Estudo do desempenho de uma coluna de destilação recheada na produção de etanol anidro usando glicerol como solvente

Abstract

O etanol tem uma grande variedade de aplicações, sendo utilizado em indústrias de tintas, farmacêutica e de alimentos, além do seu uso como combustível. Visto que a preocupação com o meio ambiente é cada vez maior, o interesse no etanol também é crescente, já que o mesmo é um combustível de origem renovável e de queima limpa. O etanol anidro também é de grande importância. No Brasil, por exemplo, a legislação obriga a adição de 20 a 25% de etanol anidro à gasolina. Outra importante aplicação é como reagente na produção do biodiesel. Diante disso, o interesse na separação do sistema etanol-água é atual. Sendo assim, este trabalho tem o objetivo de avaliar tecnicamente o uso do glicerol na desidratação do etanol. Esta proposta visa a integração do processo de produção do biodiesel com a desidratação do etanol, formando uma biorrefinaria. Neste estudo, foram realizados experimentos em uma coluna de destilação em batelada, contendo uma seção recheada de 37 cm de altura e 5,9 cm de diâmetro interno e preenchida com anéis de Raschig. Trabalhou-se com soluções de etanol-água nas frações molares de 0,2, 0,4, 0,6 e 0,85 em etanol e três relações solvente/carga: 0,5, 0,7 e 0,9 em peso. As análises foram feitas em um medidor de densidade de líquidos digital. Os resultados experimentais mostraram que o uso do glicerol aumenta a concentração de etanol principalmente no produto de fundo da seção recheada. Para a carga de 0,85, observou-se a quebra do azeótropo usando relação S/F=0,9. Com o intuito de predizer a concentração de etanol no topo da coluna no estado estacionário, realizou-se a simulação da mesma usando o modelo NRTL para representar o ELV da mistura ternária. Os resultados da simulação foram comparados com os experimentais, obtendo-se um desvio máximo de 2,99%, considerando o estado estacionário. A eficiência da seção recheada também foi avaliada utilizando algumas das correlações empíricas mais difundidas para a estimativa do HETP. Os resultados obtidos por estas correlações foram comparados com os resultados pseudo-experimentais, determinados com auxílio da equação de Fenske, para estimar o número mínimo de estágios teóricos envolvidos na separação. Os resultados mostraram que o modelo de Bolles e Fair (1982) é uma boa ferramenta para o scale-up de colunas recheadas.