Engenharia Química
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Trabalho de Conclusão de Curso Melhoria do processo de produção de resina fenólica(2023-06-15) Muniz, Camila Santos ; Costa, Kauê Manoel da ; Silva, Mateus Rocha daA resina fenólica é um material polimérico sintético com considerável relevância para o cenário econômico mundial por conta de suas características particulares. Com a crescente procura do mercado, é imprescindível a realização de estudos que possibilitem a melhoria dos processos de produção desse produto. Esse material que é formado pela copolimerização de fenóis com aldeídos, que através da catálise em meio básico se origina a resina do tipo resol e catálise em meio ácido gera a resina do tipo novolaca. No presente estudo, é proposta a melhoria no processo de produção da resina fenólica do tipo resol com base nas etapas do processo real de uma indústria localizada no Brasil, onde o processo é operado em semi-batelada durante a primeira hora devido a adição de formaldeído que ocorre lentamente para evitar a excessiva liberação de calor provocado pela reação, e após a adição completa, o processo prossegue em modo batelada. Para isso, a cinética da reação foi tomada diretamente da literatura e foram descritos os balanços molares e de energia para ambas as fases de operação. O modelo cinético foi adaptado da literatura, ajustando-se as constantes cinéticas com dados de conversão obtidos na planta. Esse ajuste foi realizado programando o Excel para minimizar a somatória entre os dados de fração mássica retirados da literatura e os previstos pelo modelo. Após isso, utilizou-se o software MatLab® para simular os modelos fenomenológicos correspondentes ao processo de formação dos precursores da resina fenólica. Assim, foi possível adequar os valores das constantes cinéticas da reação de adição ao processo produtivo. O estudo do balanço de energia foi norteado pelo ajuste do coeficiente global de troca térmica com a utilização da função Fminsearch do MatLab® para minimizar a somatória do erro quadrático entre os dados de temperatura da indústria e os obtidos pelo modelo matemático. Dessa forma, obtém-se o perfil de temperatura que mais se adequa ao processo produtivo em estudo. Dessa maneira, foi possível analisar as condições operacionais e realizar a melhoria do processo avaliando a influência da razão molar (formaldeído / fenol) e do tempo de adição do formaldeído no perfil de temperatura e na conversão do fenol. Com os resultados obtidos foi possível a melhoria do processo mantendo o tempo de adição de formaldeído em 1:00 hora e aumentando a razão molar da resina de 2,19 para 3,0. Assim, o trabalho contribuiu para a geração de resultados positivos ao processo, permitindo ganhos de produtividade com maior conversão de fenol e controle de temperatura.