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Title: Otimização e controlabilidade do processo de destilação extrativa de alta pureza.
Other Titles: Optimization and controllability of the high purity extractive distillation process.
???metadata.dc.creator???: GUEDES, Brenda Pontual.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: BRITO, Romildo Pereira.
???metadata.dc.contributor.referee1???: VASCONCELOS, Luís Gonzaga Sales.
???metadata.dc.contributor.referee2???: FOSSY, Michel François.
???metadata.dc.contributor.referee3???: STRAGEVITCH, Luiz.
???metadata.dc.contributor.referee4???: ALVES, José Jaílson Nicácio.
Keywords: Destilação Extrativa.;Controlabilidade - Colunas.;Etanol Anidro.;Processo de Separação - Destilação.;Indústrias Químicas e Petroquímicas.;Azeótropos.;Comportamento - Coluna.;Concentração de Solvente.;Extractive Distillation.;Controllability - Columns.;Anhydrous Ethanol.;Separation Process - Distillation.;Chemical and Petrochemical Industries.;Azeotropes.;Behavior - Spine.;Solvent Concentration.
Issue Date: 26-Apr-2012
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: GUEDES, Brenda Pontual. Otimização e controlabilidade do processo de destilação extrativa de alta pureza. 2012. 95f. (Tese de Doutorado em Engenharia Química), Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2012.
???metadata.dc.description.resumo???: A destilação e um dos mais antigos e importantes processos de separação utilizado nas industrias químicas e petroquímicas. Por outro lado, e um processo cuja eficiência termodinâmica e muito baixa, respondendo pelo maior percentual do consumo global de energia da planta. Neste sentido a destilação e o mais visado dos processos no que se refere ao consumo de energia e foi dessa forma que este trabalho surgiu. No caso de misturas onde se observa a presença de azeótropos a destilação convencional se mostra incapaz de promover a separação desejada. A separação destas misturas não e possível por meio da destilação convencional e normalmente elas são separadas usando destilação azeotrópica: homogênea (extrativa) ou heterogênea (azeotrópica). Em ambos os processos, um terceiro componente e adicionado de modo a possibilitar a separação. O comportamento da coluna em estudo neste trabalho apresenta características de uma coluna de destilação extrativa e a questão que mais chama a atenção neste tipo de destilação e o efeito do solvente sobre a separação, mais especificamente o efeito da quantidade de solvente, e vários artigos avaliam esse efeito através da análise de sensibilidade. Entretanto, pouca atenção e dada sobre a controlabilidade do processo. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a sensibilidade do processo no estado estacionário diante de modificações operacionais, alem de avaliar o efeito da concentração do solvente, bem como o numero de estágios, sobre a controlabilidade do processo de destilação extrativa. Devido a sua importância industrial, a desidratação de misturas aquosas de etanol usando como solvente o etileno glicol foi o sistema escolhido como estudo de caso. De acordo com os resultados, o aumento da seção extrativa de uma coluna de destilação extrativa e favorável a qualquer separação que ocorrer neste tipo de coluna. Pode-se comprovar a possibilidade da manutenção do consumo energético deste tipo de coluna, apesar do aumento de seu tamanho, com a manipulação das variáveis: razão de refluxo, vazão de solvente e de destilado, bem como estagio de alimentação de solvente e da mistura azeotrópica. Por fim, determinou-se que a melhor controlabilidade de "pequenas" colunas foi obtido em um baixo nível da concentração do solvente, enquanto que a um alto nível de concentração de solvente e melhor em "grandes" colunas.
Abstract: Distillation is one of the oldest and most important separation processes used in chemical and petrochemical industries. On the other hand, it is a process whose thermodynamic efficiency is very low, responding for the highest percentage the overall energy consumption of the plant. In this sense the distillation is the most targeted distillation processes with regard to energy consumption and that's how this work came. In case of mixtures where one observes the presence of azeotropes the conventional distillation i f shows unable to promote the desired separation. The separation of these mixtures is not possible through conventional distillation and usually they are separated using azeotropic distillation: homogeneous (extractive) or heterogeneous (azeotropic). In both processes, a third component is added to enable the separation. The behavior the column in study in this work presents characteristics of a column of extractive distillation and the question that draws the most attention on this type of distillation is the effect of solvent over the separation; more specifically, the effect of amount of solvent and, several articles evaluate this effect by sensitivity analysis. However, little attention is given on the controllability of the process. The present study aims to evaluate the sensitivity of the process at steady state before operational changes and to verify the possibility of multiple steady states in the extractive distillation process, and to evaluate the effect of solvent concentration and the number of stages on the controllability of the extractive distillation process. Due to its industrial importance, dehydration of aqueous mixtures of ethanol using as solvent ethylene glycol was the system chosen as case study. According to the results, the increase in extraction section of an extractive distillation column is favorable to any separation that occurs in this type of column. It was possible to demonstrate the possibility of maintaining the energy consumption of this type of column, despite the increase in size, with the manipulation of the variables: the ratio of reflux, flow of solvent and distillated, and solvent and azeotropic mixture feed stage. Finally, it was determined that a better controllability of "small" columns was obtained in a low concentration of the solvent, while a high level of solvent concentration is better in the "large" columns.
Keywords: Destilação Extrativa.
Controlabilidade - Colunas.
Etanol Anidro.
Processo de Separação - Destilação.
Indústrias Químicas e Petroquímicas.
Azeótropos.
Comportamento - Coluna.
Concentração de Solvente.
Extractive Distillation.
Controllability - Columns.
Anhydrous Ethanol.
Separation Process - Distillation.
Chemical and Petrochemical Industries.
Azeotropes.
Behavior - Spine.
Solvent Concentration.
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/10261
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Química.

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