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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36214
Tipo: | TCC |
Título: | SIMULAÇÃO DA DESTILAÇÃO EXTRATIVA PARA PRODUÇÃO DE ETANOL ANIDRO: INFLUÊNCIA DO TEOR DO LÍQUIDO IÔNICO [EMIM][BF₄] EM MISTURA COM ETILENOGLICOL SOBRE O DESEMPENHO ENERGÉTICO DO PROCESSO |
Autor(es): | SILVA, ANA BEATRIZ DA |
Primeiro Orientador: | VASCONCELOS, ANGELA LUCÍNIA URTIGA |
Resumo: | O etanol anidro é um produto estratégico para os setores energético e químico, mas sua obtenção em alta pureza é dificultada pela presença do azeótropo etanol–água, que inviabiliza a separação por destilação convencional. Entre as alternativas empregadas, a destilação extrativa se destaca, sobretudo pelo uso de solventes que modificam o equilíbrio líquido-vapor. Nesse contexto, líquidos iônicos vêm sendo estudados como substitutos mais sustentáveis aos solventes tradicionais, como o etilenoglicol (EG). Este trabalho teve como objetivo a simulação e a avaliação da destilação extrativa do sistema etanol–água utilizando como solventes o etilenoglicol (EG) e o líquido iônico 1-etil-3-metilimidazólio tetrafluoroborato ([EMIM][BF₄]). Para isso, foi desenvolvido no Aspen Plus um fluxograma representando o processo industrial, adotando o modelo termodinâmico NRTL para cálculo de equilíbrio líquido-vapor. Diferentes proporções de [EMIM][BF₄] e EG foram analisadas, avaliando-se sua influência sobre a pureza do etanol anidro, as cargas térmicas dos refervedores e condensadores, e o consumo específico de energia (SEC). Os resultados mostraram que a pureza do etanol no topo da coluna se manteve na faixa de 0,995 até cerca de 40% de [EMIM][BF₄], condição considerada ótima. Nessa faixa, observou-se redução máxima da carga total dos refervedores para aproximadamente 63,2 kW e menor valor de SEC, 0,682 kWh/kg, indicando ganhos energéticos relevantes em comparação aos casos com menor quantidade de líquido iônico. Em concentrações mais elevadas, acima de 50% de LI, verificou-se redução da especificação de pureza (queda para ≈0,994) e aumento do consumo energético global, comprometendo a viabilidade do processo. Conclui-se que o uso combinado de EG e [EMIM][BF₄] pode melhorar a eficiência energética da destilação extrativa, sendo o cenário de 40% de IL e 60% de EG o mais promissor, por aliar menor consumo energético à manutenção da qualidade do produto. O estudo também evidencia o potencial dos líquidos iônicos como solventes alternativos, embora análises econômicas e ambientais adicionais sejam necessárias para validação em escala industrial |
Abstract: | Anhydrous ethanol is a strategic product for the energy and chemical sectors, but obtaining it in high purity is hampered by the presence of the ethanol-water azeotrope, which makes separation by conventional distillation impossible. Among the alternatives employed, extractive distillation stands out, particularly due to the use of solvents that modify the vaporliquid equilibrium. In this context, ionic liquids have been studied as more sustainable replacements for traditional solvents, such as ethylene glycol (EG). This work aimed to simulate and evaluate the extractive distillation of the ethanol-water system using ethylene glycol (EG) and the ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([EMIM][BF₄]) as solvents. To this end, a flowchart representing the industrial process was developed in Aspen Plus, adopting the NRTL thermodynamic model to calculate vapor-liquid equilibrium. Different proportions of [EMIM][BF₄] and EG were analyzed, evaluating their influence on anhydrous ethanol purity, reboiler and condenser thermal loads, and specific energy consumption (SEC). The results showed that ethanol purity at the top of the column remained in the range of 0.995 up to approximately 40% [EMIM][BF₄], a condition considered optimal. In this range, a maximum reduction in the total reboiler load to approximately 63.2 kW and a lower SEC value of 0.682 kWh/kg were observed, indicating significant energy gains compared to cases with a lower amount of ionic liquid. At higher concentrations, above 50% IL, a purity reduction specification (decrease to ≈0.994) and an increase in overall energy consumption were observed, compromising the process viability. It is concluded that the combined use of EG and [EMIM][BF₄] can improve the energy efficiency of extractive distillation, with the 40% IL and 60% EG scenario being the most promising, as it combines lower energy consumption with maintained product quality. The study also highlights the potential of ionic liquids as alternative entrainers, although additional economic and environmental analyses are needed for industrialscale validation. |
Palavras-chave: | Etanol anidro Destilação extrativa Líquidos iônicos Etilenoglicol Simulação |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Tecnologia Sucroalcooleira |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36214 |
Data do documento: | 26-Set-2025 |
Aparece nas coleções: | CTDR - TCC - Tecnologia em Produção Sucroalcooleira |
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