Análise experimental de uma planta de destilação multivasos

Abstract

A demanda global por etanol tem aumentado significativamente, e para a obtenção desse produto são necessários diversos processos, desde a obtenção da matéria-prima até o processamento. Este trabalho concentra-se em uma parte importante desse processo. A destilação é uma das técnicas mais antigas, amplamente utilizada nas indústrias, continuamente aprimorada ao longo do tempo. Uma adaptação da destilação em batelada convencional é a destilação em multivasos, caracterizada por sua maior eficiência em termos de tempo de processamento, consumo de energia e a capacidade de obter mais de um produto simultaneamente. Com o objetivo de avaliar experimentalmente esta configuração de destilação, foi utilizada uma planta de destilação multivasos desenvolvida pelo Grupo de Intensificação, Modelagem, Simulação, Controle e Otimização de Processos (GIMSCOP). Durante o processo foi avaliado o sistema de controle de temperatura das colunas, realizado através da manipulação de válvulas. Além disso, foi monitorada a massa acumulada em cada vaso. A planta é equipada com um refervedor e três vasos coletores com célula de carga, três colunas e um condensador, as colunas e o refervedor possuem termopares para o acompanhamento das temperaturas. Uma amostra de cachaça foi devido à facilidade de obtenção no mercado, baixo custo além de apresentar uma quantidade considerável etanol. Assim, são esperados três produtos finais, sendo um produto com baixa concentração de etanol, um com concentração intermediária e outro com alta concentração. A concentração em cada vaso foi estabelecida, sendo de 20%, 40% e 70%, e a partir dessas concentrações definiu-se a temperatura de set point de cada coluna baseada no diagrama de equilíbrio líquido-vapor. Para alcançar as concentrações desejadas, implementou se um método de controle de temperatura nas colunas, operando em malha fechada, sendo mantido a temperatura de set point através do ajuste do refluxo de líquido dos vasos para as colunas. Todos os experimentos obtiveram sucesso ao transferir praticamente todo o etanol da amostra inicial para os demais recipientes, no entanto, a concentração nos vasos atingiu níveis superiores ao desejado. Embora essa configuração se mostre promissora, é necessário realizar mais experimentos e estudos para compreender melhor o comportamento da planta, especialmente considerando o tempo necessário para atingir o equilíbrio líquido-vapor.