Simulación del proceso de destilación extractiva para la producción de etanol anhidro utilizando etilenglicol como separador
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i4.14228Palabras clave:
Destilación extractiva; Simulación; Etanol anhidro.Resumen
El etanol anhidro es un producto con un contenido mínimo de etanol del 99,5% molar, tiene aplicaciones como solvente, precursor de compuestos químicos, además de agregarse a la gasolina para uso en medios de transporte. La separación de la mezcla de etanol/agua por destilación fraccionada está limitada al molar de etanol del 88% debido a la formación de un azeótropo, que impide la producción de etanol anhidro. Se utilizan métodos alternativos de destilación, destacando la destilación extractiva, que consiste en la introducción de un agente extractor de alto punto de ebullición, capaz de absorber y realizar el arrastre de agua a la base de la columna, etanol anhidro se obtiene como destilado. Este trabajo propone una simulación en software libre de ChemSep del proceso de destilación extractiva para obtención etanol anhidro utilizando etilenglicol como agente extractor para la eficiencia de las etapas de 70% y 100%. Se realizaron análisis de parámetros del proceso como el número de etapas totales, la etapa de alimentación de la mezcla azeotrópica y del solvente, relación de reflujo y la temperatura de alimentación del solvente y mezcla azeotrópica, con el fin de encontrar las condiciones de mayor eficiencia. Como resultado, para una eficiencia del 100%, se obtuvo una columna con 20 etapas totales, con la mezcla de azeotrópicos que se introdujo en la etapa 10 y el solvente en la etapa 3, a temperaturas de 25°C y 70°C, respectivamente, con una relación de reflujo de 1,1. Se encontró la necesidad de un mayor número de etapas y relación de reflujo para obtener la misma concentración de etanol en el destilado para una eficiencia del 70%.
Citas
Abdellatief, T. M. M., Ershov, M. A., Kapustin, V. M., Abdelkareem, M. A., Kamil, M. & Olabi, A. G. (2021). Recent trends for introducing promising fuel components to enhance the anti-knock quality of gasoline: A systematic review. Fuel 291, (120112), 1-24. doi: 10.1016/j.fuel.2020.120112
Belincanta, J. (2004). Coluna de para-destilação: análise das características hidrodinâmicas e de eficiência de Murphree. Dissertação de mestrado, Faculdade de Engenharia Química. Universidade Estadual de Campinas, Campinas.
Bessa, L. C. B. A. (2012). Integração térmica de colunas de destilação de destilação alcoólica multicomponente. Dissertação de mestrado, Faculdade de Engenharia de alimentos. Universidade Estadual de Campinas, Campinas.
Cavalcanti, C. J. S. (2018). Simulação e otimização da produção de etanol anidro combustível. Dissertação de mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Universidade Federal de Pernambuco, Recife.
CONAB. Companhia Nacional de Abastecimento. (2020). https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/cana.
Dias, M. O. S., Maciel Filho, R., Mantelatto, P. E., Cavallet, O., Rosell C. E. V., Bonomi, A. & Leal, M. R. L. V. (2015). Sugarcane processing for ethanol and sugar in Brazil. Environmental Development, 15, 35-51. doi: 10.1016/j.envdev.2015.03.004.
Dias, R. M. (2016). Estudo de equilíbrio líquido-vapor de soluções hidroetanólicas contendo frutose. Dissertação de mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Universidade Federal de São Carlos, São Carlos.
Figueirêdo, M. F. (2009). Obtenção de etanol anidro via destilação extrativa: Simulação e otimização. Dissertação de mestrado. Faculdade de Engenharia Química. Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande.
Gil, I. D, Gárcia, L. C & Rodríguez, G. (2014). Simulation of ethanol extractive distillation with mixed glycols as separating agent. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 31(01), 259-270. doi: 10.1590/S0104-66322014000100024.
