Análise de sensibilidade de um sistema de destilação por alternância de pressão
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i5.28386Palavras-chave:
Etanol anidro; Modelagem Termodinâmica; Simulação.Resumo
A destilação por alternância de pressão é utilizada para separar misturas azeotrópicas sem a necessidade de adição de nenhuma substância ao sistema. O objetivo do presente trabalho foi realizar a análise de sensibilidade de alguns parâmetros de operação das duas colunas envolvidas no processo. Para tais análises, os modelos termodinâmicos utilizados foram validados através de dados experimentais. As simulações foram feitas através dos softwares livres COFE e ChemSep. Os parâmetros foram avaliados levando em consideração, a saída de água praticamente pura no fundo da coluna de baixa pressão, e uma corrente de fundo de etanol anidro deixando a coluna de alta pressão. Os resultados obtidos vão de encontro ao observado por diversos pesquisadores. A configuração final do sistema encontrada foi, para a coluna de alta pressão: 37 estágios, alimentada no estágio 14 e com uma razão de refluxo de 0,380. Para a coluna de baixa pressão: 32 estágios, com a corrente de alimentação e reciclo posicionados nos pratos 30 e 14, respectivamente, e uma razão de refluxo de 4,250. Os resultados e a discussão esclarecem o funcionamento da coluna e agregam conhecimento ao processo de separação.
Referências
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.
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