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http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27323
Title: | Análise energética rigorosa do processo de destilação por mudança de pressão: proposta de novo procedimento de otimização. |
Other Titles: | Rigorous energetic analysis of the distillation process by pressure change: proposal for new optimization procedure. |
???metadata.dc.creator???: | SILVA, Jessica Oliveira da. |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | SILVA, Wagner Brandão. |
???metadata.dc.contributor.referee1???: | SILVA, José Nilton. |
???metadata.dc.contributor.referee2???: | OLIVEIRA, Laercio Gomes. |
Keywords: | Destilação por oscilação da pressão;Equilíbrio fases;Otimização energética;Pressure swing distillation;Phase equilibrium;Energy optimization;Separação de misturas binárias azeotrópicas;Software Aspen PlusTM;Acetona-metanol - mistura |
Issue Date: | 3-Sep-2021 |
Publisher: | Universidade Federal de Campina Grande |
Citation: | SILVA, Jéssica Oliveira da. Análise energética rigorosa do processo de destilação por mudança de pressão: proposta de novo procedimento de otimização. 2021. 75fl. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química), Programa de Pós - Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2022. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27323 |
???metadata.dc.description.resumo???: | Diversos são os tipos de destilação encontrados industrialmente; entretanto, para separação de misturas binárias azeotrópicas destacam-se dois tipos: destilação por mudança de pressão e destilação extrativa. O primeiro é eficaz quando a composição da mistura varia significativamente com a pressão e o segundo quando se é possível utilizar um solvente adequado. A seleção do solvente afeta fortemente o consumo de energia e o investimento de capital devido às diferenças em seletividade, capacidade e ponto de ebulição. O processo de destilação por mudança de pressão acaba ganhando espaço, visto que não é necessário a adição de um terceiro componente para que ocorra a separação, mostrando ser uma excelente alternativa para uso em escala industrial. Porém, para se tornar competitiva com as demais, precisa ocorrer a integração térmica parcial ou total do sistema. Diversas metodologias de otimização são encontradas na literatura. Simuladores comerciais, como Aspen PlusTM, são bastante utilizados como ferramentas para o desenvolvimento de procedimentos sistemáticos para otimização do processo destilação por mudança de pressão. Dentro deste contexto, este trabalho tem como objetivo propor um procedimento de otimização aplicável ao processo destilação por mudança de pressão. A mistura acetona-metanol foi escolhida como estudo de caso e o processo foi simulado utilizando o software Aspen PlusTM. Os resultados obtidos mostram que é fundamental considerar a não idealidade da fase vapor, em função da forte influência sobre o equilíbrio líquido-vapor. Para ambas as configurações, o procedimento de otimização proposto obteve melhor resultado quando comparado aos trabalhos utilizados como referência. Na configuração sem integração térmica, a redução da energia das cargas térmicas totais dos reboilers (Qr total) foi de 13,7 % e 5,8% menor; e para a configuração com integração térmica, a redução da energia das cargas térmicas totais dos reboilers (Qr total) foi de 30,26 % e 4,84% menor respectivamente. |
Abstract: | There are several types of distillation found industrially; however, for the separation of binary azeotropic mixtures, two types stand out: distillation by pressure change and extractive distillation. The first is effective when the composition of the mixture varies significantly with pressure and the second when a suitable solvent can be used. Solvent selection strongly affects energy consumption and capital investment due to differences in selectivity, capacity and boiling point. The distillation process by pressure change ends up gaining space, as it is not necessary to add a third component for separation to occur, proving to be an excellent alternative for use on an industrial scale. However, to become competitive with the others, the partial or total thermal integration of the system needs to occurs. Several optimization methodologies are found in the literature. Commercial simulators such as Aspen PlusTM are widely used as tools for developing systematic procedures for optimizing the distillation process by pressure change. Within this context, this work aims to propose an optimization procedure applicable to the distillation process by pressure change. The acetone-methanol mixture was chosen as a case study and the process was simulated using Aspen PlusTM software. The results obtained show that it is essential to consider the non-ideality of the vapor phase, due to the strong influence on the liquid-vapour balance. For both configurations, the proposed optimization procedure obtained better results when compared to the works used as reference. In the configuration without thermal integration, the energy reduction of the total thermal loads of the reboilers (total Qr) was 13.7% and 5.8% lower; and for the configuration with thermal integration, the energy reduction of the total thermal loads of the reboilers (total Qr) was 30.26% and 4.84% lower, respectively. |
Keywords: | Destilação por oscilação da pressão Equilíbrio fases Otimização energética Pressure swing distillation Phase equilibrium Energy optimization Separação de misturas binárias azeotrópicas Software Aspen PlusTM Acetona-metanol - mistura |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | Engenharia Química |
URI: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27323 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Química |
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JÉSSICA OLIVEIRA DA SILVA – DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2021.pdf | Jéssica Oliveira da Silva - Dissertação (PPGEQ) 2021. | 1.34 MB | Adobe PDF | View/Open |
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