Análise técnico-econômica usando a tecnologia pinch da purificação do ácido levulínico via destilação molecular
Data
2023-06-26
Autores
Macedo, Beatriz Lea de Barros Correa 
Orientadores
Tovar, Laura Plazas
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Com a intensificação das mudanças climáticas, há uma grande preocupação global de encontrar formas sustentáveis de gerar energia e reduzir o consumo de combustíveis fósseis que são prejudiciais ao meio ambiente. Uma das formas encontradas para reduzir o consumo deste tipo de combustível é o uso do Ácido Levulínico (AL), que pode ser produzido por meio de biomassa. O ácido levulínico é um composto versátil que pode ser aplicado na síntese de solventes, produtos farmacêuticos, cosméticos, biocombustível, entre outros. Além disso, há diversas técnicas para produzir esse composto. Porém, para obter este produto há uma grande demanda energética para sua purificação, que gera custos elevados para sua produção. Dessa forma, este trabalho teve por objetivo minimizar o requerimento energético do processo de separação do ácido levulínico via destilação molecular, avaliar quatro configuração por meio da tecnologia pinch e identificar qual configuração requer menos energia e menor custo de purificação. Aplicou-se a tecnologia pinch para quatro configurações e estabeleceu-se o consumo mínimo das utilidades quentes e frias e os custos anuais dessas utilidades. Foram elaboradas as redes de trocadores de calor para cada caso e, dentre os resultados obtidos, a configuração 1 foi o caso com maior economia de custo de utilidade anual, 87,77% de redução nos custos e maior economia no consumo energético, com uma redução de 74,15% no consumo de utilidade fria e 83,01% no consumo de utilidade quente.
With the intensification of climate change, there is a great global concern to find sustainable ways to generate energy and reduce the consumption of fossil fuels that are harmful to the environment. One of the ways found to reduce the consumption of fossil fuel is the use of Levulinic Acid (LA), which can be produced from biomass. Levulinic acid is a versatile compound that can be applied in the synthesis of solvents, pharmaceuticals, cosmetics, biofuel, among others. Also there are several techniques to produce this compound. However, to obtain this product there is a great energy demand for its purification, which generates high costs for its production. That way this work aimed to minimize the energy requirement of the levulinic acid separation process via molecular distillation, to evaluate its configuration using pinch technology and to identify which configuration requires less energy and lower purification cost. Pinch technology was applied to four configurations and the minimum consumption of hot and cold utilities and the annual costs of these utilities were established. Heat exchanger networks were prepared for each case and among the results obtained, configuration 1 was the case with the greatest savings in annual utility costs, 87.77% reduction in costs and greater savings in energy consumption, with a reduction of 74.15% in cold utility consumption and 83.01% in hot utility consumption.
With the intensification of climate change, there is a great global concern to find sustainable ways to generate energy and reduce the consumption of fossil fuels that are harmful to the environment. One of the ways found to reduce the consumption of fossil fuel is the use of Levulinic Acid (LA), which can be produced from biomass. Levulinic acid is a versatile compound that can be applied in the synthesis of solvents, pharmaceuticals, cosmetics, biofuel, among others. Also there are several techniques to produce this compound. However, to obtain this product there is a great energy demand for its purification, which generates high costs for its production. That way this work aimed to minimize the energy requirement of the levulinic acid separation process via molecular distillation, to evaluate its configuration using pinch technology and to identify which configuration requires less energy and lower purification cost. Pinch technology was applied to four configurations and the minimum consumption of hot and cold utilities and the annual costs of these utilities were established. Heat exchanger networks were prepared for each case and among the results obtained, configuration 1 was the case with the greatest savings in annual utility costs, 87.77% reduction in costs and greater savings in energy consumption, with a reduction of 74.15% in cold utility consumption and 83.01% in hot utility consumption.
Descrição
Citação
MACEDO, B. L. B. C. Análise técnico-econômica usando a tecnologia pinch da purificação do ácido levulínico via destilação molecular. 2023. 83 f. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas, Universidade Federal de São Paulo, Diadema, 2023.