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Title: Avaliação termodinâmica e econômica do processo de produção de acetato de butila via destilação reativa.
Other Titles: Thermodynamic and economic evaluation of the butyl acetate production process via reactive distillation.
???metadata.dc.creator???: ROSA, David Santos.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: BRITO, Romildo Pereira.
???metadata.dc.contributor.advisor-co1???: SOUTO, Rivana Mabel Lucena Oliveira.
???metadata.dc.contributor.referee1???: RAMOS, Wagner Brandão.
???metadata.dc.contributor.referee2???: VASCONCELOS, Luis Gonzaga Sales.
???metadata.dc.contributor.referee3???: SIMÕES, Vicemario.
???metadata.dc.contributor.referee4???: GONÇALVES, Savana Barbosa Villar.
???metadata.dc.contributor.referee5???: CORDEIRO, Gardênia Marinho.
Keywords: Destilação reativa;Termodinâmica;Disponibilidade termodinâmica;Eficiência termodinâmica;Reactive distillation;Thermodynamic efficiency;Thermodynamic availability;Availability function
Issue Date: 28-Aug-2023
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ROSA, David Santos. Avaliação termodinâmica e econômica do processo de produção de acetato de butila via destilação reativa. 2023. 99 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2023.
???metadata.dc.description.resumo???: Este trabalho aborda um estudo sobre a produção de acetato de butila por meio da reação em fase líquida entre acetato de metila e butanol. Essa reação reversível gera metanol como subproduto e forma dois azeótropos, o que apresenta desafios no processo. Para superar esses problemas e reduzir as unidades do processo, duas configurações diferentes são investigadas: uma com três colunas de destilação e outra com apenas duas, sendo que em ambas há uma coluna de destilação reativa. Embora esses sistemas de destilação sejam eficientes no que tange ao seu objetivo, eles consomem uma quantidade significativa de energia nas plantas onde são utilizadas. Portanto, este estudo tem como objetivo avaliar termodinamicamente e economicamente estes processos, analisando cada coluna individualmente e o processo como um todo. Conceitos baseados na Primeira e Segunda Lei da Termodinâmica são empregados na avaliação. Os processos são simulados em regime estacionário usando o software Aspen PlusTM, e sua eficiência termodinâmica é avaliada com base na disponibilidade, enquanto a análise econômica considera o custo anual total (TAC) e o desempenho energético utilizandose o consumo específico de energia (SEC). Os resultados indicam que as colunas de destilação reativas possuem menor eficiência termodinâmica e maior quantidade de trabalho perdido em comparação com as colunas convencionais. Os dois fluxogramas explorados apresentam eficiência termodinâmica próximas. Em termos econômicos, a segunda configuração é mais atraente, apesar de haver uma pequena variação no valor do TAC. Para investigar os fatores que influenciam a eficiência termodinâmica no processo de destilação reativa, é estudada a influência do número de estágios reativos. Os resultados mostram que a variação na zona reativa tem pouco impacto na eficiência termodinâmica, afetando principalmente a quantidade de trabalho perdido. Além disso, os resultados destacam a dependência dessa propriedade em relação à quantidade de calor fornecida ao reboiler.
Abstract: This work deals with a study on the production of butyl acetate through the liquid phase reaction between methyl acetate and butanol. This reversible reaction generates methanol as a byproduct and forms two azeotropes, which presents challenges in the process. To overcome these problems and reduce process units, two different configurations are investigated: one with three distillation columns and another with only two, both of which have a reactive distillation column. Although these distillation systems are efficient in terms of their purpose, they consume a significant amount of energy in the plants where they are used. Therefore, this study aims to thermodynamically and economically evaluate these processes, analyzing each column individually and the process as a whole. Concepts based on the First and Second Laws of Thermodynamics are employed in the evaluation. Aspen PlusTM software simulates processes at a steady state, and their thermodynamic efficiency is evaluated based on availability. At the same time, the economic analysis considers total annual cost (TAC) and energy performance using specific energy consumption (SEC ). The results indicate that reactive distillation columns have lower thermodynamic efficiency and more lost work than conventional columns. The two flowcharts explored show close thermodynamic efficiency. In economic terms, the second configuration is more attractive, although there is a slight variation in the TAC value. The influence of the number of reactive stages is studied to investigate the factors that influence the thermodynamic efficiency in the reactive distillation process. The results show that the variation in the reactive zone has little impact on thermodynamic efficiency, mainly affecting the amount of lost work. Furthermore, the results highlight the dependence of this property on the amount of heat supplied to the reboiler.
Keywords: Destilação reativa
Termodinâmica
Disponibilidade termodinâmica
Eficiência termodinâmica
Reactive distillation
Thermodynamic efficiency
Thermodynamic availability
Availability function
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia química.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/33151
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Química.

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