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Title: Avaliação econômica e termodinâmica do processo de destilação extrativa.
???metadata.dc.creator???: OLIVEIRA, Rivana Mabel Lucena.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: BRITO, Romildo Pereira.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: FIGUEIRÊDO, Marcella Feitosa de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: BRITO, Karoline Dantas.
???metadata.dc.contributor.referee2???: RAMOS, Wagner Brandão.
Keywords: Destilação Extrativa.;Integração Térmica.;Eficiência Termodinâmica.;Extractive Distillation.;Thermal Integration.;Thermodynamic Efficiency.
Issue Date: 2017
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: OLIVEIRA, R. M. L. Avaliação econômica e termodinâmica do processo de destilação extrativa. 2017. 66 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2017.
???metadata.dc.description.resumo???: Sequências de destilação extrativa têm recebido uma atenção especial dos pesquisadores devido ao alto consumo energético e à baixa eficiência termodinâmica associados a esse processo. A eficiência termodinâmica vem sendo abordada de forma bastante simplificada pela literatura, e neste trabalho, este termo foi abordado intrinsecamente, de modo que o sentido físico dos termos: trabalho mínimo, trabalho equivalente, trabalho perdido e produção de entropia, relacionados à eficiência, foram discutidos do ponto de vista físico e matemático. Técnicas de intensificação vem recebendo destaque no que se refere a redução do consumo energético e custos de processos de destilação, e a integração térmica surge como alternativa para reduzir o consumo energético de processos de destilação. As sequências de destilação extrativa convencional sem e com integração térmica foram abordadas neste trabalho dos pontos de vista ótimo econômico, termodinâmico e energético, utilizando o parâmetro teor de solvente como principal parâmetro de análise. Além do alto consumo energético e baixa eficiência termodinâmica, os processos de destilação extrativa incluem ainda uma fonte de irreversibilidade que é relatado como responsável pela baixa eficiência termodinâmica desses processos, e este foi outro ponto de análise para os fluxogramas abordados. Os estudos de caso foram as misturas azeotrópicas etanol-água e acetona-metanol utilizando etileno glicol e água, como solventes, respectivamente. Usando o procedimento proposto, as sequências com e sem integração térmica foram analisadas considerando o sistema como um todo, para os termos econômicos e termodinâmicos, e, cada coluna (extrativa e de recuperação) em separado para termos termodinâmicos, além da avaliação do efeito remixing. Os resultados mostram que a configuração com integração térmica não só é termodinamicamente mais eficiente quando comparada a configuração sem integração, como também apresentou menores valores de TAC e consumo energético, mesmo quando valores negativos para eficiência termodinâmica são encontrados, e que os termos termodinâmicos devem ser comparados para casos que envolvem a separação da mesma mistura.
Abstract: Extractive distillation sequences have received special attention from researchers due to the high energy consumption and the low thermodynamic efficiency associated to this process. The thermodynamic efficiency has been simplified in the literature, but in this work it was approached intrinsically, thus the physical meaning of the terms related to efficiency like minimum work, work equivalent, lost work and entropy production were discussed from a physical and mathematical point of view. Process intensification alternatives have been highlighted in the reduction of energy consumption and costs in the distillation processes. Likewise, thermal integration is an alternative to reduce the energy consumption of distillation processes. The conventional extractive distillation sequences with and without thermal integration were approached in this work. They were analyzed from the economic, thermodynamic and energy optimum points of view and the main parameter of analysis was the solvent content. In addition to the high energy consumption and low thermodynamic efficiency, the extractive distillation also include a irreversibility that is reported as responsible for the low thermodynamic efficiency of this process, and this was another point of analysis on the flowcharts studied. The study cases were the azeotropic mixtures formed from ethanol-water and acetone-methanol using ethylene glycol and water as solvents, respectively. The sequences with and without thermal integration were studied considering the proposed procedure and the whole system was analyzed for the economic and thermodynamic terms, also each column (extractive and recovery columns) was separately analyzed for thermodynamic terms, besides the evaluation of the remixing effect. The results show that the configuration with thermal integration is thermodynamically more efficient when compared to the non-integration configuration, moreover the configuration with thermal integration presented lower values of TAC and energy consumption, even when negative values for thermodynamic efficiency are found, and that the thermodynamic terms must be compared to cases involving the separation of the same mixture.
Keywords: Destilação Extrativa.
Integração Térmica.
Eficiência Termodinâmica.
Extractive Distillation.
Thermal Integration.
Thermodynamic Efficiency.
???metadata.dc.subject.cnpq???: Ciências
Engenharia Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/379
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