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- ItemOpen AccessAprimoramento do sistema de destilação extrativa do azeótropo etanol/água utilizando o glicerol, com o auxílio do software DWSIM®(Universidade Federal de São Paulo, 2023-11-24) Scarabichi, Guilherme Dias [UNIFESP]; Martins, Lucas Modesto [UNIFESP]; Concha, Viktor Oswaldo Cárdenas [UNIFESP]; Bahú, Juliana Otavia; http://lattes.cnpq.br/0661599261187131A situação do Brasil após a pandemia do Covid-19 fez com que aumentasse a necessidade de readequação das indústrias, para diminuir os impactos da crise e aproveitar melhor os recursos e a energia. Em paralelo a isso, há um subproduto do processo de produção do biodiesel que é pouco aproveitado: o glicerol. Por último, também é necessário destacar a importância do etanol anidro, que é um componente extremamente importante para diversos tipos de indústria. O objetivo deste estudo é atender a necessidade dos três pontos mencionados acima e aprimorar a eficiência de uma planta de produção de etanol anidro, fazendo uso do glicerol como solvente e da integração energética para otimização do processo. O solvente geralmente utilizado é o etilenoglicol, mas optou-se pelo glicerol por conta de sua menor toxicidade e menor custo. Analisou-se um processo já conhecido, da destilação extrativa da mistura etanol-água, apenas alterando o solvente escolhido para o glicerol. A simulação foi realizada com os softwares livres DWSIM® e ChemSep®. A estratégia testada para otimizar o processo foi o uso das próprias correntes do processo como fontes de energia para pré-aquecer a corrente de alimentação, diminuindo o custo com energia na planta. Após as simulações, obteve-se uma redução de 23,19% em relação ao processo inicial (apenas introduzindo a integração energética); e uma redução de 5,82% em relação ao processo inicial considerando a integração energética com uma otimização de parâmetros. No entanto, o processo com maior redução de energia acaba formando uma vazão de etanol anidro 14,88% menor do que o processo inicial, enquanto o outro forma uma vazão 1,95% maior. Desse modo, cabe analisar qual o processo seria mais rentável. Com essas implementações, possíveis melhorias neste processo poderiam ser utilizadas em mais campos da indústria, trazendo um retorno positivo para a sociedade.
- ItemMetadata onlyEstudo computacional do refino do óleo de xisto: análise das variáveis do processo(Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), 2020-08-21) Marchioli, Willian Alberto Amaro [UNIFESP]; Concha, Viktor Oswaldo Cárdenas [UNIFESP]; Universidade Federal de São PauloIn a world of uncertainty and energy dependence, the search for alternative sources to oil is constant. Oil shale reserves are plentiful and available worldwide. Fuel oil can be extracted from shale, which can be used as a substitute for diesel or kerosene, or can be refined to obtain lighter oils and chemical specialties. The main routes for processing shale oil practiced on an industrial scale are distillation and cracking, processes that have operational limitations due to the physical properties of the oil. Within these routes, sensitivity analysis can be applied to identify the main parameters that affect the process output. This work proposes the use of data mining as a tool for sensitivity analysis automatically. The values used in the data mining stage were taken from the process simulation using the Aspen Plus® software. Using automatic learning methods such as regression tree and linear regression implemented on KNIME software, it was possible to obtain interpretable models that present the order of importance of the parameters of a shale refinement plant at the naphtha stream in output of the process. The contribution of each parameter was validated with the regression coefficients and the branch nodes of regression tree, which indicated that pressure and flow of vapor stream in pre-flash are the most sensible parameters, and it was possible to find the configuration that maximazed the naphta output of the process.