Gimenez, A. R., Altopiedi, L. G., Carballo, N. V., Silva, L. C. M. & Liria, C. W. (2018). O aumento da produtividade e a busca pela excelência na produção do etanol brasileiro: uma história de sucesso. Research, Society and Development, 7(2), 01-19. doi:10.17648/rsd-v7i2.270.
Leal, M. R. L. V. (2014). Technological evolution of sugarcane processing for ethanol and electric power generation. Sugarcane bioethanol R&D for Productivity and Sustainability, 561-576.
Li, J., Chen, C. & Wang, J. (2000). Vapor-liquid equilibrium data and their correlation for binary systems consisting of ethanol, 2-propanol, 1,2-ethanediol and methyl benzoate. Fluid Phase Equilibria, 169, 75-84.
Lopes, C. H, Gabriel A. V. M. D & Borges, M. T. M. R. (2011). Produção de etanol a partir da cana-de-açúcar. Universidade Federal de São Carlos. http://audiovisual.uab.ufscar.br/impresso/2016/TS/TS_Claudio_ProducaoEtanol.pdf.
Muller, T. A., Resende, J. T. V., Spinosa, W. A., Guerra, E. P. & Constantino, L. V. (2019). Produção de álcool a partir de cultivares de batata nas seleções especial e refugo. Research, Society and Development, 9(2), 1-22. doi: 10.33448/rsd-v9i2.192.
Muzenda, E. (2013). From UNIQUAC to Modified UNIFAC Dortmund: A Discussion. 3rd International Conference on Medical Sciences and Chemical Engineering, Bangkok, Thailand.
Neves, T. G., Villar, S. B. B. L., Freitas, H. F. S. & Brito, R. P. (2016). Obtenção de bioetanol anidro via destilação extrativa utilizando glicerol e etilenoglicol como solventes. COBEQ, XXI Congresso Brasileiro de Engenharia Química, Fortaleza.
Oliveira, M. A. D., Barbosa, N. A. & Giati, T. M. (2016). Simulação da obtenção de álcool isoamílico a partir do óleo fúsel via destilação. Trabalho de conclusão de curso. Faculdade de engenharia química. Universidade de São Francisco, Campinas.
PORTARIA Nº 75, de 5 de março de 2015 do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Diário Oficial da União: Seção 1 Nº 44 (2015). https://pesquisa.in.gov.br/imprensa/jsp/visualiza/index.jsp?jornal=1&pagina=17&data=06/03/2015.
Restrepo, M. L. & Aguilar-Arias, J. (2003). Modeling and simulation of saline extractive distillation columns for the production of absolute ethanol. Computers and Chemical Engineering, 27, 527-549.
Santos, L. S. (2016). Projeto de colunas de destilação sujeito a incertezas. Trabalho de conclusão de curso. Escola de Química e Alimentos. Universidade Federal do Rio Grande, Santo Antônio da Patrulha.
Seader, J. D., Ernest, J. & Keith, D. (2010). Separation process principles: chemical and biochemical operations. Separation (Technology)–Textbooks.
Shang, X., Ma, S., Pan, Q., Li, J., Sun, Y., Ji, K.& Sun, L. (2019). Process analysis of extractive distillation for the separation of ethanol-water using deep eutectic solvent as entrainer. Chemical Engineering Research and Design, 148, 298–311. doi: 10.1016/j.cherd.2019.06.014.
Shi, X., Zhu, X., Zhao, X. & Zhang, Z. (2020). Performance evaluation of different extractive distillation processes for separating ethanol/tert-butanol/water mixture. Process Safety and Environmental Protection, 137, 246-260. doi: 10.1016/j.psep.2020.02.015.
Silva, F. S. G., Gomes, W. P. C. & Nascimento, D. D. (2019). Avaliação da fermentação de leveduras visando produção de etanol de segunda geração. Bioenergia em revista: diálogos, 9(2), 35-61.
Tadini, C. C., Telis, V. R. N., Meirelles, A. J. A. & Pessoa Filho, P. A. (2016). Operações Unitárias na Indústria de Alimentos Vol. 2. Rio de Janeiro: LTC Editora.
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