Avaliação da recompressão mecânica de vapor na destilação reativa da esterificação do N-butanol
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i12.20345Palavras-chave:
Acetato de N-butila; Esterificação; Destilação reativa; Recompressão de Vapor; Simulação.Resumo
O processo de produção de ésteres geralmente é realizado por meio de esterificação em reator seguida de coluna de destilação para separação dos produtos. No entanto, esta configuração limita a conversão do reagente. A destilação reativa é uma alternativa para contornar esse problema, pois permite maiores conversões de reagentes em reações limitadas pelo equilíbrio químico. É uma das mais famosas técnicas de intensificação de processos. Por outro lado, a recompressão mecânica de vapor tem sido usada para reciclar o calor residual e melhorar a eficiência das colunas de destilação convencionais. Nesse contexto, este trabalho avaliou a inclusão de um sistema mecânico de recompressão de vapor em um processo de destilação reativa para obtenção de acetato de n-butila via esterificação de n-butanol com ácido acético. Os sistemas com e sem recompressão foram simulados em um ambiente Aspen Plus ™. A adição da recompressão resultou em uma redução de 33,65% no custo anual do processo, sem afetar significativamente a pureza do produto desejado e a conversão dos reagentes. Do ponto de vista ambiental, a adoção (ou inclusão?) do sistema de recompressão mecânica de vapores resultou na redução de 12,69% nas emissões de CO2, contribuindo positivamente para o atendimento aos requisitos da regulamentação ambiental.
Referências
Andrade, M. D. (2012). Modelagem Cinética da Esterificação de Sec-Butanol com Ácido Acético e Estudo de Monitoramente em Linha da Reação com Espectroscopia de Infravermelho Próximo. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.
Arthur A Backhaus. (1921). Continuous Processes for the Manufacture of Esters (Patent No. 1,403,224).
Arthur A Backhaus. (1922). Apparatus for Producing High Grade Esters (Patent No. 1,454,462).
Arthur A Backhaus. (1923). Process for Producing High Grade Esters (Patent No. 1,454,462).
Cho, M., Jo, S., Kim, G., & Han, M. (2014). Entrainer-Enhanced Reactive Distillation for the Production of Butyl Acetate. Industrial & Engineering Chemistry Research, 53(19), 8095–8105. https://doi.org/10.1021/ie403049z
G. JanHarmsen. (2007). Reactive distillation: The front-runner of industrial process intensification: A full review of commercial applications, research, scale-up, design and operation. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 46(9), 774–780.
Gao, X., Chen, J., Ma, Z., & Yang, L. (2014). Simulation and Optimization of Distillation Processes for Separating a Close-Boiling Mixture of n-Butanol and Isobutanol. Industrial & Engineering Chemistry Research, 53(37), 14440–14445. https://doi.org/10.1021/ie502695x
Gao, X., Chen, J., Tan, J., Wang, Y., Ma, Z., & Yang, L. (2015). Application of Mechanical Vapor Recompression Heat Pump to Double-Effect Distillation for Separating N,N-Dimethylacetamide/Water Mixture. Industrial & Engineering Chemistry Research, 54(12), 3200–3204. https://doi.org/10.1021/ie504664h
Giwa, A., & Giwa, S. O. (2017). Steady-State Modelling and Simulation of a Reactive Distillation Process for n-Butyl Acetate Production Using CHEMCAD. International Journal of Engineering Research in Africa, 29, 70–80. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/JERA.29.70
M.Gadalla; Ž.Olujić; R.Smith. (2006). Estimation and reduction of CO2 emissions from crude oil distillation units. Energy, 31, 2398–2408.
Muthia, R., Reijneveld, A. G. T., van der Ham, A. G. J., ten Kate, A. J. B., Bargeman, G., Kersten, S. R. A., & Kiss, A. A. (2018). Novel method for mapping the applicability of reactive distillation. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, 128, 263–275. https://doi.org/10.1016/J.CEP.2018.04.001
PeterMizsey, O. (1995). Rigorous Investigation of Heat Pump Assisted Distillation. Heat Recovery Systems and CHP, 3, 241–247.
Steinigeweg, S., & Gmehling, J. (2002). n-Butyl Acetate Synthesis via Reactive Distillation: Thermodynamic Aspects, Reaction Kinetics, Pilot-Plant Experiments, and Simulation Studies. Industrial & Engineering Chemistry Research, 41(22), 5483–5490. https://doi.org/10.1021/ie020179h
Tian, H., Huang, Z., Qiu, T., Wang, X., & Wu, Y. (2012). Reactive Distillation for Producing n-Butyl Acetate: Experiment and Simulation. Chinese Journal of Chemical Engineering, 20(5), 980–987. https://doi.org/10.1016/S1004-9541(12)60426-1
Venimadhavan, G., F. Malone, M., & F. Doherty, M. (1999). A Novel Distillate Policy for Batch Reactive Distillation with Application to the Production of Butyl Acetate. Industrial & Engineering Chemistry Research, 38(3), 714–722. https://doi.org/10.1021/ie9804273
Vivek Kumar; Bandaru Kiran; Amiya K. Jana; Amar Nath Samanta. (2012). A Novel Multistage Vapor Recompression Reactive Distillation System with Intermediate Reboilers. AIChE Journal, 59, 761–771.
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