Intensificação de Processos

INTENSIFICAÇÃO DE PROCESSOS
Fernando Luiz Pellegrini Pessoa
[email protected]
ISPTEC
MAR, 2015
PROGRAMA
1.Introdução
Engenharia de Processos
Integração de Processos
2 Intensificação de Processos
3. Um método!
4. Ferramentas
5.Exemplos
6.Conclusões
Introdução
Engenharia de Processos
ENGENHARIA DE PROCESSOS
sinergia entre as diversas
áreas
Engenharia Verde
Projeto, comercialização e uso de processos e
produtos
que
são
viáveis
técnica
e
economicamente enquanto minimiza:


Risco à saúde humana e ao ambiente
Geração de poluição na fonte
US EPA, OPPT, Chemical Engineering Branch, Green Engineering Program
Principles of Green Engineering
The Sandestin Declaration on Green Engineering
Principles
Engenharia Verde transforma as disciplinas e práticas
da engenharia para aquelas relacionadas à
sustentabilidade. Engenharia Verde incorpora o
desenvolvimento e implementação de produtos,
processos e sistemas que encontrem os objetivos
custos e técnicos enquanto protege a saúde e bem
estar humano e eleva a proteção como um critério
nas soluções de engenharia.
Green Engineering: Defining the Principles, Engineering Conferences
International, Sandestin, FL, USA, May 17-22, 2003.
ENGENHARIA DE PROCESSOS
INTRODUÇÃO
GIPQ: conjunto de atividades que
incluem
a
concepção,
o
dimensionamento e a avaliação de
desempenho do processo para obtenção
o produto desejado
Integração de Processos
Integração de Processos
INTEGRAÇÃO DE PROCESSOS
métodos gerais e sistemáticos para o projeto de
sistemas de produção integrados, desde
processos individuais até complexos industriais,
com ênfase especial no uso eficiente de energia
e na redução de efeitos ao meio ambiente
INTEGRAÇÃO DE PROCESSOS
E
SUSTENTABILIDADE
O QUE É INTEGRAÇÃO DE PROCESSOS SUSTENTÁVEL
OU VERDE?
Sociedade
Ambiente
Integração de Processos
Sustentável
Síntese
De
Processos
Economia
Análise
de
Processos
El-Halwagi, M. M., “Sustainable Design Through Process Integration: Fundamentals and Applications to Industrial Pollution Prevention,
Resource Conservation, and Profitability Enhancement”, Butterworth-Heinemann Ltd./Elsevier, Oxford, UK (2011)
Intensificação de Processos
Intensificação de Processos (IP)
(1995 - Londres)
1st International Conference on Process Intensification in the Chemical Industry
Estratégia para reduzir de forma dramática o
tamanho da planta química ou equipamento
alcançando uma dada produção
Definição bastante estreita!!!!!!!!!!!
Andrzej I. Stankiewicz, DSM Research/Delft University of Technology Jacob A. Moulijn, Delft University of Technology
January 2000 Chemical Engineering Progress
Consiste no desenvolvimento de novos
aparatos, equipamentos, técnicas e
processos que, comparados com os
utilizados HOJE, espera-se trazer
dramáticas melhorias na manufatura e
processamento,
DIMINUINDO
substancialmente a razão tamanho do
equipamento / capacidade de produção,
consumo de energia ou a produção de
rejeitos,
RESULTANDO
EM
TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS E
MAIS BARATAS.
Resumindo: Qualquer desenvolvimento com
o mesmo nível de produção que leva a uma
TECNOLOGIA mais LIMPA, MENOR
(tamanho),
e
mais
EFICIENTE
ENERGETICAMENTE é
INTENSIFICAÇÃO DE PROCESSOS!
