Este trabalho constitui o estudo experimental de um componente importante de um ciclo de refrigeração por absorção de amônia-água - o destilador. O destilador neste ciclo, é o encarregado de produzir vapor de amônia de elevada pureza a partir de uma solução líquida concentrada de amônia-água. É proposto aqui um destilador de filme descendente composto somente por dois elementos: o gerador e o retificador. O gerador é constituído por um banco de tubos horizontais que no seu interior passa óleo térmico sintético aquecido. A solução de amônia-água concentrada escoa externamente aos tubos por filme descendente e, mediante seu aquecimento, é produzido vapor de amônia úmida. O retificador, também constituído por tubos horizontais, resfria e condensa parte desse vapor úmido, produzindo assim vapor de amônia destilada de elevada pureza. O objetivo deste trabalho foi analisar experimentalmente a influência de diferentes parâmetros no funcionamento do destilador no que diz respeito à concentração e à vazão mássica de destilado de amônia produzido. Para isso, foi construído um arranjo experimental que permite variar temperatura, vazão e concentração da solução amônia-água, bem como, a temperatura do óleo térmico no gerador e da água de resfriamento no retificador. O aparelho pode trabalhar com pressão interna até 20 bar e temperatura até 150 °C. Os resultados mostraram que a concentração de amônia destilada aumenta quando incrementada a vazão mássica da solução concentrada e quando a temperatura do retificador, do gerador e da solução concentrada diminui. Porém, exceto na diminuição da temperatura do retificador, sempre quando o grau de pureza do destilado de amônia aumentava, sua vazão mássica diminuía. Foram realizados ensaios com duas concentrações de solução concentrada que são: 37 e 49 %. A pureza do destilado de amônia aumenta quanto maior for essa concentração, chegando até 99,74 %. Foram também analisados o sistema de distribuição de líquido nos tubos, o padrão de escoamento entre os tubos, bem como, avaliou-se o número de Nusselt médio para o filme descendente da mistura amônia-água. / This work presents the experimental study of an important component of an ammonia-water absorption refrigeration cycle - the distiller. The distiller is responsible for producing high purity ammonia vapor from a concentrated ammonia-water liquid solution. It is analyzed here a falling film distiller composed solely of two elements: the generator and the rectifier. The generator consists of a horizontal tube bundle which internally hot thermal synthetic oil passes through. The ammonia-water concentrated solution flows externally on the tubes making a falling film resulting in a wet ammonia vapor. The rectifier, which is also a horizontal tube bundle, cools down the wet ammonia vapor and condenses part of water content, thus producing high purity distilled ammonia vapor. The aim of this work is to analyze the influence of different parameters on the operation of the distiller, respecting the concentration and the mass flow rate of distillate ammonia produced. For that, an experimental setup that allows to vary the temperature, the mass flow rate and the concentration of the ammonia-water solution, as well as, the thermal oil temperature in the generator and the cooling water temperature in the rectifier was built. This experimental setup can work at internal pressures up to 20 bar and temperature up to 150 °C. The results showed that the distilled ammonia concentration enhances when increased the concentrated solution mass flow rate, and when the temperature of the rectifier, generator and the concentrated solution decreased. However, except in the reduction of the rectifier temperature, whenever the purity of distilled ammonia increased, its mass flow rate decreased. There were performed tests with two concentrations of the concentrated solution: 37 and 49 %. The ammonia distilled purity increases for the higher concentration, reaching up to 99.74 %. There were also analyzed the liquid distribution system on the pipes, the intertube flow mode, furthermore, the average Nusselt number for the ammonia-water falling film mixture.

