Projeto Conceitual da Separação do Biobutanol Produzido por Via Alcoolquímica em Hidroxiapatita

• Processo: 09/04002-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2009
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2009
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Rubens Maciel Filho
• Beneficiário: Alexandre Miguel de Oliveira Belon
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Reatores químicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: oxidação do etanol | Produção de Butanol | Reações de Oxidação | Reatores Químicos | Engenharia Química

Resumo

A utilização de rotas verdes para obtenção de químicos é hoje uma área de grande interesse mundial. A necessidade de se desenvolver e estudar processos químicos que sejam, em sua integridade, independentes da via petroquímica são prementes. O butanol, utilizado como solvente, peça-chave na produção de ácido acrílico e de diversos ésteres e potencial combustível com capacidades similares às da gasolina, pode ser produzido por via alcoolquímica com boa seletividade. A literatura aponta a hidroxiapatita como um catalisador interessante para conduzir a conversão de etanol em n-butanol, com uma seletividade de 76,3% em 300 ºC. Entretanto, uma série de subprodutos é encontrada, os quais devem ser separados do n-butanol de modo economicamente atrativo para que a produção de biobutanol pela via alcoolquímica se consolide. Adicionalmente, para aumentar a convecção térmica no reator catalítico, o bioetanol deve ser alimentado com nitrogênio (inerte), o que vem a incrementar a dificuldade de se definir adequadamente o processo de separação de modo econômico. Nesse sentido, esse projeto objetiva propor uma unidade econômica e flexível de separação para o processo de obtenção de n-butanol a partir de bioetanol com hidroxiapatita como catalisador. A flexibilidade é requerida pelas diferentes composições da corrente efluente do reator, em diferentes condições operacionais de processo. A melhor configuração do processo de separação, resguardada a flexibilidade, será definida em termos de minimização dos custos de separação. Para desenvolvimento do projeto, utilizar-se-á de modelagem já desenvolvida para o reator (em programação Fortran) e de simulador comercial (Aspen) para simular a etapa de separação da corrente de produtos em diferentes cenários de produção e arranjamentos da planta. Visto que a modelagem do processo é não-linear e no intuito de escapar de ótimos locais, algoritmos de otimização estocásticos serão utilizados na busca da configuração e condições operacionais que garantam alta conversão de etanol e alta seletividade a n-butanol. Os algoritmos estocásticos utilizados serão Algoritmo Genético, Enxame de Partícula e Colônia de Formigas.