Duas grandes áreas:
• equipamento intensificando o processo: reatores
novos, equipamentos com transferência de
massa-calor; e
• métodos intensificando processos: processos de
separação novos ou híbridos, integração de
reação e separação, trocador de calor, ou
transição de fases (conhecidos como reatores
multi-funcionais), técnicas com fontes de energia
alternativa (luz, ultrassom, etc) e novos métodos
de controle de processos
O comportamento desejado do processo ou de um
equipamento é avaliado pela seu desempenho que é
atendido pela interação dos fenômenos envolvidos
Os objetivos da IP são encontrados com base nos
fenômenos dentro de 4 domínios:
(a)Integração das operações unitárias;
(b)Integração da funções
(c)Integração dos fenômenos
(d)Melhoria do fenômeno em uma dada
operação.
A systematic synthesis and design methodology to achieve process intensification in (bio) chemical processes, Philip Lutzea, Alicia Roman-Martinezb, John
M. Woodleya, Rafiqul Ganib Computers and Chemical Engineering 36 (2012) 189– 207
Por que IP?
Melhorias nos Processos
Operacional
Consumo de
Energia
Funcional
Redução de
Rejeitos
Custo
Operacional
Fenômeno
Projeto de
Processos
Sustentável
Destilação reativa
Integração das Operações
Unitárias
Melhoria na tarefa
Substituição do solvente
INOVAÇÃO
IP?
Melhoria no fenômeno
Aumenta o nível de
complexidade
3/15/2
015
IP com base no FENÔMENO


Comparação com Engenharia
de Produtos [ComputerAided Molecular Design
(CAMD)]
Conceito chave: Operação
no nível mais baixo de
agregação
Flowsheet
Unit
Operations
Molecules
Next Lower
Level of
Aggregation
Mixing
Task
Tasks
Lower Level of
Aggregation
Molecular
Groups
Atoms
C HO
Phenomena
Ideal
Mixing
Reaction
Reaction
Task
2 Phase
Mixing
Separation
Task
Phase
Contact
Phase
Transition
Intensificação de Processos
UM MÉTODO
EP (SP e AP), Integração de Processo e Intensificação de Processos
S1-Need
Identification
S2-Problem & Fobj
Definition
PBS.1-Metric
Definition &
Translation
PBS.2-Process
Analysis
S9-Perform
Equipment Sizing &
Economic Evaluation
PBS.4-Generation of
feasible stages/
flowsheet options
PBS.3-Identification
of desirable tasks &
phenomena
S10-Perform
Envirommental
Impact &
Sustainability
Calculations
PBS.5-Screening of
alternatives
PBS.6-Feasible
flowsheet
optimization
Final flowsheet
inclusive of PI
S3-Product Data
Collecton
S5-Verify that the
flowsheet satifies the
Process Synthesis
Method
ME
TI
ASPEN/PROII
Análise de
Sustentabilidad
um dos
resultados
mais
importante!
Y
S4-Design
Available?
N
S5-Process
Synthesis: MeansEnds Analysis & TI
S6-Generation &
Screening of
Flowsheet
alernatives
S7-Perform
Rigourous
simulation
1.Optimization
2. Heat
Integration
3. Mass
Integration
ME
TI
SustainPro
S8-Sustainability
Analysis
PBS.7-Selection of
best flowsheet
IP – com base
Thermodynamic Insightsno fenômeno
Means-Ends Analysis
Tool
Information 3/15/
2015
Methodology
Screening of technologies
Measurement and modeling of:
Thermodynamic properties
Kinetic properties
Simulation and optimisation
Sizing and economic
evaluation
Process flow diagram
Liquid vapor equilibrium
Kinetic model
Mass and energy balance
Data for sizing
CAPEX/OPEX
Identification of the most
efficient process with an
economic point of view
Ferramentas
PRH 13 - GIPQ
AtHENS
AUTOMATIC HEAT EXCHANGER
