Simulação do processo de destilação extrativa para produção de etanol anidro utilizando etilenoglicol como agente de separação

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i4.14228

Palavras-chave:

Destilação extrativa; Simulação; Etanol anidro.

Resumo

O etanol anidro é um produto com teor mínimo de 99,5% molar de etanol, possui aplicações como solvente, precursor de compostos químicos, além de poder ser adicionado à gasolina para uso como combustível. A separação da mistura etanol/água por destilação fracionada é limitada a 88% molar de etanol devido à formação de um azeótropo, o que impede a produção de etanol anidro. Métodos alternativos de destilação são utilizados, destacando-se a destilação extrativa, que consiste na introdução de um agente extrator de alto ponto de ebulição, capaz de absorver e realizar o arraste da água para a base da coluna, o etanol anidro é obtido como destilado. Este trabalho propõe uma simulação no software livre ChemSep do processo de destilação extrativa para obtenção de etanol anidro utilizando etilenoglicol como agente extrator para eficiência dos estágios de 70% e 100%. Foram realizadas análises de parâmetros do processo como o número de estágios totais, estágio de alimentação da mistura azeotrópica e do solvente, razão de refluxo e temperatura de alimentação do solvente e da mistura azeotrópica; buscando encontrar as condições de maior eficiência. Como resultado, para eficiência de 100%, obteve-se uma coluna com 20 estágio totais, com a mistura azeotrópica sendo introduzida no estágio 10 e o solvente no estágio 3, nas temperaturas de 25°C e 70°C respectivamente, com razão de refluxo de 1,1. Constatou-se a necessidade de um número maior de estágios e de razão de refluxo para obtenção de mesma concentração de etanol no destilado para 70% de eficiência.

Biografia do Autor

Alvaro Eduardo Costa Souza, Universidade Federal do Triângulo Mineiro

Departamento de Engenharia de Alimentos

Daniel Alves Cerqueira, Universidade Federal do Triângulo Mineiro

Departamento de Química

Nádia Guimarães Sousa, Universidade Federal do Triângulo Mineiro

Departamento de Engenharia Química

Cássia Regina Cardoso, Universidade Federal do Triângulo Mineiro

Departamento de Engenharia de Alimentos

Referências

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.

Downloads

Publicado

18/04/2021

Como Citar

SOUZA, A. E. C. .; CERQUEIRA, D. A.; SOUSA, N. G.; CARDOSO, C. R. Simulação do processo de destilação extrativa para produção de etanol anidro utilizando etilenoglicol como agente de separação. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 4, p. e45610414228, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i4.14228. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/14228. Acesso em: 17 jul. 2024.

Edição

Seção

Engenharias