Estudo computacional de recuperação de acetona no processo de produção de fibras de acetato de celulose

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Ruas, Camila Vieira [UNIFESP]
• Orientador(a): Falleiro, Rafael Mauricio Matricarde [UNIFESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• dARK ID: ark:/48912/001300001s0r9
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Simulação de processos; Destilação em duplo efeito; Acetona; 3-metil-hexano; Extração líquido-líquido; Process simulation; Double effect distillation; Acetone; 3-methylhexane; Liquid-liquid extraction
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11600/71894

Em determinadas indústrias têxteis a acetona é utilizada como solvente na produção de fibras de acetato de celulose, como não é agregada ao produto, é necessária sua recuperação no final do processo, principalmente por fatores econômicos e ambientais. Com o aumento do apelo por operações mais sustentáveis e utilização responsável de recursos naturais, a busca por processos com desempenho mais eficiente, com menores consumos energéticos e de matéria prima, têm se tornado metas globais em diversos países, principalmente no setor industrial. O presente trabalho realizou um estudo do processo de destilação com modulação de pressão da acetona/água, de uma planta de produção de fibras de acetato de celulose e realizou uma análise de sensibilidade dos principais parâmetros de processos (vazão de vapor, razão de refluxo e pressão das colunas), com objetivo de avaliar o melhor condições operacionais relativo a consumos energéticos e especificações de processo. Como alternativa, é apresentado um estudo de substituição da destilação com modulação de pressão por Extração Líquido-Líquido, utilizando o solvente 3-metil-hexano. Usando o conjunto de parâmetros NRTL-RK no ambiente computacional ASPEN Plus®, o modelo proposto representou satisfatoriamente a operação do sistema, sendo a recuperação de 98,9% de acetona. A análise de sensibilidade do sistema de destilação com modulação de pressão permitiu definir o melhor ponto de operação do processo, definindo conjuntamente pressão, razão de refluxo e vazão de vapor, considerando reduzir o consumo de energia, atingindo uma pureza 97,0% e vazão 3964 kg/h. O sistema de destilação com modulação de pressão conseguiu operar com uma redução de consumo de vapor de 15,6%, quando operado a 4,4 bar na coluna de maior pressão, 1,03 bar na coluna de menor pressão, ajustando as razões de refluxo em 1,75 na coluna de maior pressão e 1,8 na coluna de menor pressão. A simulação do sistema de recuperação de acetona por Extração Líquido-Líquido reportou as correntes de extrato e refinados dentro das especificações da planta (pureza acima de 97% no destilado e acetona menor que 70 ppm na água que retorna ao processo), com recuperação de acetona com pureza acima de 99,4%, utilizando como dados as vazões e concentrações praticadas na destilação com modulação de Pressão. O sistema de Extração Líquido-Líquido é uma alternativa ao sistema de modulação de pressão para separação de água e acetona, porém ainda precisa ser otimizado para obter melhores consumos energéticos.