SIMULATION AND INTENSIFICATION OF BIODIESEL PRODUCTION PLANTS THROUGH HOMOGENEOUS AND HETEROGENEOUS CATALYSIS

• Autor(a) principal: CRISTIANE LEAL
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
• Texto Completo: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=55201@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=55201@2

O biodiesel é um biocombustível produzido tipicamente a partir da transesterificação e/ou esterificação, de óleos vegetais (ex. soja e dendê) que é constituído por diferentes tipos de ácidos graxos como, por exemplo, ácido oleico, linoleico, linolênico em composições distintas. Todavia, entre os artigos encontrados na literatura que abordam simulações e intensificação de processos industriais na produção do biodiesel, a composição química do óleo é simplificada, reduzindo-se ao triglicerídeo de maior concentração. A fim de analisar a intensificação do processo de obtenção de biodiesel, a partir do óleo de soja, utilizando destilação reativa, inicialmente, foi realizado a comparação das propriedades do biodiesel, como densidade, viscosidade e composição, produzido via catálise homogênea e heterogênea, considerando-se a composição química total do óleo de soja e considerando apenas o triglicerídeo majoritário, composto por uma molécula de ácido oleio e duas de ácido linoleico. A análise confirmou que não há alteração significativa nos resultados em substituir a composição do biodiesel por uma fração única de triglicerídeos, devido à proximidade de propriedades físico-químicas. Visto isto, o desenvolvimento da simulação e intensificação do processo foi desenvolvido a partir do componente majoritário no óleo de soja. Considerando o déficit de informações completas relacionando os estudos de composição, destilação reativa, integração energética e avaliação econômica, a tese complementa uma metodologia para simular a produção do biodiesel via catálise homogênea e heterogênea, utilizando a destilação reativa (DR), integração energética e considerando a viabilidade financeira de todos os fluxogramas estudados. Nas simulações desenvolvidas resultaram um melhor aproveitamento da energia presente nos correntes quentes disponíveis, e assim reduzindo-se o investimento em utilidades. Concluiu-se que ao empregar a destilação reativa, para catálise homogênea e heterogênea, há energia a ser economizada, em torno de 30 a 48 por cento, ou seja, há disponibilidade de modificação no processo para que ocorra um melhor aproveitamento e economia de energia. A partir disto, empregou-se a integração energética, utilizando o sistema de reaproveitamento energético, obtendo um melhor cenário para o estudo energético proporcionando uma economia de 70 por cento e 65,8 por cento de energia nos processos homogêneo e heterogêneo, respectivamente. Quanto à viabilidade econômica, considerou-se a capacidade do processo com vida útil de 15 anos e as simulações indicaram rendimentos positivos e sugere-se serem viáveis economicamente. Porém, ao empregar a destilação reativa com intensificação do processo, a redução de gastos energéticos e financeiros com o catalisador heterogêneo se mostrou ser a melhor opção energeticamente e economicamente. Comparando o sistema com gastos, o inicial homogêneo, com o econômico, dito anteriormente, a economia de energia das utilidades foi em torno de 80 por cento e a diferença no valor presente líquido (VPL) de 744.089,84 de dólares. O resultado mostrou que o investimento em mais trocadores de calor de correntes de processo somados à redução de equipamentos da via por catalise heterogênea permitiu alcançar uma relação de custo alternativa mais atraente que o processo tradicional via catálise homogênea ainda que o custo do catalisador seja maior no caso heterogêneo.