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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36178
Tipo: | TCC |
Título: | Modelagem, simulação e otimização do reator para aumento de eficiência na produção industrial de ácido sulfúrico: uma perspectiva tecnológica e sustentável |
Autor(es): | Silva, Ryan Freitas da |
Primeiro Orientador: | Silva, Flavio Luiz Honorato da |
Resumo: | Com o alto crescimento na produção de ácido sulfúrico na indústria global, este trabalho aborda a modelagem, simulação e otimização do reator catalítico de leito fixo utilizado na produção industrial de ácido sulfúrico, com foco na eficiência operacional, redução de custos e mitigação de impactos ambientais. A pesquisa apresenta a importância estratégica do H₂SO₄ como insumo fundamental em diversos setores industriais, bem como seu papel como indicador de desenvolvimento econômico. Foram aplicadas ferramentas de modelagem matemática, simulação computacional e análise por superfície de resposta para definir as condições ótimas de operação (temperatura, pressão e composição do gás de entrada), avaliando perfis de conversão, temperatura e pressão ao longo do reator. O estudo também inclui o dimensionamento de trocadores de calor inter-estágio, indispensáveis para o controle térmico do processo fortemente exotérmico. Os resultados demonstram que a configuração de múltiplos leitos catalíticos com resfriamento intermediário permitem alcançar conversões de SO₂ acima de 98%, elevando a produtividade de SO₃ com baixa perda de carga e alta confiabilidade operacional. Conclui-se que a otimização proposta representa uma alternativa viável e sustentável, conciliando competitividade técnica, eficiência energética e conformidade ambiental. |
Abstract: | With the rapid growth of sulfuric acid production in the global industry, this work addresses the modeling, simulation, and optimization of the fixed-bed catalytic reactor used in industrial sulfuric acid production, focusing on operational efficiency, cost reduction, and mitigation of environmental impacts. The research highlights the strategic importance of H₂SO₄ as a key input in various industrial sectors, as well as its role as an indicator of economic development. Mathematical modeling tools, computational simulation, and response surface analysis were applied to define the optimal operating conditions (temperature, pressure, and inlet gas composition), evaluating conversion, temperature, and pressure profiles along the reactor. The study also includes the design of inter-stage heat exchangers, which are essential for thermal control of the highly exothermic process. The results demonstrate that the configuration of multiple catalytic beds with intermediate cooling allows SO₂ conversions above 98%, increasing SO₃ productivity with low pressure drop and high operational reliability. It is concluded that the proposed optimization represents a viable and sustainable alternative, combining technical competitiveness, energy efficiency, and environmental compliance. |
Palavras-chave: | Ácido sulfúrico Sustentabilidade industrial Reator catalítico Eficiência energética |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Engenharia Química |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36178 |
Data do documento: | 18-Set-2025 |
Aparece nas coleções: | TCC - Engenharia Química |
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