Modelagem e simulação de uma planta de destilação reativa para a produção de biodiesel

Autor(es)

Carlos Mario García Santander

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2010-07-28

Membros da banca

Maria Regina Wolf Maciel; Galo Carrillo Le Roux; César Benedito Batistella

• Orientador: Maria Regina Wolf Maciel

Resumo

Neste trabalho, foi estudado o processo de destilação reativa para produção de biodiesel usando óleo de mamona e óleo de soja como matérias primas. Simulações do processo utilizando o simulador comercial Aspen plus® em conjunto com técnicas de planejamentos fatoriais permitiram encontrar as condições de operação que irão produzir a maior quantidade de biodiesel. Inicialmente, foi realizada a caracterização dos óleos vegetais e os biodieseis por meio de compostos representativos das misturas que os compõem no simulador. Para isto, foram realizadas medições experimentais de algumas propriedades dos compostos em estudo. As simulações foram efetuadas utilizando o modelo termodinâmico NRTL com os parâmetros de interação faltantes na base de dados do simulador estimados pelo método UNIFAC. O modelo cinético empregado no caso da mamona foi o publicado por de Lima da Silva (2008). Dado que na literatura não se encontram reportados parâmetros cinéticos da transesterificação do óleo de soja com etanol, neste trabalho, esses parâmetros foram determinados e utilizados nas simulações. Para o sistema de produção de biodiesel de mamona, inicialmente foi desenvolvido um planejamento fatorial 24 com o objetivo de analisar o efeito das variáveis: vazão de alimentação de óleo (vo), relação molar álcool: óleo (rm), razão de refluxo (rf) e relação molar entre o destilado/alimentação com base no etanol (d:f) sobre o rendimento do processo e ao mesmo tempo obter um modelo que representasse de forma adequada o comportamento do sistema. Em seguida, foi utilizada a metodologia da máxima inclinação para determinar de forma rápida e simples a região que irá maximizar a produção de biodiesel. Finalmente, com base nos resultados obtidos no item anterior, foi desenvolvido um novo planejamento 24 para encontrar a melhor combinação das variáveis que permita se obter a maior produção de biodiesel. Estudos de sensibilidade foram realizados para suportar os resultados obtidos dos planejamentos. Para o estudo do sistema de produção envolvendo óleo de soja, seguiu-se a mesma metodologia exposta para o óleo de mamona, com a diferença de que os planejamentos foram 23. Os resultados obtidos com os dois óleos, mostram que é possível obter altos rendimentos no processo utilizando uma baixa relação molar etanol:óleo e uma planta mais compacta. Adicionalmente, foram introduzidos nas simulações valores de eficiência por estágio e por componente calculados usando a equação de Barros e Wolf, verificando que a eficiência não tem efeito representativo no desempenho do processo. Foi realizada também a simulação de uma coluna de destilação com recheio para produção de biodiesel. As condições de operação da simulação foram tomadas de um estudo experimental realizado pelo grupo de pesquisa em biodiesel do laboratório LDPS (Laboratório de Desenvolvimento de Processos de Separação), o qual se encontra reportado nesta dissertação (AU)

• Processo FAPESP: 07/06851-1 - Modelagem e simulação de uma planta de destilação reativa para a produção de biodiesel
• Beneficiário: Carlos Mario García Santander
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado