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Title: Intensificação e avaliação de ecoeficiência na separação de acetona e clorofórmio por destilação por pressão variante e destilação extrativa
Authors: Viana, Laíza de Azevedo Veiga
metadata.dc.contributor.advisor: Santos, Lizandro de Sousa
metadata.dc.contributor.advisorco: Prata, Diego Martinez
metadata.dc.contributor.members: Monteiro, Luciane Pimentel Costa
Tôrres, Alexandre Rodrigues
Issue Date: 2020
Citation: VIANA, Laíza de Azevedo Veiga. Intensificação e avaliação de ecoeficiência na separação de acetona e clorofórmio por destilação por pressão variante e destilação extrativa. 2020. 151f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2020.
Abstract: Os problemas ambientais tem orientado a sociedade na busca pelo desenvolvimento sustentável. A ecoeficiência surge como uma forma de mensurar a sustentabilidade nas cadeias produtivas e os ecoindicadores relacionam o desempenho econômico com os impactos ambientais gerados pelos processos industriais. Este trabalho compara, em termos de ecoeficiência, três plantas de separação da mistura azeotrópica acetona-clorofórmio: destilação extrativa utilizando dimetilsulfóxido como solvente, destilação por pressão variante convencional e com integração energética estudadas por Luyben (2013). São analisados três ecoindicadores: consumo de energia, consumo de água e emissões de CO2. A metodologia desenvolvida por Pereira et al. (2014) foi empregada e o Índice Comparativo de Ecoeficiência (ICE) foi calculado. No caminho da preservação dos recursos naturais, a economia de energia por meio de intensificações é uma das principais formas de reduzir o impacto ambiental e elevar os lucros operacionais. Nesse sentido, este trabalho também propõe duas intensificações na destilação extrativa e na destilação por pressão variante já integrada pelo autor. As plantas foram simuladas com o uso do software UniSim Design R 460.1 e os resultados foram utilizados para o cálculo dos ecoindicadores. Os resultados da simulação apresentaram-se satisfatórios com erros percentuais inferiores a 5%. Foi possível projetar duas propostas de intensificação. Os ecoindicadores de consumo de energia e de água indicaram a seguinte ordem de ecoeficiência dos processos: destilação extrativa integrada > extrativa convencional > destilação por pressão variante com duas intensificações > pressão variante com uma intensificação > pressão variante convencional. Em relação às emissões de CO2 a ordem foi ligeiramente diferente: destilação extrativa intensificada > pressão variante com duas intensificações > extrativa convencional > pressão variante com uma intensificação > pressão variante convencional. O Índice Comparativo de Ecoeficiência indicou ordem idêntica àquela apresentada pelos ecoindicadores de consumo de água e energia. Foi realizada uma avaliação econômica dos processos com melhor desempenho ambiental, mostrando que a planta extrativa intensificada apresenta TAC ligeiramente superior à convencional, OPEX 6% inferior e CAPEX 41% superior. Indicando um retorno mais demorado sobre o investimento inicial.
metadata.dc.description.abstractother: The occurrence of environmental issues have been orienting society in the path to sustainable development. The ecoefficiency emerges as a way of measuring productive chains’ sustainability and the ecoindicators relate economic performance with industrial processes’ environmental impacts. This work compares, in terms of ecoefficiency, three separation plants of the acetone-chloroform azeotropic mixture: extractive distillation using Dimethyl Sulfoxide as solvent, conventional pressure-swing distillation and with one heat integration studied by Luyben (2013). Three ecoindicators are analyzed: energy consumption, water consumption, and CO2 emissions. The methodology developed by Pereira et al. (2014) was used and the Ecoefficiency Comparative Index (ECI) was calculated. In the path of preserving natural resources, saving energy through heat integration is one the main ways to reduce environmental impacts and increase profits. This work also proposes two heat integrations: in the extractive distillation and in the pressure-swing distillation already integrated by the author. The plants were simulated using the software UniSim Design R460.1 and the results were used to calculate the ecoindicators. Simulation results were according with expected with deviations below 5%. It was possible to design two proposals for intensification. Ecoindicators of energy and water consumption have indicated the following order of ecoefficiency in the processes: integrated extractive distillation > conventional extractive > pressure-swing distillation with two integrations > pressure-swing with one integration > conventional pressure-swing distillation. Regarding CO2 emissions, the order was slightly different: integrated extractive distillation > pressure-swing with two integrations > conventional extractive distillation > pressure-swing distillation with one integration > conventional pressure-swing. Ecoefficiency Comparative Index indicated an order identical to the one presented by ecoindicators of water and energy consumption. An economic evaluation of the processes with the best environmental performance was carried out, showing that the intensified extractive plant has a total annualized cost (TAC) slightly higher than the conventional one, OPEX 6% lower and CAPEX 41% higher, which indicate a longer return on initial investment.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/17043
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