Análisis de sensibilidad de un sistema de destilación por alternancia de presión

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i5.28386

Palabras clave:

Etanol Anhidro; Modelado Termodinámico; Simulación.

Resumen

La destilación por alternancia de presión se utiliza para separar mezclas azeotrópicas sin necesidad de añadir ninguna sustancia al sistema. El objetivo del presente trabajo fue realizar un análisis de sensibilidad de algunos parámetros de operación de dos columnas de destilación. Para tales análisis, los modelos termodinámicos utilizados fueron validados a través de datos experimentales. Las simulaciones se realizaron utilizando el software libre COFE y ChemSep. Los parámetros se evaluaron teniendo en cuenta, la salida de agua prácticamente pura por el fondo de la columna de baja presión, y una corriente de fondo de etanol anhidro saliendo de la columna de alta presión. Los resultados obtenidos concuerdan con los observados por varios investigadores. La configuración final del sistema encontrada fue, para la columna de alta presión: 37 etapas, alimentadas en la etapa 14 y con una relación de reflujo de 0,380. Para la columna de baja presión: 32 etapas, con la corriente de alimentación y recirculación posicionadas en los platos 30 y 14, respectivamente, y una relación de reflujo de 4.250. Los resultados y la discusión aclaran el funcionamiento de la columna y agregan conocimiento al proceso de separación.

Citas

Arce, A., Martínez-Ageitos, J. & Soto, A (1996) VLE for water + ethanol + 1-octanol mixtures. Experimental measurements and correlations. Fluid Phase Equilibria, 122 (1-2), 117-129.

Battisti, R, Claumann, C. A., Marangoni, C. & Machado, R. A. F. (2019) Optimization of pressure-swing distillation for anhydrous ethanol purification by the simulated annealing algorithm. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 36 (01), 453-469.

Belicanta, J., Alchorne, J. A. & Silva, M. T. (2016) The brazilian experience with ethanol fuel: aspects of production, use, quality and distribution logistics. Brazilian Journal Of Chemical Engineering. 33 (4), 1091-1102.

Cui, C, Zhan, Q., Zhang, X., Sun, J. & Chien, L. (2022) Dynamics and control of thermal- versus electrical-driven pressure-swing distillation to separate a minimum-boiling azeotrope. Separation and Purification Technology. 280, 1-17.

Dias, R. M. (2016) Estudo de Equilíbrio Líquido-Vapor de Soluções Hidroetanólicas Contendo Frutose. Tese de doutorado - Curso de Engenharia Química, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, Brasil.

Grybat, A. (2021) DDBST - Dortmund Data Bank Software & Separation Tecnology GmbH. http://www.ddbst.com/ddb.html.

Kiran, B & Jana, A. K. (2015) A hybrid heat integration scheme for bioethanol separation through pressure-swing distillation route. Separation and Purification Technology. 142, 307-315.

Kumar, S., Singh, N. & Prasad, R (2010) Anhydrous ethanol: a renewable source of energy. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14 (7), 1830-1844.

Liang, S., Cao, Y., Liu, X., Lin, X., Zhao, Y & Wang, Y. (2017) Insight into pressure-swing distillation from azeotropic phenomenon to dynamic control. Chemical Engineering Research and Design, 117, 318-335.

Lira, F. P. (2015) Análise experimental do consumo de um veículo flex operando com diferentes misturas de gasolina/etanol em tráfego urbano. Dissertação de mestrado. Engenharia Mecânica. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brasil.

Martins, C. Z. (2018) Avaliação da produção de etanol de segunda geração. Monografia de graduação. Engenharia Química. Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, Brasil.

Moussa, L. S. (2001) Análise Termodinâmica de Colunas de Destilação Visando à Otimização Energética. Tese de doutorado, Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, Brasil.

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.

Mulia-Soto, J. F. & Flores-Tlacuahuac, A. (2011) Modeling, simulation and control of an internally heat integrated pressure-swing distillation process for bioethanol separation. Computers & Chemical Engineering, 35 (8), 1532-1546.

Órgão: Ministério de Minas e Energia/Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (2018) RESOLUÇÃO Nº 764, DE 20 DE DEZEMBRO DE 2018, 245th. ed. Brasília, DF, Seção 1, pp. 841. https://www.in.gov.br/materia/-/asset_publisher/Kujrw0TZC2Mb/content/id/56416199/do1-2018-12-21-resolucao-n-764-de-20-de-dezembro-de-2018-56416135. 2021.

Seader, J. D., Henley, E. J. & Roper, D. K. (2010) Separation process principles: chemical and biochemical operations. 3rd ed., Hoboken: Johnwiley & Sons, Inc.

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.

Souza, A. E. C., Cerqueira, D. A., Sousa, N. G. & Cardoso, C. R. (2021) Simulação do processo de destilação extrativa para produção de etanol anidro utilizando etilenoglicol como agente de separação. Research, Society and Development, 10 (4), 1-13.

Vidal, M. F. (2021) Açúcar: cenário mundial e situação de produção no brasil e no nordeste brasileiro. 162. ed. Banco do Nordeste. https://www.bnb.gov.br/s482-dspace/bitstream/123456789/765/3/2021_CDS_162.pdf.

Yang, J., Hou, Z., Dai, Y., Ma, K., Cui, P., Wang, Y., Zhu, Z. & Gao, J. (2020) Dynamic control analysis of interconnected pressure-swing distillation process with and without heat integration for separating azeotrope. Chinese Journal of Chemical Engineering. 29, 67-76.

Publicado

13/04/2022

Cómo citar

OLIVEIRA, L. A.; CERQUEIRA, D. A. .; CARDOSO, C. R. .; SOUSA, N. G. Análisis de sensibilidad de un sistema de destilación por alternancia de presión. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 5, p. e48111528386, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i5.28386. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/28386. Acesso em: 21 nov. 2024.

Número

Sección

Ingenierías