Publicação: Modelagem e Controle da Separação de Enantiômeros em Leito Móvel Simulado
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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Resumo
A importância industrial da separação de enantiômeros não é recente. Entretanto, é
crescente o interesse da indústria farmacêutica na utilização dessa tecnologia. A separação
cromatográfica por Leito Móvel Simulado (LMS) é uma alternativa que possui vantagens
operacionais em relação às tecnologias competitivas, mas introduz complexidades devido
à natureza híbrida da sua descrição e exigência computacional para tomadas ótimas de
decisão em linha. O objetivo desta dissertação é a avaliação do comportamento de uma
estrutura de LMS, para investigar os efeitos operacionais e estratégias que podem ser
usadas para o controle automático de uma planta em que há complexidades inerentes
devido a sua natureza intrínseca de não estacionariedade, não linearidade, elevado tempo
de atraso e sensibilidade às perturbações. Através da modelagem do sistema foram feitas
simulações para melhor entendimento do processo. Com isso foi possível visualizar a
ocorrência do estado estacionário cíclico em ambos compostos a serem analisados, que
serão denominados por A e B, sendo que o A é retirado na saída de rafinado e o B
na saída de extrato. A separação do componente A conseguiu atingir uma eficiência de
aproximadamente 94%, já o B, por ser o mais retido ao sólido, atingiu uma eficiência
de aproximadamente 81%. Foram feitas perturbações nas correntes de entrada e saída a
fim de analisar o comportamento dos componentes. Ao se aumentar em 20% as vazões
de saída e também ao diminuir nesse mesmo valor as correntes de entrada, foi possível
alcançar o estado estacionário de ambos compostos. Uma estratégia de controle preditivo
baseada em modelo foi proposta e mostrou-se satisfatória para o controle de um estudo
de caso do sistema de separação de praziquantel.
Abstract
The industrial importance of the separation of enantiomers is not recent. However, the interest of the pharmaceutical industry in the use of this technology has been growing in the last decade. Chromatographic separation tests made with Simulated Moving Bed (SMB) have operational advantages compared to competitive technologies but adds complexity to the system because their own hybrid nature and its computational nature demands to make an excellent choice in the decision making process. The objective of this dissertation is to evaluate the behavior of an SMB structure and to investigate the configurations and
changes that can be used for automatic control of a plant in which there are inherent complexities due to its intrinsic nature of non-stationarity, large time delay and disturbance sensitivity. Through the modeling of the system, simulations were made to better understand the process. As it was possible to see the occurrence of the cyclic steady state in both compounds to be analyzed, which will be denominated by A and B, with A
being withdrawn at the raffinate output and B is the extract output. The component A separation achieves an efficiency of approximately 94%, and the component B, being more retained in the solid, around 81%. Changes were made in the input and output streams for process response analysis. When increased by 20% the output flow rates and also decrease at the same rate the input stream, it was possible to reach the cyclic steady state
for both components. A novel model based predictive control strategy was introduced and gave satisfactory results for controlling a case study for praziquantel.
Palavras-chave
Leito Móvel Simulado, Enantiômeros, Separação, Controle Predititvo, Simulated Moving Bed, Enantiomers, Separation, Predictive Control, Engenharia química, Enantiômeros - Separação, Controle Predititvo
Citação
TAVARES, Stella Ramos. Modelagem e Controle da Separação de Enantiômeros em Leito Móvel Simulado. 2018. 117f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.315.
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