Processo alternativo de destila¸c˜ ao extrativa com MEG

O processo alternativo de destila¸c˜ao extrativa conta com somente uma coluna de destila¸c˜ao que trabalha de maneira semelhante `a coluna extrativa do processo con- vencional, mas a existˆencia da sa´ıda lateral de vapor permite a obten¸c˜ao de solvente puro no fundo da coluna e de vapor d’´agua na sa´ıda lateral, eliminando-se a neces- sidade de uma segunda coluna para recupera¸c˜ao de solvente. O solvente obtido no fundo ´e resfriado e retorna `a coluna. O fluxograma do processo simulado no Hysys est´a representado na Figura 6.8.

Figura 6.8: Fluxograma do processo alternativo de destila¸c˜ao extrativa com MEG.

Verificou-se que quanto menor a temperatura de alimenta¸c˜ao do solvente na coluna, menores s˜ao as perdas de etanol na corrente lateral, `as custas de um aumento no consumo de energia no refervedor da coluna. Alternativamente, quanto menor a

raz˜ao de refluxo da coluna, maior ´e a perda de etanol na corrente lateral e menor ´e o consumo de energia. No entanto, ao se diminuir a raz˜ao de refluxo, as perdas de etanol aumentam mais rapidamente do que diminui o consumo de energia no refervedor, como pode ser visualizado na Figura 6.9 (condi¸c˜oes de simula¸c˜ao: temperatura de alimenta¸c˜ao do solvente de 130°C; posi¸c˜ao de alimenta¸c˜ao: indicadas na Tabela 6.2).

Figura 6.9: Varia¸c˜ao da perda de etanol e do consumo de energia no refervedor em fun¸c˜ao da raz˜ao de refluxo na coluna do processo de destila¸c˜ao extrativa alternativo com MEG.

O consumo de energia e as perdas de etanol foram otimizados em rela¸c˜ao `a posi¸c˜ao de alimenta¸c˜ao de AEHC e de solvente, bem como em rela¸c˜ao `a posi¸c˜ao de sa´ıda da corrente lateral. Na Tabela 6.2 est˜ao apresentadas as caracter´ısticas da simula¸c˜ao otimizada.

Ao se utilizar como especifica¸c˜ao maiores valores para a recupera¸c˜ao de MEG, verificou-se que a recupera¸c˜ao de etanol apresentou valores muito baixos, por exemplo: recupera¸c˜ao de MEG de 99,8 % leva a uma recupera¸c˜ao de etanol de 93,7 %, mantendo- se constantes os outros parˆametros da simula¸c˜ao. Por este motivo foi utilizado o valor de 99,5 % e, sendo assim, 0,5 % do solvente alimentado na coluna ´e perdido na corrente lateral de ´agua.

Tabela 6.2: Parˆametros da simula¸c˜ao do processo alternativo de destila¸c˜ao extrativa com MEG.

Coluna Extrativa

N´umero de pratos 35

Posi¸c˜ao de alimenta¸c˜ao do solvente 32

Posi¸c˜ao de alimenta¸c˜ao do AEHC 14

Posi¸c˜ao da sa´ıda lateral 5

Raz˜ao de refluxo 0,96

Vaz˜ao de solvente (kmol/h) 300

Vaz˜ao de AEHC (kmol/h) 847

Vaz˜ao de AEAC (kmol/h) 723,9

Press˜ao de opera¸c˜ao (kPa) 20

Carga t´ermica do refervedor (kW) 7919

Pureza da ´agua (% mol) 98,8

Temperatura no fundo (°C) 150,3

Especifica¸c˜oes: coluna Extrativa Vaz˜ao de vapor na sa´ıda lateral (kmol/h) 125,6

Recupera¸c˜ao de MEG 0,995

Recupera¸c˜ao de etanola 0,9999

Raz˜ao de refluxo 0,96

Fra¸c˜ao de etanol no AEACa _0,9932

a _{Especifica¸c˜oes utilizadas somente como estimativa}

Considerando-se a utiliza¸c˜ao da vapor saturado a 6 bar como fluido de aque- cimento dos refervedores, esta configura¸c˜ao do processo apresenta consumo de 0,327 kg de vapor/L AEAC. Este processo permite a recupera¸c˜ao de praticamente todo o etanol alimentado, com perdas de somente 9,16.10−6%. As perdas de MEG s˜ao relati- vamente elevadas (0,5 % da vaz˜ao de alimenta¸c˜ao de solvente), sendo que neste processo praticamente 100 % das perdas ocorrem na corrente lateral de ´agua na fase vapor.

Nas Figuras 6.10 a 6.12 est˜ao apresentados os perfis de temperatura e com- posi¸c˜ao para a coluna do processo alternativo de destila¸c˜ao extrativa com MEG.

Figura 6.10: Perfil de temperatura na coluna do processo alternativo de destila¸c˜ao extrativa com MEG.

Figura 6.11: Perfil de composi¸c˜ao na fase vapor na coluna do processo alternativo de destila¸c˜ao extrativa com MEG.

Na Tabela 6.3 ´e mostrada uma compara¸c˜ao entre os dois processos de destila¸c˜ao extrativa com MEG.

Figura 6.12: Perfil de composi¸c˜ao na fase l´ıquida na coluna do processo alternativo de destila¸c˜ao extrativa com MEG.

Tabela 6.3: Compara¸c˜ao entre os dois processos de destila¸c˜ao extrativa com MEG.

Parˆametros Convencional Alternativo

N´umero de colunas 2 1

Carga t´ermica refervedores (kW) 7872 7919

Consumo de vapor a _{0,326 0,327}

Raz˜ao Solvente/Alimenta¸c˜ao 0,31 0,35

Perdas de etanol 8,84.10−6 % 9,16.10−6 %

Perdas de solvente 0,01 % 0,50 %

a _{(kg vapor 6 bar/L AEAC)}

´

E poss´ıvel verificar, ent˜ao, que o processo de destila¸c˜ao extrativa com MEG com apenas uma coluna apresenta consumo de vapor praticamente igual `aquele do processo convencional com duas colunas. No entanto, no caso do processo convencional a primeira coluna (extrativa) opera a press˜ao atmosf´erica, enquanto que no processo alternativo toda coluna opera a baixa press˜ao (20 kPa), o que leva a um consumo adicional de energia para realizar o v´acuo. Al´em disso, as perdas de solvente no processo alternativo s˜ao 50 vezes maiores do que aquelas do processo convencional, e a simula¸c˜ao do processo alternativo ´e mais inst´avel do que aquela do processo convencional, no sentido de que pequenas altera¸c˜oes nas condi¸c˜oes de opera¸c˜ao (como raz˜ao de refluxo, temperatura de alimenta¸c˜ao de solvente, recupera¸c˜ao de MEG) aumentam muito as perdas de etanol na corrente lateral. Sendo assim, dentre as duas op¸c˜oes de processo de

destila¸c˜ao extrativa com MEG aqui apresentadas, o processo convencional parece ser a melhor op¸c˜ao.