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Title: Avaliação do efeito do teor de solvente e da purga na determinação de um procedimento ótimo de partida para um processo de destilação extrativa.
Other Titles: Evaluation of the effect of solvent content and purge in determining an optimal starting procedure for an extractive distillation process.
???metadata.dc.creator???: NUNES, Ícaro Cazé.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: BRITO, Romildo Pereira.
???metadata.dc.contributor.referee1???: VASCONCELOS, Angela Lucínia Urtiga.
???metadata.dc.contributor.referee2???: CORDEIRO, Gardenia Marinho.
Keywords: Destilação Extrativa;Etapa de Partida;Tempo de Purga;Teor de Solvente;Extractive Distillation;Start-up Step;Purge Time;Solvent Content
Issue Date: 2019
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: NUNES, Í. C. Avaliação do efeito do teor de solvente e da purga na determinação de um procedimento ótimo de partida para um processo de destilação extrativa. 2019. 167 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, 2019.
???metadata.dc.description.resumo???: Do ponto de vista operacional, a etapa de partida para um processo de destilação representa uma das operações mais complexas na prática industrial. Dentre os fatores que garantem tamanha complexidade pode-se mencionar o seu comportamento fortemente não-linear associado as restrições de operação, o elevado grau de acoplamento entre as variáveis do processo e a constante presença de tempo morto. Essas características interferem no tempo empreendido para que a unidade comece a operar conforme desejado, resultando na formação de grandes quantidades de produtos fora de especificação, o que torna a operação dispendiosa. Diante desse contexto, o presente trabalho de tese apresenta como objetivo a avaliar os efeitos do teor de solvente na região extrativa como variável de otimização para a etapa de partida. Este trabalho de tese surgiu a partir da observação da literatura técnica especializada, a qual não apresenta relatos de estudos sistemáticos do teor de solvente durante a etapa de partida de sistemas extrativos. Devido à sua importância industrial, a desidratação de misturas aquosas de etanol usando etilenoglicol foi o sistema químico escolhido como estudo de caso. Foram avaliados três teores distintos de solventes: 30, 50 e 70%; a partir dos resultados constatou-se que o aumento do teor de solvente presente na região extrativa provoca uma redução de até 30,84% no consumo de fluido de aquecimento, além de reduzir o tempo empreendido na partida em até 28,65%. A purga é uma operação preventiva que, geralmente, antecede a etapa partida e tem como principal finalidade prevenir a contaminação dos produtos. Apesar da sua importância, este procedimento ainda costuma ser neglicenciado, o que pode vir a proporcionar resultados irrealistas e uma dinâmica pobre. Por isto, este trabalho também avaliou a relação entre o tempo ótimo de inicialização da purga e o seu efeito ao longo da etapa de partida. Verificou-se que o retardamento no tempo de execução da etapa de purga favorece o tempo de partida para a coluna extrativa. No entanto, esse mesmo atraso não favorece o tempo gasto para a coluna de recuperação, contribuindo para um aumento no tempo de partida de forma global. Os resultados também demonstraram que um aumento no tempo para executar a etapa de purga fornece uma redução na quantidade de utilidade de aquecimento de até 1,48% para o sistema. Porém, esse ganho implica em operar fora das condições padrões do equipamento, podendo vir a comprometer não só o equipamento, como também a segurança dos operadores. As simulações foram desenvolvidas através dos softwares Aspen Plus® e Aspen Dynamics®.
Abstract: From the operational point of view, the start-up operation for a distillation process represents one of the most complex operations in industrial practice. Among the factors that guarantee such complexity are the strongly non-linear behavior associated with the operating restrictions, the high degree of coupling between the process variables and the constant presence of dead time. These characteristics interfere with the time taken for the unit to start operating as desired, resulting in the formation of large quantities of non-specification products, which makes the operation costly. In light of this context, the present work aims to evaluate the effect of the solvent content in the extractive region as an optimization variable for the start-up operation. This thesis proposal arose from the observation of the specialized technical literature, which does not present reports of systematic studies of the solvent content during the extractive distillation units startups. Due to its industrial importance, the dehydration of aqueous ethanol mixtures using ethylene glycol was the chemical system chosen as the case study. Three different solvent levels were found: 30, 50 and 70%; based on the results reported, an increase in the solvent content present in extractive region provides a reduction in the amount of heating utility up to 30,84% for the system, besides this increases provides an reduction in the time undertaken to finish the start-up procedure up to 28,65%. Purge is a preventive operation that generally precedes an initial step and is primarily intended to prevent contamination of products. Despite its importance, this aspect is still one of the most serious and negative aspects of the world. For this reason, this work also analyzed the relationship between purge initiation time and its effect throughout the starting step, in order to contribute to a more realistic dynamic approach. It was verified that the increase in the purge step runtime favors the time undertaken for the extractive column. However, this same increase did not favor the time spent for the recovery column, contributing to a greater amount of time spent overall. The results also showed that an increase in time to execute the purging step provides a reduction in the amount of heating utility up to 1,48% for the system. However, this gain implies operating outside the standard equipment conditions, which may compromise not only equipment but also operator safety. The simulations were developed using Aspen Plus® and Aspen Dynamics®.
Keywords: Destilação Extrativa
Etapa de Partida
Tempo de Purga
Teor de Solvente
Extractive Distillation
Start-up Step
Purge Time
Solvent Content
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
Processos Industriais de Engenharia Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7205
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Química.

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