Este trabalho tem por objetivo comparar dois modos de operação de destilação em batelada: com refluxo constante e composição do destilado constante. Desenvolveuse um modelo matemático para a destilação em batelada de uma mistura binária (metanol-etanol) para operação com cada um destes modos. O modelo consiste basicamente dos balanços de massa e entalpia, relações e diagramas de equilíbrio líquido-vapor (composição de equilíbrio, temperaturas de bolha e orvalho da mistura), estimativa das propriedades físico-químicas da mistura (calor específico, calor latente de vaporização), determinação do número de estágios ideais necessários à separação (pelo método de McCabe-Thiele), cálculo de cargas térmicas no refervedor e condensador, consumo de utilidades (vapor de água e água de resfriamento), estimativa do tempo de destilação e alguns aspectos econômicos sobre o processo (custos de equipamentos e operacionais, capacidade de produção, lucro mensal). Implementou-se em uma planilha eletrônica este modelo para as simulações matemáticas e análise técnico-econômica do processo. Em escala de laboratório (foram realizados, ao todo, oito ensaios, quatro de refluxo constante e quatro de refluxo variável, utilizando uma coluna de pratos perfurados), constatou-se uma boa concordância entre estes resultados experimentais e os calculados a partir da modelagem. Em seguida, estudaram-se, isoladamente em cada modo de operação e de modo comparativo, as principais variáveis de processo (taxa de refluxo, composição do destilado, quantidade de carga, vazão de destilado, etc.) através de simulações matemáticas, tanto no cenário de uma unidade existente como no caso do projeto de uma instalação nova. Para uma instalação existente, verificou-se, que no modo de destilação com composição de destilado constante, mantendo-se a vazão do vapor de topo constante, o tempo de destilação é menor, a capacidade de destilação é maior, resultando em maior lucro mensal. Para uma instalação a ser projetada, de novo, o processo mais vantajoso é o de refluxo variável e vazão de vapor do topo constante, pois requer menores áreas dos trocadores de calor para uma dada separação num tempo fixo de processo. No entanto, para o processamento de uma dada quantidade num mesmo tempo, à medida que se adota, no projeto, um número maior de estágios de separação na coluna, a diferença de lucro mensal torna-se praticamente indistinta para os modos de destilação estudados. / The aim of this study is to compare two operational methods of batch distillation of a binary system (methanolethanol): constant reflux and constant distillate composition. A phenomenological modeling concerning each mode was developed. It was based on material and enthalpy balances, equilibrium relationships, estimation of physical properties (specific heat and latent vaporization heat of mixtures), determination of ideal stages number (using McCabe-Thiele method), calculation of rebolier and condenser thermal loads and areas, steam and cooling water requirement, distillation time and some economical aspects. The mathematical model was implemented into an electronic spreadsheet. The predicted values were compared to experimental results from eight tests carried out in a laboratory sieve tray column (four at constant reflux and four at constant distillate composition), and a good consistency was found. Then several case studies concerning each distillation mode as well as the comparative performance were accomplished through mathematical simulations. Evaluation of the basic process variables such as reflux rate, initial load, distillate composition and flow rate was done. Rating of an existing plant and design of a new installation were considered in this process analysis. For an existing installation, lower distillation time, as well as higher distillation capacity and monthly profit were observed when distilling with constant distillate composition, keeping constant the flow rate of vapor from the column top. This process is also the more advantageous one when designing a new plant since smaller heat exchanger areas are required. However, to process a quantity in a same time, in a design of a new plan, as number of separation stages increases, monthly profit becomes almost the same among the studied distillation modes.

O objetivo deste trabalho foi estudar os componentes químicos de aguardentes de cana-de-açúcar, fermentadas por diferentes cepas comerciais da levedura Saccharomyces cerevisiae e duplamente destiladas em alambique. Vinhos de mosto de caldo de cana-de-açúcar fermentados pelas leveduras CA-11, Y-904, BG-1, PE-2, SA-1 e CAT-1 foram destilados em alambique seguindo a metodologia utilizada para a produção de whisky. Os destilados, tanto da primeira como da segunda destilação, foram analisados quanto às concentrações de etanol, acidez volátil, aldeídos, ésteres, furfural, álcoois superiores e metanol. As aguardentes provenientes das fermentações com as diferentes cepas de levedura apresentaram diferentes composições químicas. As cepas CA-11 e a CAT-1 foram as que prporcionaram composição química mais adequada para aguardente duplamente destilada em alambique. / The objective of this was to study the chemical components from sugar cane spirits, fermented by different commercial yeast strains of Saccharomyces cerevisiae and double distilled in pot still. Sugar cane juices were fermented by the yeasts CA-11, Y-904, BG-1, PE-2, SA-1 and CAT-1 and distilled in simple still according to methodology used for Whisky production. Both distillates, from first and second distillation, was analyzed for concentrations of ethanol, volatile acidity, aldehydes, esters, furfural, higher alcohols and methanol. The sugar cane spirits came from the fermentations carried out by the different yeast strains presented different chemical compositions. The sugar cane spirits produced by the strains CA-11 and CAT-1 presented a more desirable chemical composition.

