Intensificação e avaliação da ecoeficiência do processo de purificação de ácido acético
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
Texto Completo: | https://app.uff.br/riuff/handle/1/15620 |
Resumo: | Neste trabalho são propostas três novas configurações para o processo de purificação de ácido acético por extração e destilação azeotrópica empregando estratégias de intensificação. As novas configurações com recompressão de vapor e destilação de duplo efeito (entre as colunas azeotrópica e de esgotamento lateral e por divisão da coluna azeotrópica) foram projetadas e simuladas no software UniSim Design Suite com base no processo original e em um processo modificado com acoplamento térmico, visando principalmente a redução do consumo de água e energia. Os processos de referência e as propostas de intensificação foram avaliadas mediante a metodologia do Índice Comparativo de Ecoeficiência utilizando-se dez indicadores, nomeadamente emissões de dióxido de carbono, consumo de água, potencial de toxicidade terrestre, potencial de toxicidade aquática, potencial de acidificação, potencial de toxicidade humana por exposição, custos de capital, custo específico de energia, custo específico de água e fração de custos de efluentes líquidos. Os resultados demonstraram que as estratégias de intensificação são de 33,6 a 67,2% mais ecoeficientes do que o processo original. A configuração com destilação de duplo efeito entre as colunas azeotrópica e de esgotamento lateral e o processo com acoplamento térmico apresentaram ganhos em ecoeficiência similares de 48,5% e 46,4%, respectivamente, enquanto a destilação de duplo efeito por divisão da coluna azeotrópica apresentou um ganho de apenas 33,6%, o menor aumento em ecoeficiência dentre as estratégias avaliadas. A configuração com recompressão de vapor destacou-se como a melhor alternativa, sendo 67,2% mais ecoeficiente do que o processo original devido principalmente às reduções de 75,2% e 81,4% nos consumos de água e energia, respectivamente, ao mesmo tempo em que os custos de capital são elevados em apenas 1,4% |
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Os processos de referência e as propostas de intensificação foram avaliadas mediante a metodologia do Índice Comparativo de Ecoeficiência utilizando-se dez indicadores, nomeadamente emissões de dióxido de carbono, consumo de água, potencial de toxicidade terrestre, potencial de toxicidade aquática, potencial de acidificação, potencial de toxicidade humana por exposição, custos de capital, custo específico de energia, custo específico de água e fração de custos de efluentes líquidos. Os resultados demonstraram que as estratégias de intensificação são de 33,6 a 67,2% mais ecoeficientes do que o processo original. A configuração com destilação de duplo efeito entre as colunas azeotrópica e de esgotamento lateral e o processo com acoplamento térmico apresentaram ganhos em ecoeficiência similares de 48,5% e 46,4%, respectivamente, enquanto a destilação de duplo efeito por divisão da coluna azeotrópica apresentou um ganho de apenas 33,6%, o menor aumento em ecoeficiência dentre as estratégias avaliadas. A configuração com recompressão de vapor destacou-se como a melhor alternativa, sendo 67,2% mais ecoeficiente do que o processo original devido principalmente às reduções de 75,2% e 81,4% nos consumos de água e energia, respectivamente, ao mesmo tempo em que os custos de capital são elevados em apenas 1,4%Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESThis work proposes three novel designs for the acetic acid purification process via extraction and azeotropic distillation which employ intensification strategies. The new process configurations with vapor recompression and double-effect distillation (between the azeotropic column and the side stripper and by dividing the azeotropic column) were designed and simulated in the UniSim Design Suite software based on the original process and a modified one with thermal coupling, mainly for reducing water and energy consumption. The reference processes and the intensified designs were evaluated using the Eco-efficiency Comparison Index method based on ten indicators, namely carbon dioxide emissions, water consumption, terrestrial toxicity potential, aquatic toxicity potential, acidification potential, human toxicity potential via exposure, capital costs, specific energy costs, specific water costs and liquid waste cost fraction. Results showed that the intensified strategies are from 33.6 to 67.2% more ecoefficient than the original process. The double-effect distillation between the azeotropic column and the side stripper and the thermally coupled design presented similar increases in ecoefficiency equal to 48.5% and 46.4%, respectively, while the design using double-effect distillation by dividing the azeotropic column was only 33.6% more eco-efficient, thus being the smallest increase among the evaluated strategies. The vapor recompression design comprised the best alternative, with a 67.2% increase in eco-efficiency compared to the original process, mainly due to the reductions of 75.2% and 81.4% in water and energy consumption, respectively, while also increasing the total capital costs only by 1.4%106 f.Prata, Diego MartinezOurique, Jorge Eduardo da SilvaCâmara, Maurício MeloCaxiano, Igor Nardi2020-10-30T14:18:05Z2020-10-30T14:18:05Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCAXIANO, Igor Nardi. Intensificação e avaliação da ecoeficiência do processo de purificação de ácido acético. 2020. 106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2020.https://app.uff.br/riuff/handle/1/15620Aluno de mestradohttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/CC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2022-12-13T13:29:48Zoai:app.uff.br:1/15620Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202024-08-19T11:17:06.517362Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false |
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Neste trabalho são propostas três novas configurações para o processo de purificação de ácido acético por extração e destilação azeotrópica empregando estratégias de intensificação. As novas configurações com recompressão de vapor e destilação de duplo efeito (entre as colunas azeotrópica e de esgotamento lateral e por divisão da coluna azeotrópica) foram projetadas e simuladas no software UniSim Design Suite com base no processo original e em um processo modificado com acoplamento térmico, visando principalmente a redução do consumo de água e energia. Os processos de referência e as propostas de intensificação foram avaliadas mediante a metodologia do Índice Comparativo de Ecoeficiência utilizando-se dez indicadores, nomeadamente emissões de dióxido de carbono, consumo de água, potencial de toxicidade terrestre, potencial de toxicidade aquática, potencial de acidificação, potencial de toxicidade humana por exposição, custos de capital, custo específico de energia, custo específico de água e fração de custos de efluentes líquidos. Os resultados demonstraram que as estratégias de intensificação são de 33,6 a 67,2% mais ecoeficientes do que o processo original. A configuração com destilação de duplo efeito entre as colunas azeotrópica e de esgotamento lateral e o processo com acoplamento térmico apresentaram ganhos em ecoeficiência similares de 48,5% e 46,4%, respectivamente, enquanto a destilação de duplo efeito por divisão da coluna azeotrópica apresentou um ganho de apenas 33,6%, o menor aumento em ecoeficiência dentre as estratégias avaliadas. A configuração com recompressão de vapor destacou-se como a melhor alternativa, sendo 67,2% mais ecoeficiente do que o processo original devido principalmente às reduções de 75,2% e 81,4% nos consumos de água e energia, respectivamente, ao mesmo tempo em que os custos de capital são elevados em apenas 1,4% |
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