NETWORK SYSTEMS
PINCH TECHNOLOGY
WSD
Water Sources Diagram
44,3 t/h
100 ppm
50 t/h
0 ppm
90 t/h
50 t/h
2
D
100 ppm
100 ppm
20 t/h
D
0 ppm
0 ppm
M
20 t/h
1
5,7 t/h
4
40 t/h
0 ppm
20 t/h
5,7 t/h
100 ppm
50 ppm
800 ppm
40 t/h
3
800 ppm
Applicability of WSD
SINGLE CONTAMINANT
Maximum reuse
Flowrate restrictions
Multiples fresh water sources
Process waters sinks
Regeneration with reuse
Regeneration with recicle
MULTIPLES CONTAMINANTS
P + Water
Methodology
P+WATER
for
the
integrated
management of water use in industrial
processes
WSD Application / Generation Scenarios
Industrial Water / Wastewater Reuse
Selection of Scenarios (Decision Making)
P+WATER
Useful for consolidating opportunities for
reuse in industrial process
Applicable to the analysis of several options
Versatile: meets the characteristics
industrial water processes
Integration of technological tools
industrial management
of
facilitate
INDUSTRIAL APPLICATIONS
PETROLEUM REFINERY
PULP AND PAPER INDUSTRIES
FOOD INDUSTRIES (CITRIC JUICE)
TEXTILE INDUSTRIES
PETROCHEMMICAL INDUSTRIES
BIODIESEL INDUSTRIES
CARBON SOURCES DIAGRAM
35
APPLICATION: ENERGETIC PLANNING
WITH CARBON CONSTRAINTS
36
COOLING WATER SOURCES DIAGRAM
37
GLOBAL OPTIMIZATION
38
SPEED OF SOUND
Experimental apparatus
PHASE EQUILIBRIUM
Experimental apparatus for high-pressure
•Visual static synthetic method
PHASE EQUILIBRIUM
Experimental apparatus for high-pressure
•Visual static synthetic method
Single phase
Bubble point
PHASE EQUILIBRIUM
Experimental apparatus for low-pressure
•Fischer VLE-602
•Dynamic equilibrium cell
SUPERCRITICAL EXTRACTION
SUPERCRITICAL BIODIESEL / CORROSION TESTS
•Büchglasuster
•Model Limbo 100 mL
EXPERIMENTAL APPARATUS FOR DETERMINATION
OF PHASE EQUILIBRIA DATA IN HIGH PRESSURES

Visual Method – transiction of phase formation

Acustic Method – transiction of phase is
identified by following the signal of US
Carbon dioxide - decalin
• Ponto de máximo na
curva de ponto de
bolha,
• Região do envelope
com equilíbrio LLV.
160
140
Pressão, bar
120
100
80
40ºC
60
50ºC
40
20
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Fração mássica de CO 2
Ponto de bolha CO2 - C10H18 (60% massa) - T= 40ºC
FL
turvação
FL
P= 70,1 bar
P= 113,4 bar
CO2 - C10H18 (40% massa) - T= 40ºC
Experiment - RAT
Mistura RAT - CO2 (80% massa)
P = 138 bar - T=60ºC
Mistura RAT - CO2 (90% massa)
P = 195 bar - T=60ºC
Acustic Method
Célula de equilíbrio: volume variável – pistão
Parte frontal com paredes planas – TD_US opostos e alinhados
2 Visores de Safiras – visualização e iluminação
Visual e Acustic Methods
Following the US Signal
Sistem as Liquid Phase
Bubble Point
Dióxido de Carbono – Etanol (T=25ºC)
Acústico
70
60
Pressão, bar
50
40
Kordikowsky et al. (1995)
30
Presente estudo (2009) Método Acústico
20
Chiu et al. (2008)
10
Mehl et al., Vapor - Liquid
Equibrium of CO2-Ethanol:
Experimental Measurements
with Acoustic Method and
Thermodynamic Modeling,
Journal of thermodynamics,
2011
0
0
0,25
0,5
0,75
1
Fração molar de CO 2
70
60
Pressão, bar
50
Resultados obtidos simultaneamente
pelas 2 metodologias estão
totalmente de acordo com a literatura
40
Kordikowsky et al. (1995)
30
Presente estudo (2009) Método Visual
20
Chiu et al. (2008)
Visual
10
0
0
0,25
0,5
0,75
Fração molar de CO 2
1
Equipamento e metodologia – OK!!!!
