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Title: Obtenção de etanol anidro via destilação extrativa: simulação e otimização.
Other Titles: Obtaining anhydrous ethanol via extractive distillation: simulation and optimization.
???metadata.dc.creator???: FIGUEIRÊDO, Marcella Feitosa de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: BRITO, Romildo Pereira.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: VASCONCELOS, Luis Gonzaga Sales.
???metadata.dc.contributor.referee1???: ARAÚJO, Antonio Carlos Brandão de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: SILVA, Vimário Simões.
Keywords: Álcool Anidro;Destilação Extrativa;Azeótropo Homogêneo;Etileno Glicol;Anhydrous Alcohol;Extractive Distillation;Homogeneous Azeotrope;Ethylene Glycol
Issue Date: 22-Oct-2009
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: FIGUEIRÊDO, M. F. de. Obtenção de etanol anidro via destilação extrativa: simulação e otimização. 2009. 64 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, 2009.
???metadata.dc.description.resumo???: Este projeto tem como objetivo geral realizar um estudo com foco na simulação e otimização do processo de obtenção do álcool anidro através da destilação extrativa. O sistema objeto de estudo será constituído por etanol(1)/água(2), o qual forma um azeótropo homogêneo, com teor de etanol igual a 89,0% molar, correspondente a 95,6% massa, à 78,15°C. O etileno glicol foi escolhido como solvente para o sistema em estudo, com o qual não forma azeótropos adicionais na coluna de destilação extrativa. Os objetivos específicos deste trabalho são a simulação no estado estacionário, utilizando como ferramenta o simulador comercial Aspen Plus™, versão 20.0; análise de sensibilidade de variáveis de projeto e operação do processo de destilação extrativa e otimização do processo. O processo de destilação extrativa simulado é semelhante ao observado em algumas indústrias de produção de etanol anidro, que utilizam este mesmo processo de separação. A coluna de destilação extrativa tem como finalidade produzir o etanol anidro, como produto de topo, numa composição molar de 99,5%, em função da mistura azeotrópica original etanol(1)/água(2) que apresenta composição molar de 85% de etanol hidratado. Na coluna de recuperação é obtida a separação entre a água e o solvente, onde o produto de base é refrigerado e reciclado à coluna extrativa. As variáveis estudadas na análise de sensibilidade foram: Razão de refluxo da coluna extrativa; Posição da alimentação do solvente; Posição de alimentação do azeótropo; Vazão molar de alimentação do solvente; Vazão molar de destilado; Temperatura da alimentação do solvente; Temperatura da alimentação do azeótropo. Em seguida, efetuou-se a otimização não seqüencial em cada coluna, avaliando em conjunto todas as variáveis de decisão, em busca do ponto ótimo. Finalmente, realizou-se a simulação seqüencial da configuração convencional. Embora o número de trabalhos envolvendo otimização de colunas de destilação extrativa seja elevado, na pesquisa bibliográfica realizada não foi encontrada nenhuma publicação que utilizasse este tipo de procedimento de otimização. Os estudos são feitos correlacionando no máximo duas variáveis de decisão. Houve uma redução de 9,00% na carga térmica do refervedor da coluna extrativa, enquanto que na coluna de recuperação houve uma redução de 22,20%.
Abstract: This work has as main objective to carry out a study with the focus on the simulation and optimization of the process of acquisition of alcohol anhydrous through extractive distillation. The study system for this work will be composed by ethanol(1)/water(2), which forms a homogeneous azeotropic, with the amount of etanol equal to 89.0% molar, corresponding to 95.6% mass, in 78.15°C. Ethylene glycol was chosen as solvent for the system in study because it does not form additional azeotropes in the extractive distillation column. The specific objectives of this work are the simulation in the stationary stage using the commercial Aspen Plus™ simulator (version 20.0) as tool; analysis of sensitivity of project variables and operation of the extractive distillation and optimization of the process. The simulated extractive distillation process is similar to the ones verified in some industries that produce anhydride ethanol, which use this exactly same separation process. The purpose of the extractive distillation column is to produce anhydride ethanol as top product in a molar composition of 99.5%, due to the original azeotropic mixture ethanol (1)/water (2) which presents molar composition of 85% of hydrated ethanol. In the recovery column, the separation between the water and the solvent is obtained, where the base product is cooled and recycled to the extractive column. The studied variables in the sensitivity analysis were: reflux ratio of the extractive column; separation agent feeding stage; azeotropic mixture feeding stage; molar outflow of solvent feeding; distilled molar outflow; feeding solvent temperature; azeotropic feeding mixture temperature. After that, a non sequential optimization was carried out in each column, evaluating all the decision variables, looking for the ideal point. Finally, a sequential simulation of the conventional configuration was made. Although the number of studies involving optimization of columns of extractive distillation is high, no publications were found using this type of optimization procedure during this bibliographical research. The studies are being made correlating in a maximum of 2 decision variables. There was reduction of 9.00% in the thermal load of the extractive column reboiler, whereas in the recovery column it was verified a 22.20% reduction.
Keywords: Álcool Anidro
Destilação Extrativa
Azeótropo Homogêneo
Etileno Glicol
Anhydrous Alcohol
Extractive Distillation
Homogeneous Azeotrope
Ethylene Glycol
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/5249
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Química

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