- ItemOpen AccessEstudo do processo de destilação da mistura BTEX via simulação computacional(Universidade Federal de São Paulo, 2021-02-18) Cunha Júnior, Wander da [UNIFESP]; Falleiro, Rafael Mauricio Matricarde [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/7264259801951867O acrônimo BTEX refere-se à mistura dos hidrocarbonetos benzeno, tolueno, etilbenzeno e os isômeros m-, p- e o-xileno. Estas substâncias possuem, individualmente, diversas aplicações industriais e separá-las representa um grande valor comercial. Esta separação ocorre por meio da Operação Unitária da destilação, um processo no qual diferentes frações de uma mistura são obtidas, sendo estas determinadas de acordo com a temperatura de ebulição de cada componente que a constitui. Tratando-se de uma operação com alto grau energético e baixa eficiência termodinâmica, é imprescindível alcançar a máxima separação com o menor gasto de recursos possível. Para alcançar esta meta é preciso um estudo profundo, uma vez que diversas são as variáveis que influenciam neste processo (temperatura, pressão, composição, dimensionamento do equipamento, entre outros). Neste sentido, a simulação computacional tem sido muito utilizada nas últimas décadas, uma vez que permite analisar diferentes situações de um mesmo processo previamente, possibilitando confirmar sua operabilidade e segurança, além de otimizá-lo. Desta forma, este trabalho objetiva estudar o processo de separação da mistura BTEX via destilação por meio da simulação computacional no software Aspen Plus®, visando encontrar a melhor conformação possível para a separação dos componentes. Para tanto, foram analisadas cinco configurações do processo (sequência direta, indireta, direta-indireta, indireta-direta e distribuída) e três parâmetros (taxa de refluxo, pressão no condensador e pressão no refervedor). Após realizar uma comparação das frações de recuperação para cada configuração e parâmetro estudado, concluiu-se que a sequência distribuída, com pressão dos condensadores de 1 bar, queda de pressão de 0,0068 bar por prato teórico e taxas de refluxo 1,3245, 1,5560 e 5,8800 nas colunas 1, 2 e 3, respectivamente, trata-se do processo com melhor separação da mistura. Nesta configuração o processo alcançou purezas de 0,9983 para o benzeno no topo da Coluna 2 (98,66% de recuperação global); 0,9573 e 0,9893 para o tolueno no fundo da Coluna 2 e topo da Coluna 3 respectivamente (99,71% de recuperação global) e 0,7014 e 0,2975 para m-xileno e etilbenzeno no fundo da Coluna 3 (97,89% e 98,86% de recuperação global, respectivamente).
- ItemOpen AccessEstudo do processo de tratamento de água ácida de refinaria utilizando injeção de vapor e solução de hidróxido de sódio(Universidade Federal de São Paulo, 2023-07-06) Gasparini, Felicia Capozzoli [UNIFESP]; Komesu, Andrea [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/2994838292713346; http://lattes.cnpq.br/8796354269409569; Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)A água é um componente utilizado em basicamente todas as etapas do refino de petróleo. Grandes volumes são consumidos diariamente e, pelo contato da água com compostos presentes no petróleo como os benzenos, ácidos orgânicos, hidrocarbonetos, é formada uma corrente conhecida como água ácida, onde os principais componentes são o NH3 e o H2S. A água ácida fenólica possui também concentrações de fenóis, cloretos, cianeto, sais orgânicos e inorgânicos não voláteis em sua composição. Essa água passa pela Unidade de Tratamento de Águas Ácidas (UTAA), para que possa ser reutilizada na refinaria ou descartada no ambiente. Com isso, o objetivo deste trabalho foi estudar diferentes aspectos do processo de tratamento da água ácida, estudando diferentes configurações de torre de separação e de água ácida e a influência da soda cáustica e vapor de água na eficiência do processo e no cumprimento das exigências legais, com o auxílio do software comercial Aspen Plus. No software, foi utilizado o modelo de torre RADFRAC e o modelo termodinâmico escolhido foi o ELECNRTL, por causa das características da água ácida. Foram realizados três estudos analisando a