Com uma geração quantitativamente muito inferior se comparada às unidades industriais, os laboratórios de universidades e instituições de ensino e pesquisa possuem a problemática da grande diversidade de resíduos químicos, tornando necessária a adoção de diferentes formas de tratamentos para esses volumes. A geração de químicos residuais no CENA/USP não foge a essa regra, o que motivou a implementação de um Programa de Gerenciamento de Resíduos Químicos (PGRQ) que, além de constantemente proporcionar as condições necessárias para o correto manejo e destinação dessas soluções residuais, atua também no desenvolvimento de métodos analíticos mais limpos e em ações que visam a identificação, o tratamento ou reaproveitamento de resíduos. Objetivando aprimorar a gestão de um tipo específico de resíduo, representado por soluções residuais que possuem predominantemente solventes orgânicos em sua composição, dividiu-se a execução das etapas de trabalho desta pesquisa em: diagnosticar o gerenciamento desses resíduos, analisando desde a aquisição dos solventes (reagentes) até a geração das soluções residuais; estabelecer as melhores condições operacionais no sistema de destilação de solventes, avaliando o uso de diferentes temperaturas de aquecimento, tempo de trabalho e consumo de energia; implantar a ferramenta analítica da cromatografia gasosa para avaliação da qualidade dos resíduos segregados e, principalmente, dos solventes recuperados; e realizar uma comparação econômica e ambiental entre duas formas de tratamento possíveis de serem aplicadas a esses resíduos: a destilação e a incineração. Através do diagnóstico realizado, pode-se identificar certa carência nos registros de controle de entrada (aquisição) dos reagentes na Instituição, o que muitas vezes acontece sem o conhecimento do setor de Compras e Almoxarifado. Já com relação às etapas de gerenciamento dos resíduos, apenas alguns problemas pontuais de armazenamento e rotulagem foram observados. Por meio dos testes realizados no sistema de destilação, encontraram-se vantagens e desvantagens com o aumento/diminuição da temperatura usada no processo. A partir do uso da cromatografia gasosa, foi possível obter um controle mais preciso da qualidade do produto recuperado e também constatar a elevada eficiência do processo de destilação na separação do solvente dos demais contaminantes presentes no resíduo. A destilação, além de proporcionar a obtenção de produtos de excelente qualidade, se mostrou ambientalmente mais sustentável e cerca de 12 vezes mais econômica que a incineração / With a generation quantitatively much smaller compared to the industrial units, the laboratories of universities and educational and research institutions have the problem of a great diversity of chemical residues, making it necessary to adopt different forms of treatments for these volumes. The generation of residual chemicals in CENA/USP does not escape this rule, which motivated the implementation of a Chemical Waste Management Program that, in addition to constantly providing the necessary conditions for the correct handling and destination of these residual solutions, also acts in the development of cleaner analytical methods and in actions aimed for the identification, treatment or reuse of wastes. Aiming to improve the management of a specific type of waste, represented by residual solutions that have predominantly organic solvents in their composition, the execution of the work steps of this research was divided into: to diagnose the management of this waste, analyzing since the acquisition of solvents (reagents) until the generation of residual solutions; to establish the best operating conditions of the solvent distillation system, evaluating the use of different heating temperatures, working time and energy consumption; to implement the analytical tool of the gas chromatography to evaluate the quality of the segregated residues and, mainly, of the solvents recovered; and to conduct an economic and environmental comparison between two possible forms of treatment to be applied to such waste: distillation and incineration. Through the accomplished diagnosis, a certain deficiency can be identified in the entry control (acquisition) records of the reagents in the Institution, which often happens without the knowledge of the Purchasing and Warehousing sectors. Regarding the stages of waste management, only occasional problems of storage and labeling were observed. Through the tests carried out in the distillation system, advantages and disadvantages were found with increasing/decreasing the temperature used in the process. From the use of gas chromatography, it was possible to obtain a more precise control of the quality of the recovered product and also verify the high efficiency of the distillation process in the separation of the solvent from the other contaminants present in the residue. The distillation, in addition to providing excellent quality products, proved to be environmentally more sustainable and about 12 times more economical than incineration