Exemplos
Phase Behavior of biodiesel systems
from ethanol and palm oil
PRH 13
GIPQ
Biodiesel
biodiesel/glycerin
biodiesel/water
Equipments
Equilibrium cell
Thermodynamic Modelling
Parâmetros binários (Aij) estimados
Biodiesel (1) + Glicerina (2) + Etanol (3) + Água (4)
Estimados nas 2 temperaturas
Simulação do equilíbrio
PRH 13
GIPQ
Sustainable Biodiesel Production
Oil?
Methanol
or
Ethanol?
Reação de
Transesterificação
+
Separação
+
Tratamento
Glicerina ou
Glicerol?
Catalisador
PRH 13
GIPQ
Biodiesel
Ácido
Básico
Enzimático ou outro
Fluido Supercrítico
Óleo Vegetal
Metanol
ou
Etanol?
Reação de
Transesterificação
+
Separação
+
Tratamento
Biodiesel
Motores em geral
Autos, avião, navios
Glicerina ou
Glicerol?
Catalisador
Ácido
Básico
Enzimático ou outro
Fluido Supercrítico
Produção de Biodiesel
Óleo Vegetal
Reação de
Transesterificação
+
Separação
+
Tratamento
Biodiesel
Motores em geral
Autos, avião, navios
Glicerina ou
Glicerol?
Etanol
Catalisador
Ácido
Básico
Enzimático ou outro
Fluido Supercrítico
Produção de Biodiesel
Óleo Vegetal
Reação de
Transesterificação
+
Separação
+
Tratamento
Etanol
Biodiesel
Motores em geral
Autos, avião, navios
Glicerol
Catalisador
Ácido
Básico
Enzimático ou outro
Fluido Supercrítico
Produção de Biodiesel
Óleo Vegetal
Reação de
Transesterificação
+
Separação
+
Tratamento
Etanol
Biodiesel
Motores em geral
Autos, avião, navios
Glicerol
Catalisador
Enzimático ou outro
Fluido Supercrítico
Produção de Biodiesel
Óleo Vegetal
Reação de
Transesterificação
+
Separação
+
Tratamento
Etanol
Biodiesel
Motores em geral
Autos, avião, navios
Glicerol
Catalisador
Enzimático ou outro
Fluido Supercrítico
Produção de Biodiesel
Óleo Vegetal
Reação de
Transesterificação
+
Separação
+
Tratamento
Etanol
Biodiesel
Motores em geral
Autos, avião, navios
Glicerol
Catalisador
Enzimático ou outro
Fluido Supercrítico
Outros usos lipase
Produção de Biodiesel
Óleo Vegetal
Reação de
Transesterificação
+
Separação
+
Tratamento
Etanol
Biodiesel
Motores em geral
Autos, avião, navios
Glicerol
Catalisador
Enzimático ou outro
Fluido Supercrítico
Outros usos lipase
Produção de Biodiesel
Óleo Vegetal
Reação de
Transesterificação
+
Separação
+
Tratamento
Etanol
Biodiesel
Motores em geral
Autos, avião, navios
Glicerol
Catalisador
Enzimático ou outro
Fluido Supercrítico
Outros usos lipase
Produção de Biodiesel
FSC
ProdutosNaturais
Óleo Vegetal
Reação de
Transesterificação
+
Separação
+
Tratamento
Etanol
Biodiesel
Motores em geral
Autos, avião, navios
Glicerol
Catalisador
Enzimático ou outro
Fluido Supercrítico
Outros usos lipase
PRH 13
GIPQ
Sustainable BioIndustry of Palm Oil
PRH 13
GIPQ
NO CONVENTIONAL RAW MATERIALS
+ ETHANOL
BIODIESEL
PRH 13
GIPQ
Optimization of biodiesel production
Aggregate value to the product
Utilization of glycerol
Objective
Process that use glycerol as raw material
PRH 13
GIPQ
GreenDiesel
Citric acid
Buthanol
Glycerol
Biossurfactant
1,3-propanodiol
PRH 13
GIPQ
Development of
Integrated Process for
Green Fuels Production
BioIndustry
SCF
Biomass
Ethanol
Natural Products
Transesterification
and
Sterification
+
Separation
+
Treattment
BioOil
Enzymatic and/or
Supercritical Fluids
Other High
Value products
Refined BioOil
Biodiesel
Glycerol
Butanol
Other High
Value products
GREEN DIESEL
Projeto Preliminar de uma
Bioindústria de Mamona
73
Desenvolvimento de um método sistemático para
síntese e análise das possíveis configurações de
uma bioindústria com múltiplos produtos a partir
do óleo de mamona como biomassa.