concentração de NH3, H2S e HCN na corrente esgotada e a temperatura de gás de topo, em relação aos limites estabelecidos pela Resolução CONAMA 430/2011. O primeiro estudo comparou três águas ácidas com concentrações diferentes de NH3 e H2S numa configuração de torre específica. Já o segundo estudo, observou a variação da Posição de Entrada da Água Ácida (Pe), a Temperatura da Água Ácida (TAA) e o Número de Pratos da Torre (Np) utilizando injeção de vapor. Por fim, o terceiro estudo analisou a injeção de uma corrente de solução de NaOH, variando sua Temperatura (T_NaOH), sua Concentração (C_NaOH) e sua Posição de Entrada (Pe_NaOH), no sistema de tratamento. No primeiro estudo, foi obtido uma eficiência do processo de praticamente 100% para as três águas ácidas estudadas. No segundo, o Pe = 2, TAA = 100°C e Np=30 foram os dados que mostraram maior separação dos componentes da água ácida e que estavam dentro da legislação. No terceiro e último estudo, a T_NaOH = 100°C obteve concentrações menores de NH3 e H2S na corrente esgotada, porém, fora dos limites estabelecidos pela legislação. Da C_NaOH = 10 mg/l a C = 40 mg/l, foi obtida água esgotada com concentrações dentro da legislação, e o Pe_NaOH = 9 foi o mais eficiente, sendo o único que obteve a corrente esgotada dentro dos limites exigidos. Foi observado que o comportamento da corrente de NaOH foi semelhante ao obtido utilizando vapor, ou seja, com o aumento da temperatura e diminuição da concentração da soda cáustica, melhor era a retirada do NH3 e H2S da água. Portanto, um estudo mais detalhado deve ser realizado para verificar a não concordância dos resultados com a literatura.
- ItemOpen AccessOtimização da destilação da mistura água-acetona via estudo hidrodinâmico dos meios de contato(Universidade Federal de São Paulo, 2019-11-26) Nunes, Thais de Souza [UNIFESP]; Nasser Junior, Roberto [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/3962803585020300; http://lattes.cnpq.br/4826414609882185O acetato de celulose passou a ser utilizado na indústria têxtil para fabricação de fibras sintéticas que, quando processadas, formam um tecido de bastante qualidade e maciez, similarmente à seda. O seu uso industrial requer solubilização em acetona e, consequentemente, recuperação deste solvente a partir de operações unitárias de absorção e destilação. A partir de dados de fotografias realizadas em uma coluna de destilação e, baseado em conceitos termodinâmicos de equilíbrio da mistura binária água-acetona, bem como relações empíricas e métodos computacionais, torna-se possível validar e aprimorar os processos envolvidos na separação da mistura estudada. O presente trabalho buscou otimizar a etapa de destilação, que requer demanda energética significativa, fazendo a transposição de internos, comparando a configuração de pratos com recheios estruturado, mais especificamente o recheio EuroPack 250Y, sendo que está última foi estudada em duas situações distintas. A capacidade para pratos e para o primeiro cenário com recheio estruturado foi mantida, em ambas alcançou-se a composição de 97,6% de acetona no destilado e de 34 ppm de acetona no fundo para a mesma vazão de alimentação. O grande diferencial quando comparadas as duas situações, é que a coluna de recheio apresentou uma redução expressiva no diâmetro de 33%. Entretanto, o ponto negativo é que foi necessário aumentar a razão de refluxo (de 3,82 para 4,59) e a vazão de vapor (de 329,95 kmol/h para 368,67 kmol/h), podendo impactar em custos adicionais. Procurando aprimorar, como a corrente de fundo com quantidade pequena de acetona retorna à destilação, sem maiores prejuízos, foi estabelecido um segundo cenário para a coluna recheada, a fim de diminuir a vazão de vapor requerida. Para tanto aumentou-se o limite do teor de acetona no produto de fundo, estabelecendo composição de 405 ppm. Desse modo, foi observado uma redução significativa de vapor necessário, que passou a ser de 306,36 kmol/h. Já em termos financeiros, estimou-se que tais modificações se convertem em uma economia de aproximadamente R$ 1,1 milhões na construção da coluna e de R$ 500 mil/ano na quantidade de vapor requerido.