Processos de refinação de petróleo caracterizam-se pelo intenso consumo energético. Dentre as mais variadas operações presentes nesta indústria, a separação de correntes por torres de destilação apresenta posição de destaque, despendendo mais de 40% da energia gasta por uma refinaria. Plantas de separação de propeno, importante produto para a indústria petroquímica visando a produção de polipropileno, se enquadram neste sentido, requerendo torres de destilação de considerável uso energético. Apesar da grande rejeição de calor referente a este consumo, por apresentar baixo nível térmico associado, frequentemente não se observa o seu aproveitamento. Neste contexto, bombas de calor apresentam-se como excelente alternativa para recuperação energética de correntes de rejeito térmico, com vastos exemplos na literatura aplicados à indústria e, especificamente associados a torres de destilação. Neste trabalho avaliou-se, por meio de modelagem e simulação computacional, a aplicação de duas modalidades de bomba de calor em ciclo de compressão de vapor (compressão de topo e compressão do fundo despressurizado), e uma em ciclo de absorção, integradas a uma planta de separação de propeno de uma refinaria localizada no Brasil, comparativamente a uma planta equivalente utilizando processo de destilação convencional com refervedor de fundo e condensador de topo. Para as premissas definidas no trabalho, verificou-se como o melhor resultado, a aplicação da bomba de calor por compressão de vapor de topo da coluna de destilação, o qual demonstra que 4,1 MW associado ao trabalho de eixo do compressor, torna possível uma economia energética de mais de 80% do consumo de vapor dágua e água de resfriamento, se comparados à planta convencional, sem a utilização de bomba de calor. Cálculos de rendimento exergético demonstram a melhor configuração ser 2,4 vezes mais eficiente que o modelo convencional. Limitações de troca térmica foram observadas no estudo de caso da bomba de calor de compressão de fundo despressurizado, demandando uma recirculação adicional de propano ao ciclo, com consequente redução de rendimento exergético a um patamar intermediário entre o caso convencional e o melhor resultado observado. Já para a bomba de calor de absorção, verificou-se, para o fluido de trabalho praticado e condição simulada, resultado aquém da situação convencional. Por fim, avalia-se que a aplicação de fonte térmica alternativa (vapor sub-atmosférico), de baixo conteúdo exergético, ainda que de difícil obtenção junto à refinaria, poderia viabilizar a inversão dos resultados observados, recomendando a sua verificação de uso para estudos futuros. / Oil refining process are recognized by its very intense energy consumption. In this industry, distillation columns are extensively used for product separation. Contributing with more than 40% of refinery energy consumption, distillation units typically require high level of heat rejection, frequently not capable of being directly used, due to its low temperature profile. In this scenario, the distillation of propylene, important product for petrochemical industry is set as one of the most energy intense refinery process. Process integration using heat pumps are considered an excellent choice to provide waste heat upgrade, with numerous examples applied to industry and specifically for distillation towers cited in the literature. In this work, two different vapor compression heat pump cycles (tower overhead compression and bottom flash compression) and an absorption heat pump cycle were applied to a propylene distillation facility located at a Brazilian refinery, in a comparison analysis with a conventional distillation process with typical bottom reboiler and overhead condenser. Considering the defined basis, the overhead vapor compression scheme has shown the better result, since its shaft compressor work of 4.1 MW, integrated to the tower allows reducing more than 80% of steam and cooling water consumption originally associated. An exergetic analysis was performed, confirming the proposal scheme to be 2.4 times more efficient than the process without heat pump integration. An intermediate result, between the conventional distillation and associated overhead vapor compression heat pump was observed in the bottom flash case, since, as consequence of a heat exchange bottlenecking, an additional propane compression loop had to be applied. With regards to the absorption heat pump scheme, considering the chosen fluid and the plant work conditions, no advantage was observed in comparison to the conventional case. In time, an alternative utility (vacuum steam), with low exergy content, was applied to the conventional system, replacing the low pressure steam originally used. Besides its difficult practical application, the alternative utility has proved to be able to reverse the previous work results, thus, further studies are recommended regarding its viability of use.