OBJETIVOS:

Identificar a topologia ótima para a bioindústria de
mamona;

Selecionar o portfólio de produtos e subprodutos mais
lucrativo;

Desenvolver uma ferramenta para análise rápida do
mercado.
74
SÍNTESE DA SUPERESTRUTURA
Definição do Problema
Busca pelo fluxograma ótimo para os processos de conversão do óleo de mamona
refinado no portfólio ótimo dos seguintes produtos:
75
SÍNTESE DA SUPERESTRUTURA
Divisão da Bioindústria
Biodiesel
Unidade de Transesterificação/
Esterificação
Ácido 12-Hidróxi-Esteárico
Óleo de Mamona
Unidade de Hidrogenação
89.5% Ácido Ricinoléico
4.2% Ácido Linoléico
3.0% Ácido Oléico
1.0% Ácido Palmítico
0.7% Ácido Dihidroxiesteárico
0.3% Ácido Linolênico
0.3% Ácido Eicosanóico
Óleo de Mamona Hidrogenado
Ácido Undecilênico
Unidade de Pirólise
Heptaldeído
Unidade de Fusão Alcalina
Glicerol
2-Octanol
Ácido Sebácico
Unidade de Hidrólise
Ácido Ricinoléico
76
I
II
III IV
III-1
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI XII
XIII
XIV
XV
XVI
XVII
XVIII XIX XX
XXI
XXII XXIII XXIV XXV XXVI
XVII XXVIII XXIX
XXX
XXXI XXXII XXXIII
IV-1
V-1
XXXIII-1
III-2
III-3
XII-1
XV-1
XII-2
XV-2
XVI-2
XV-3
XVI-3
XV-4
XVI-4
XIII-1
XIV-1
XII-3
XII-4
XVI-1
XXXIII-2
XVII-1
XII-5
XII-6
XII-7
XII-8
X-1
XXXIII-3
XIII-2
XVI-5
XX-1
XVIII-1
XIX-1
XVIII-2
XIX-2
XX-2
XVIII-3
XIX-3
XX-3
XVIII-4
XIX-4
XX-4
XXI-1
XXII-1
XXIII-1
XXIV-1
XXXIII-4
33 etapas de processo
86 intervalos de processo
XXXIII-5
XVIII-5
I-1
II-1
XVIII-6
XIX-5
XXIV-2
XVIII-7
XVIII-8
XXV-1
XXV-2
XXV-3
XXXIII-6
XXVI-1
XXVII-1
XXXIII-7
XXVI-2
XXV-4
XXV-5
XXXIII-8
XXVIII-1
XXIX-1
XXXI-1
XXVIII-2
XXXIII-9
XXVIII-3
XXIX-2
XXX-1
XXXII-1
XXVIII-4
VI-1
VII-1
VI-2
VIII-1
IX-1
XXVIII-5
XI-1
IX-2
XXXIII-10
77
RESULTADOS
Otimização do problema MILP
4 a 5 segundos no GAMS
Solver CPLEX
Unidade de
Hidrólise
Unidade de
Hidrogenação
• Glicerol
• Ácido Ricinoléico
• Ácido 12-Hidróxi-Esteárico
Unidade de
Pirólise
• Ácido Undecilênico
• Heptaldeído
Unidade de
Fusão
Alcalina
• 2-Octanol
• Ácido Sebácico
78
I
II
III IV
III-1
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI XII
XIII
XIV
XV
XVI
XVII
XVIII XIX XX
XXI
XXII XXIII XXIV XXV XXVI
XVII XXVIII XXIX
XXX
XXXI XXXII XXXIII
IV-1
V-1
XXXIII-1
III-2
III-3
XII-1
XV-1
XII-2
XV-2
XVI-2
XV-3
XVI-3
XV-4
XVI-4
XIII-1
XIV-1
XII-3
XII-4
XVI-1
XXXIII-2
XVII-1
XII-5
XII-6
XII-7
XII-8
X-1
XXXIII-3
XIII-2
XVI-5
XVIII-1
XIX-1
XX-1
XVIII-2
XIX-2
XX-2
XVIII-3
XIX-3
XX-3
XVIII-4
XIX-4
XX-4
XXI-1
XXII-1
XXIII-1
XXIV-1
XXXIII-4
XXXIII-5
XVIII-5
