Produção de álcool isoamílico integrada à produção de etanol hidratado: otimização, integração energética e avaliação econômica do processo = Isoamyl alcohol production integrated with hydrous ethanol production: otimization, heat integration and economic evaluation

Autor(es)

Magno José Oliveira

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de Alimentos
• Data de defesa: 2017-09-15

Membros da banca

Eduardo Augusto Caldas Batista; Adriano Pinto Mariano; Fábio de Ávila Rodrigues; Juliana Queiroz Albarelli; Roney Alves da Rocha

• Orientador: Eduardo Augusto Caldas Batista

Resumo

O etanol produzido a partir da cana-de-açúcar constitui uma das melhores alternativas para a manufatura de biocombustíveis para o Brasil. A demanda energética e melhor aproveitamento de subprodutos são áreas com grandes potenciais de melhorias para tornar o processo de produção de etanol ainda mais rentável. O setor sucroalcooleiro brasileiro apresenta aumentos sucessivos de produção de etanol. Essa ampliação da produção de etanol permitirá usos mais rentáveis de subprodutos como o óleo fúsel, que é uma mistura de vários alcoóis tais como isobutanol, etanol, propanol e, principalmente, o álcool isoamílico. Esses alcoóis podem ser aplicados em indústrias de alimentos, de tintas e vernizes, de plastificantes e de perfumaria. No entanto, o óleo fúsel não tem sido devidamente aproveitado pelas usinas. No campo da energia, o desenvolvimento de tecnologias de destilação com maior eficiência é profícuo, uma vez que essa etapa é responsável por parte considerável dos custos de utilidades e de investimentos da produção de etanol. Diante destas circunstâncias, o presente trabalho tem como objetivo investigar processos que aumentem a economicidade e sustentabilidade da produção de etanol através da redução dos custos de utilidades e de equipamentos da destilação de etanol ou por meio da manufatura de produtos com maior valor agregado. Com a premissa de serem processos com relativa facilidade de aplicação, os seguintes processos são investigados: Produção de álcool isoamílico integrada à produção de etanol; utilização de colunas de elevada eficiência energética para separações multicomponentes (coluna com parede dividida e colunas de múltiplo efeito); otimização da demanda energética do processo convencional de destilação de etanol; destilalação de óleo fúsel para produção de etanol, álcool isoamílico e butanol. A produção de álcool isoamílico integrada à destilação de etanol permite aumentar a recuperação de etanol e produzir, a partir do óleo fúsel, uma mistura de elevada pureza de álcool isoamílico e seu isômero álcool amílico ativo. A integração energética com colunas de múltiplo efeito para o processo de produção integrada de etanol e álcool isoamílico, no entanto, não se mostrou uma alternativa viável economicamente, pois pequenas diferenças de temperatura para transferência de calor entre as colunas foram obtidas. A fim de um maior aproveitamento de outros constituintes do óleo fúsel, a configuração autônoma para recuperação de butanol, álcool isoamílico e etanol a partir do óleo fúsel apresentou elevadas purezas e recuperações desses componentes em um processo isento de solventes que emprega apenas colunas de destilação convencionais e decantadores. Outra importante contribuição desta tese é a otimização dos custos energéticos da destilação industrial de etanol em função da composição da flegma. As condições ótimas encontradas permitem uma economia na demanda de energia de cerca de 15 % em algumas usinas de etanol já em funcionamento, apenas pelo controle da composição da flegma. O processo de produção de etanol hidratado utilizando colunas com parede dividida (DWC) apresenta menores custos de utilidades (redução da demanda de energia de 21 %) e economia de investimento em equipamentos de aproximadamente 15 % comparado com o arranjo convencional da destilação industrial de etanol (AU)

• Processo FAPESP: 13/09432-0 - Produção de álcool isoamílico integrada à produção de etanol hidratado: otimização, integração energética, avaliação econômica e controle do processo
• Beneficiário: Magno José de Oliveira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto