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Professores: Argimiro Secchi Evaristo Biscaia Amanda Lemette Teixeira Brandão COQ897 – Otimização de Processos.

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1 Professores: Argimiro Secchi Evaristo Biscaia Amanda Lemette Teixeira Brandão COQ897 – Otimização de Processos

2 Copolimerização do estireno com o divinilbenzeno em reator CSTR sem iniciador. Muito interesse no estudo dessa polimerização tendo em vista a possibilidade do DVB ser um substituto dos iniciadores bifuncionais. Introdução

3 Descrição do experimento Nos 60 minutos iniciais, o processo é em batelada na presença de uma solução de estireno (8,29 mol/L) com etilbezeno (solvente). Após, a operação passa a ser em modo CSTR e a solução de alimentação tem estireno e DVB presentes: C estireno = 8, mol/L e C DVB = 0, mol/L O processo todo ocorre na temperatura de 129°C (402 K).

4 Devido às similariedades físicas dos comonômeros, considerou-se que ambos nas etapas de iniciação e propagação formavam o mesmo tipo de polímero vivo. Mecanismo Cinético

5 Devido às similariedades físicas dos comonômeros, considerou-se que ambos, nas etapas de iniciação e propagação, formavam o mesmo tipo de polímero vivo. Mecanismo Cinético

6 Iniciação Térmica Iniciação Propagação Terminação por Combinação REINCORPORAÇÃO

7 Balanço de Massa

8 Como houve o surgimento do momento de ordem superior, deve-se aplicar a técnica do fechamento (BELINCANTA, 2008):

9 Retorno do polímero morto ao processo de polimerização por meio da formação de RAMIFICAÇÕES. REINCORPORAÇÃO

10 Retorno do polímero morto ao processo de polimerização por meio da formação de RAMIFICAÇÕES.

11 +(b) Assim, bm corresponde ao valor a ser otimizado e significa o número médio de ramos por 1 milhão de carbonos. Número de Ramificações

12 Função Objetivo

13 O procedimento de otimização foi realizado no software Matlab® por meio do emprego da função lsqnonlin. Otimização [par1,nres1,res1,exfl,out,lambda,jac] = lsqnonlin('fobjA',par0,lb,ub,op,dados,par_ref,peso); SAÍDAS – Parâmetros normalizados, valor da função objetivo, vetor referente à função objetivo em cada condição experimental, identificador do porque o algoritmo parou de rodar, … ENTRADAS – Função objetivo, valores iniciais dos parâmetros, limites inferior e superior, opções, dados medidos, valores de referência dos parâmetros, variância dos dados medidos.

14 A função lsqnonlin busca minimizar o quadrado da função objetivo, desse modo é procurada a condição ideal de operação na qual tem-se o mínimo da função abaixo: Otimização

15 Resultados

16 Tempo (min) Número médio de ramos por C AntesDepoisDados 900, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

17 Condições de operação encontradas pela otimização: T = 408,842 K C DVB = 0, mol/L Intervalo de confiança dos parâmetros estimados: Análise estatística dos resultados ParâmetroLimite inferiorLimite superior T384,3876 K433,2207 K C DVB 0, mol/L0, mol/L

18 Análise estatística dos resultados

19 O método de otimização mostrou-se eficiente e rápido. A função objetivo se encontrou dentro do intervalo da distribuição Chi-quadrado e os limites dos parâmetros mostraram que ambos eram significativos, visto que nenhum deles assumiu o valor nulo. Entretanto, esses mesmos limites apontaram valores de temperaturas nos quais a copolimerização seria inviável. Isso se deve principalmente ao fato dos dados experimentais terem sido inventados e não medidos realmente e também pelas simplificações adotadas no mecanismo cinético e no modelo matemático. Com a otimização, o número médio de ramos para cada um milhão de carbonos realmente aumentou, indicando que, mesmo havendo ainda poucas ramificações, as propriedades finais do copolímero foram modificadas. Conclusões

20 BELINCANTA, J., Homopolimerização e copolimerização via radical livre controlada por radicais nitróxidos, Tese de D.Sc., Faculdade de Engenharia Química/Unicamp, Campinas, SP, Brasil, FARIA, L., Avaliação de Diferentes Sorventes na Extração em Fase Sólida de Pesticida em Água. Desenvolvimento e Validação de Metodologia, Dissertação de M.Sc., IQ-UNICAMP, Campinas, São Paulo, SP, Brasil, FRACETO, L.F., LOBO, F.A., ROSA, A.H., SOUZA, P.M.S., Desenvolvimento de Nanocápsulas de Poli-ε-Caprolactona Contendo o Herbicida Atrazina, Química Nova, Vol.35, No.1, , Bibliografia

21 PEREIRA, J.O., Modelagem e Simulação de Reatores de Polimerização em Massa de Estireno com Iniciadores Multifuncionais, Dissertação de M.Sc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, PINTO, J. C., SCHWAAB, M., Análise de Dados Experimentais I - Fundamentos de Estatística e Estimac ̧ ão de Para ̂ metros, E-papers, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, Bibliografia


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