo aquela mais se adequava aos dados experimentais de fração de sólidos. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/0586464726019282 | por |
dc.publisher.course | Engenharia Química - EQ | por |