Análise energética da integração de um sistema de concentração e incineração de vinhaça na usina sucroalcooleira

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2016
Autor(a) principal: Fukushima, Nilton Asao
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
ETANOL
VINHAÇA
EVAPORAÇÃO
ETHANOL
VINASSE
EVAPORATION
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA - UFABC
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Resumo: Orientadora: Profa. Dra. Silvia Azucena Nebra de Perez
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spelling Análise energética da integração de um sistema de concentração e incineração de vinhaça na usina sucroalcooleiraETANOLVINHAÇAEVAPORAÇÃOETHANOLVINASSEEVAPORATIONPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA - UFABCOrientadora: Profa. Dra. Silvia Azucena Nebra de PerezDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016.O etanol representa, atualmente, o biocombustível mais consolidado no mercado nacional com uma porcentagem de 18,4% do consumo energético de transportes. Apesar de apresentar vantagens ambientais quando comparado a combustíveis provenientes de fontes não renováveis, a preocupação ambiental quanto aos resíduos do processo produtivo do etanol se fazem presentes. Dentre estes resíduos, destaca-se a vinhaça, ou vinhoto, produto de fundo da etapa de destilação. Devido a sua alta demanda bioquímica de oxigênio, baixo pH e alta temperatura, a vinhaça apresenta complexidade para sua disposição. Atualmente, sua disposição se da na forma de fertirrigação, que consiste na dispersão da vinhaça na lavoura, irrigando e aproveitando os sais presentes na mesma para fertilização. Entretanto, este procedimento apresenta limitações impostas por normas da CETESB, além de apresentar riscos como saturação de sais no solo e perturbar a biota local. Além disso, a vinhaçaapresenta um alto custo de transporte, tornando sua disposição a longas distancias economicamente inviável. Sendo assim, o presente estudo tem como objetivo a integração de um sistema de concentração e incineração de vinhaça a uma usina de produção de açúcar, etanol e eletricidade. Para esta análise, utilizou-se o simulador Aspen Plus® para simulação da usina sucroalcooleira, sistemas de cogeração, concentração e incineração de vinhaça. Uma primeira análise apresentou que, para o evaporador de múltiplos efeitos com 7 efeitos, seriam necessários 91 kg de vapor saturado a 2,5 bar por tonelada de cana processada valor superior aos 79 kg de vapor excedente obtido pelo sistema de cogeração a 480°C e 65 bar. Entretanto, a etapa de incineração de vinhaça produz 48,3 kg de vapor a 480°C e 65 bar por tonelada de cana processada, indicando que o sistema de incineração de vinhaça, junto ao excedente de vapor, vem a suprir a demanda energética da concentração de vinhaça. Esse sistema produz eletricidade excedente igual a 78,0 kWh/TC ou excedente de bagaço igual a 11,5kg/TC. Para as condições de 520°C e 100 bar, o excedente de eletricidade equivale a 86,5 kWh/TC ou excedente de bagaço igual a 7,3 kg/TC. Quando efetuada a integração térmica, houve redução no consumo de utilidade quente de 56,6% e de 96,7% no consumo de utilidade fria. Por sua vez, a eletricidade excedente foi superior em 14,8% para ambas condições de vapor e pressão no sistema de cogeração.Ethanol, currently, represents the most consolidated biofuel in national market with share of 18,4% in energetic consumption of transportation sector. In spite of presenting environmental advantages in comparison with non-renewable fuels, concernment with ethanol process residues is increasing. Between residues, the vinasse ,or stillage, deserves emphasis, which is the bottom product in distillation process. Vinasse BOD, acid characteristic and high temperature complicate its disposition. Currently vinasse disposition is done by fertirrigation, this method disperses vinasse on crops, irrigating and using vinasse salts to fertilize. However, this procedure has limitations imposed by CETESB regulations, and presents risks such as soil salts saturation. Moreover, vinasse has an expensive transportation cost and long distances disposition are economic unfeasible. Thus, the aim of this study is the integration of vinasse concentration and incineration system to a conventional sugar, ethanol and electricity production process. For this study, Aspen Plus® software was used to simulate sugar and ethanol production process, cogeneration, vinasse concentration and incineration. First, analysis shows that, for a multiple effect evaporator with 7 effects, 91 kg of saturated steam at 2.5 bar per ton of cane processed are necessary as thermal demand. This value is higher than the 79 kg of surplus steam at 480°C and 65 bar per ton of cane processed supplied by cogeneration system. However, vinasse incineration process can generates 48.3 kg of steam at 480°C and 65 bar per ton of sugarcane processed. So, vinasse incineration and steam surplus supply thermal source for vinasse concentration. This scenario generates 78.0 kWh/TC as surplus of electricity or 11.5 kg/TC as bagasse surplus. On the other hand, steam being generated at 520°C and 100 bar, electricity surplus was 86.5 kWh/TC or bagasse surplus was 7.3 kg/TC. With thermal integration, hot utility requirement decreased 56.6% and cold utility decreased 96.7%. Finally, electricity surplus for both steam conditions was 14.8% higher than sugar and ethanol process with vinasseNebra, Silvia AzucenaEnsinas, Adriano VianaDias, Marina Oliveira de SouzaFukushima, Nilton Asao2016info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf146 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=105830http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=105830&midiaext=74166http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=105830&midiaext=74167Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=105830porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-22T15:46:42Zoai:BDTD:105830Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-03-22T15:46:42Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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