I-1
II-1
XVIII-6
XIX-5
XXIV-2
XVIII-7
XVIII-8
XXXIII-6
XXV-1
XXVI-1
XXV-2
XXV-3
XXVII-1
XXXIII-7
XXVI-2
XXV-4
XXV-5
XXXIII-8
XXVIII-1
XXIX-1
XXXI-1
XXVIII-2
XXXIII-9
XXVIII-3
XXIX-2
XXX-1
XXXII-1
XXVIII-4
VI-1
VII-1
VI-2
VIII-1
IX-1
XXVIII-5
XI-1
IX-2
XXXIII-10
79
RESULTADOS
Derivado mais valioso da bioindústria
Ácido Undecilênico
153% mais caro que o Ácido Sebácico
Solução coerente com os dados de mercado!
Pirólise
Fusão
Alcalina
Hidrogenação
Hidrólise
80
ESTUDO DA REAÇÃO DE
TRANSESTERIFICAÇÃO ENZIMÁTICA
DO ÓLEO DE PALMA E DO COMPORTAMENTO
DAS FASES ENVOLVIDAS
Orientadores:
Shayane Magalhães
Tito L. M. Alves (PEQ/COPPE/UFRJ)
Fernando L. P. Pessoa (EQ/UFRJ)
Descrição do Problema
Introdução
Óleo de Palma
Biodiesel
Etanol
Glicerol
Lipase de C. antarctica
imobilizada em resina
acrílica
Novozym® 435
Descrição do Problema
Introdução
Processo de produção de biodiesel:
de Purificação
Etapa Etapa
de Reação
Transesterificação
Biodiesel
Óleo residual
Álcool residual
Álcool
recuperado
Recuperação
do álcool
Biodiesel
Destilação
Separação
(ELL, decantação)
Óleo residual
Glicerol bruto
Purificação
Glicerol
Objetivo da Tese
Estudar o processo de produção de biodiesel através da etanólise do óleo de
palma via catálise enzimática (lipase de Candida antarctica imobilizada em
resina acrílica, Novozym 435®):
Aquisição de dados de equilíbrio líquido-vapor
Estimar os parâmetros do(s) modelo(s) termodinâmicos
Obtenção de dados conversão do óleo
Estimar parâmetros do modelo cinético
Simulação do processo
Estudo Termodinâmico
Interface
líquido - vapor
Figura adaptada de http://www.learnthermo.com/
Aquisição de Dados ELV
Ebuliômetro tipo Fischer (modelo VLE
602) »
dados P-T-x-y
etanol + etil palmitato
(10 kPa, 14 kPa, 101,3 kPa)
Composição das fases » índice de
refração
Estudo Termodinâmico
Aquisição de Dados ELV
Estudo Termodinâmico
Validação do Equipamento
105
Kojima et al. (1968)
Etanol (1) + Água (2)
P = 101,3 kPa
Temperatura (°C)
100
Este Trabalho
95
90
85
80
75
0
0,2
0,4
0,6
xetanol, yetanol
0,8
1
Estudo Termodinâmico
Modelagem Termodinâmica
Modelagem
Termodinâmica
Dados Experimentais
Dados obtidos no
laboratório
(triplicata)
Literatura
DTU
Pressões baixas
Fase vapor:
Ideal, f = 1
Banco de Dados :
sistemas envolvendo ELV
NRTL
UNIQUAC
UNIFAC
Matlab
Mathcad
Modelo preditivo
Estudo Termodinâmico
Resultados
Ajuste do modelo NRTL para sistema Etanol (1) + Etil palmitato (2) a 10 kPa
300
30,3
225
30,0
Temperatura ( C)
Temperatura ( C)

150
29,7
