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Alternativas (ainda) não convencionais para a destilação industrial

Quimica e Derivados
25 de agosto de 2019
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    A metastilação exige áreas de pratos menores, o que permitiria a redução do peso (e do custo do equipamento). A metastilação impõe um número de pratos teóricos 50% maior, mas com eficiência de prato também maior. Contudo, sua principal atratividade advém da necessidade de vazões internas muito menores que exigem colunas com diâmetros muito menores – se comparados à destilação convencional ou à parastilação – que implicam custos de capital menores.

    Também a chamada microdestilação tem ganhado atenção crescente, mas é, comparada às alternativas anteriores, a que está ainda confinada no campo das possibilidades científicas. Sua atratividade advém do fato de que miniaturizar um processo de separação tem a vantagem de melhorar o desempenho da transferência de massa pela produção de grandes gradientes e altas relações superfície-volume. No entanto, muitos processos de separação, incluindo a destilação, dependem da transferência de massa através de uma interface gás-líquido, e estabelecer tal interface em microcanais representa um desafio significativo. Em escalas micrométricas, a importância da força de gravidade é reduzida pelas forças de superfície. Portanto, a destilação em microescalas requer o uso de novos projetos de coluna e materiais de enchimento. Entretanto, à medida que o tamanho característico diminui, a perda de calor aumenta em importância, e a operação eficiente de sistemas de microdestilação depende do balanço de energia avaliado adequadamente e da estratégia de compensação de temperatura corretamente planejada.

    Química e Derivados - Figura 3: Esquema das colunas de (a) parastilação e (b) metastilação (adaptado de Meirelles et al., 2017)

    As aplicações mais usuais de microdestilação estão em química analítica. Analisar teor de cianeto em amostras de solo, ou caracterizar completamente os componentes de aroma de uma variedade de uva. Mas há outro tipo de aplicação em microplantas químicas. A literatura descreve microplanta para produção 80 a 120 mg de diferentes tipo de carbamato por dia. A planta inclui evidentemente uma etapa de microdestilação.

    Outro exemplo é a produção offshore de metanol a partir da reforma de gás natural em uma miniplanta (Tonkovich et al., 2008), na qual o metanol obtido depois da microdestilação em 20 estágios tinha 95% de pureza. Neste caso, a altura equivalente a um estágio de equilíbrio (HETP) foi 0,83 cm (Figura 4). A capacidade da coluna era de 43 kg de metanol por hora. Utilizando este sistema, os autores projetaram uma planta offshore para produção de mil toneladas diárias que ocuparia uma área total de 15 por 18 metros. A seção de destilação requereria uma área de 3,9 por 12 metros, com 1 m de altura.

    É importante ressaltar mais uma vez para o leitor que, em 2019, a coluna com parede divisória, a parastilação e a metastilação são alternativas disponíveis às indústrias químicas. A modelagem de colunas DWC utilizando simuladores comerciais está fartamente documentada a uma googlada de distância. A modelagem da parastilação e da metastilação no trabalho de Meirelles et al. (2017) citado aqui foi feita utilizando o tradicionalíssimo método de McCabe-Thiele. No momento em que se fala em diminuir o custo do gás natural para reindustrializar o Brasil, vale a pena pensar fora da caixa para, no próximo ciclo de investimento, utilizar tecnologia que garanta reduções adicionais no custo de energia.

    Química e Derivados - Figura 4: Esquema de microdestilação de metanol (adaptado de Tonkovich et al., 2008). O filme líquido tem 0,178 mm e a seção de vapor uma largura de 1,35 mm.


    Eventos ABEQ

    PSE-BR 2019:

    Ocorreu entre os dias 20 e 22 de maio deste ano na COPPE no Rio de Janeiro o I Congresso Brasileiro em Engenharia de Sistemas em Processos (PSE-BR 2019). Organizado pela Seção Temática em Engenharia de Sistemas em Processos (PSE) da Associação Brasileira de Engenharia Química (ABEQ) congresso bianual PSE-BR visa congregar estudantes e profissionais da área de PSE no Brasil.

    O PSE-BR2019 dividiu-se em dez áreas temáticas: Modelagem e Simulação de Processos; Otimização de Processos; Síntese e Projeto de Processos; Integração e Intensificação de Processos; Controle e Instrumentação de Processos; Tratamento de Dados e Aprendizado de Máquina; Planejamento e Programação da Produção; Modelagem Molecular e Projeto de Produto; Detecção e diagnostico de falhas; Aplicações Industriais de Ferramentas de PSE.

    Foram ministrados minicursos de diversas ferramentas – EMSO, IISE (simulador de processos online disponível aos associados ABEQ), GAMS, Aspen Plus, e Python. As palestras plenárias trataram dos rumos da aplicação de inteligência artificial em PSE, e aplicações para a Indústria 4.0 de Otimização Robusta Adaptativa baseada em Dados. Outras palestras varreram uma ampla gama de temas, da utilização de PSE para preencher as lacunas da economia de baixo carbono à modelagem molecular, passando por controle, síntese e otimização de processos.



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