Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fontana, Michelli, 1996-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642027
Resumo: Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Rubens Maciel Filho
id UNICAMP-30_fdb4e067600b51197f76e05624768ff8
oai_identifier_str oai::1166925
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrioComparative evaluation of processes for obtaining hydrated anhydrous bioethanol of the 1st and 2nd generations using the rate-based modelBioetanolDestilaçãoDestilação extrativaDesidratação de etanolSolventesÁgua-etanolEtanol 2GBioethanolDistillationExtractive distillationEthanol dehydrationSolventWater-ethanolEthanol 2GOrientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Rubens Maciel FilhoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: O bioetanol é um dos biocombustíveis automotivos de fonte renovável mais utilizados, com grande potencial para a substituição dos combustíveis fósseis como a gasolina ou também utilização como seu aditivo. Para se obter o bioetanol anidro em pureza de acordo com os parâmetros legais de aplicação como aditivo à gasolina é preciso aplicar processos mais complexos de separação. Isso é necessário, pois a mistura de bioetanol e água forma azeótropo, o que implica na dificuldade de separá-los por meio da destilação convencional. Além disso, os processos convencionais para separação do bioetanol hidratado também devem ser aprimorados para serem operados com alto desempenho. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar os processos de destilação convencional e duplo efeito para produção de bioetanol hidratado de primeira e de segunda gerações e os processos de destilação extrativa e adsorção por peneira molecular para produção de bioetanol anidro. Os processos foram avaliados por meio de simulações pelos modelos de estágios de equilíbrio e de não equilíbrio no simulador Aspen Plus®. As análises focaram na demanda energética dos processos, dimensionamento de equipamentos e, no caso do bioetanol hidratado, também foi avaliada a produção do subproduto vinhaça. Observou-se que o processo de destilação duplo efeito proporciona economia de energia em comparação com a destilação convencional para produção de bioetanol hidratado. Em contrapartida, a destilação duplo efeito demandou colunas com maior diâmetro, o que pode resultar em um custo com equipamentos mais alto. Já no caso da produção de bioetanol anidro, a utilização do solvente eutético profundo ChCl:Ureia (1:2) na destilação extrativa mostrou economia de energia em comparação ao solvente convencional etilenoglicol. Além disso, a operação com ChCl:Ureia (1:2) demandou menor quantidade de solvente no processo do que a operação com etilenoglicol. Comparando-se a destilação extrativa com a adsorção em peneira molecular, percebeu-se que a peneira molecular fornece baixa recuperação do etanol, porém este processo tem a vantagem de não requerer a adição de um solvente, o que pode ser um fator positivo para produção de etanol em aplicações que necessitam de elevado teor de pureza. Com relação aos modelos utilizados, observou-se que as análises conduzidas pelo modelo de estágios de não equilíbrio necessitaram de colunas com mais estágios de destilação do que as colunas avaliadas pelo modelo de estágios de equilíbrio e apresentaram maior consumo energético, o que já era esperado, pois o modelo de não equilíbrio pode fornecer uma predição mais realista das condições do processoAbstract: Bioethanol is one of the most used renewable automotive biofuels from renewable source, with great potential for replacing fossil fuels such as gasoline or also to be used as its additive. To obtain anhydrous bioethanol in purity according to the legal parameters of application as a gasoline additive, it is necessary to apply more complex separation processes. This is necessary, as the mixture of bioethanol and water forms an azeotrope, which implies the difficulty of separating them through conventional distillation. In addition, conventional processes for separating hydrated bioethanol must also be improved to operate with high performance. Thus, the aim of this study was to evaluate the conventional and double effect distillation processes to produce hydrated bioethanol of the first and second generations and the extractive distillation and adsorption processes by molecular sieve to produce anhydrous bioethanol. The processes were evaluated through simulations using the equilibrium and rate-based models in the Aspen Plus® simulator. The analyzes focused on the energy demand of the processes, equipment sizing and, in the case of hydrated bioethanol, the production of the vinasse by-product was also evaluated. It was observed that the double effect distillation process provides energy savings compared to conventional distillation to produce hydrated bioethanol. In contrast, double effect distillation required columns with a larger diameter, which may result in a higher capital cost. In the case of anhydrous bioethanol production, the use of the deep eutectic solvent ChCl:Urea (1:2) in extractive distillation showed energy savings compared to the conventional ethylene glycol solvent. In addition, the operation with ChCl:Urea (1:2) required lower solvent content in the process than the operation with ethylene glycol. Comparing the extractive distillation with the molecular sieve adsorption, it was noticed that the molecular sieve adsorption provides low recovery of ethanol, however this process has the advantage of not requiring the addition of a solvent, which can be a positive factor for production of ethanol in applications that require high purity content. Regarding the models used in the simulations, it was observed that the analyzes conducted by the rate-based model required columns with more distillation stages than the columns evaluated by the equilibrium stage model and presented higher energy demand, which was already expected, since the rate-based model is able to provide a more realistic prediction of the process conditionsMestradoEngenharia QuímicaMestra em Engenharia QuímicaFAPESP2019/24071-0CNPQ131780/2019-0[s.n.]Maciel, Maria Regina Wolf, 1955-Maciel Filho, Rubens, 1958-Martinez, Patrícia Fazzio MartinsJunqueira, Tassia LopesUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFontana, Michelli, 1996-20212021-07-06T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (170 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642027FONTANA, Michelli. Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio. 2021. 1 recurso online (170 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642027. Acesso em: 15 mai. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1166925Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-09-21T14:23:33Zoai::1166925Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-09-21T14:23:33Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio
Comparative evaluation of processes for obtaining hydrated anhydrous bioethanol of the 1st and 2nd generations using the rate-based model
title Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio
spellingShingle Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio
Fontana, Michelli, 1996-
Bioetanol
Destilação
Destilação extrativa
Desidratação de etanol
Solventes
Água-etanol
Etanol 2G
Bioethanol
Distillation
Extractive distillation
Ethanol dehydration
Solvent
Water-ethanol
Ethanol 2G
title_short Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio
title_full Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio
title_fullStr Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio
title_full_unstemmed Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio
title_sort Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio
author Fontana, Michelli, 1996-
author_facet Fontana, Michelli, 1996-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Maciel, Maria Regina Wolf, 1955-
Maciel Filho, Rubens, 1958-
Martinez, Patrícia Fazzio Martins
Junqueira, Tassia Lopes
Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Fontana, Michelli, 1996-
dc.subject.por.fl_str_mv Bioetanol
Destilação
Destilação extrativa
Desidratação de etanol
Solventes
Água-etanol
Etanol 2G
Bioethanol
Distillation
Extractive distillation
Ethanol dehydration
Solvent
Water-ethanol
Ethanol 2G
topic Bioetanol
Destilação
Destilação extrativa
Desidratação de etanol
Solventes
Água-etanol
Etanol 2G
Bioethanol
Distillation
Extractive distillation
Ethanol dehydration
Solvent
Water-ethanol
Ethanol 2G
description Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Rubens Maciel Filho
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021
2021-07-06T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642027
FONTANA, Michelli. Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio. 2021. 1 recurso online (170 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642027. Acesso em: 15 mai. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642027
identifier_str_mv FONTANA, Michelli. Avaliação comparativa de processos para obtenção de bioetanol hidratado e anidro de 1ª e 2ª gerações utilizando a modelagem de estágios de não equilíbrio. 2021. 1 recurso online (170 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642027. Acesso em: 15 mai. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1166925
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online (170 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1799138564007526400

Registros relacionados