29,4
75
0
0
0,2
0,4
0,6
x1,y1
0,8
1
29,1
0,9995
1
y1
Estudo Cinético
Fonte: http://labvirtual.eq.uc.pt/
Estudo Cinético
Dados Cinéticos
» Determinação dos Dados de Conversão de Óleo:
Análise por Cromatografia gasosa
CG/MS Agilent
modelo 7890 A
EN14103:2003
DB-WAX
Tinjetor: 250°C
Gás de arraste: hélio 1mL/min
Razão de split: 1:100
Volume de injeção: 1 mL
Tinicial: 60°C por 2min; Aquecimento
até 200°C (10°C/min)
Aquecimento até 240°C (5°C/min) por
7 min.
Resultados Experimentais
► Experimentos preliminares:
- Temperatura [42 a 50°C]
- Razão molar álcool/óleo [6 a18]
Estudo Cinético
Massa de óleo: ~12 g
Enzima: Novozyme 435
(0,4%m/m)
Resultados Experimentais
Estudo Cinético
1
►Temperatura 42 °C
Conversão de óleo
0,8
- Razão molar álcool/óleo: 6:1
- Massa de óleo 12 g
0,6
- Massa de enzima: 0,4 % (m/m)
0,4
0,2
Conversão máxima:
~ 80% de óleo de
0
0
5
10palma
15
Tempo de reação (h)
20
25
Estudo Cinético
Modelagem Cinética - Resultados
Conversão de óleo
1
0,8
0,6
0,4
Experimental
Modelo 1
0,2
Modelo 2
Modelo PPBB reparametrizado
0
0
5
10
15
Tempo de reação (h)
20
25
Simulação do Processo
aspenONE® Engineering (HYSYS®, Aspen plus®)
Simulação de Processos
PRO/II®
SuperPro Designer®
EMSO (Environment for Modeling, Simulation, and Optimization)
►
Testar alternativas
► Otimização
► Detecta
processos
de processos
/corrige estrangulamentos dos
Fluxograma ótimo
Resultados devem representar
o processo real
Escolha de modelos
DADOS EXPERIMENTAIS
Processo de Obtenção de Biodiesel
Rota Enzimática
Simulação do Processo
aspenONE® Engineering (HYSYS)
Parâmetros estimados para
NRTL a partir de dados
experimentais
Dados cinéticos obtidos
experimentalmente
Etapa de reação
Etapa de Separação
Resultados
Simulação do Processo
Resultados
Análise de Sensibilidade
 Variação do Preço do enzima
Simulação do Processo
Conclusões
1. Operações híbridas, isto é, combinação entre reação e uma ou
mais operações unitárias, terá um papel importante no futuro,
intensificando e tornando os processos sustentáveis.
2. O desenvolvimento dos novos equipamentos, técnicas e processos
integrados é e será baseado fortemente no conhecimento das
operações unitárias tradicionais e básicas.
3. O progresso na pesquisa de IP demandará um progresso paralelo
nos fundamentos das operações unitárias.
4. Algumas operações unitárias podem se tornar tão caras ou
ineficientes para continuarem sendo utilizadas comercialmente.
OBRIGADO
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