O aumento da conscientização ecológica, observado nos últimos anos, levou às indústrias investirem em alguns sistemas de produção tecnologicamente menos impactantes ao meio ambiente, como é o caso das biorrefinarias. No setor de celulose e papel as indústrias podem ser consideradas como biorrefinarias pois produzem bioenergia e bioprodutos a partir da utilização da biomassa, tais como energia elétrica e polpa celulósica. No processo de polpação kraft, obtém-se o licor negro o qual contém compostos orgânicos e inorgânicos provenientes da matéria prima e dos reagentes químicos e aditivos utilizados no processo. Com isso, o licor negro contém além da lignina dissolvida da madeira, alguns subprodutos formados em reações específicas e que podem ser recuperados, destacando-se entre esses o metanol, o qual pode chegar a compor 1% do licor negro. O metanol celulósico extraído na etapa de tratamento de condensado contaminado contém diversos compostos noviços ao meio ambiente e por este motivo o metanol celulósico é utilizado como combustível, sendo incinerado para geração de energia e para redução dos contaminantes a formas menos nocivas ao meio ambiente. Assim, obter o metanol celulósico significa purificá-lo para que possa ser aplicado para outros fins mais nobre, como por exemplo, aplicado como reagente nas indústrias químicas. Com isso, o presente estudo teve por objetivo avaliar o potencial de operação de uma unidade de recuperação e de purificação de metanol celulósico acoplado a uma moderna unidade de produção de polpa celulósica. Para isso, foram realizadas visitas técnicas à unidade industrial e efetuada uma ampla revisão bibliográfica do processo de evaporação de licor negro e de formação dos compostos presentes no metanol celulósico de forma a definir as condições e métodos de modelagem e simulação mais apropriados para o desenvolvimento desta dissertação. O estudo foi divido em duas etapas, sendo que a primeira consistiu na utilização do simulador comercial WinGEMS® para construção de um modelo computacional de uma unidade de evaporação de licor negro, o qual mostrou-se adequado para a determinada aplicação através de validações comparativas entre os resultados da simulação com valores reais de operação. Na sequência, desenvolveu-se um modelo computacional para o planejamento de uma unidade de obtenção e purificação de metanol celulósico via software Aspen Plus® sendo acoplado ao modelo anterior. Em síntese, a metodologia aplicada mostrou-se satisfatória para o presente estudo sendo possível simular com propriedade uma unidade de evaporação de licor negro e avaliar o impacto industrial de se acoplar uma unidade de purificação de metanol celulósico a indústria celulósica, no que tange a dimensionamentos de equipamentos, quantificação dos insumos e eficiência de purificação de metanol celulósico. / The increase in ecological awareness observed in recent years has led industries to invest in some production systems technologically less harmful to the environment, such as biorefineries. The industries form the pulp and paper sector, can be considered as biorefineries because they produce bioenergy and bioproducts from the use of biomassa, such as electric power and cellulosic pulp. In the kraft pulping process, the black liquor is obtained, wich contains organic and inorganic compounds from the raw material and from the chemicals reagents and additives used in the process. Black liquor contains, in addition to the dissolved lignin of the wood, some by-products formed in specific reactions and that can be recovered, among them methanol, which can make up 1% of the black liquor. The cellulosic methanol extracted in the treatment stage of contaminated condensate contains several compounds that are harmful to the environment and for this reason the cellulosic methanol is used as fuel, being incinerated for energy generation and for the reduction of contaminants to forms less harmful to the environment. Thus, obtaining the cellulosic methanol means purifying it so that it can be applied to other, more noble purposes, for example, as a reagent in the chemical industry. The aim of this study was to evaluate the potential of a cellulosic methanol recovery and purification unit coupled to a modern cellulosic pulp production unit. Technical visits were made to the industrial unit and a vast bibliographical review of the process of evaporation of black liquor and formation of the compounds present in the cellulosic methanol was carried out in order to define the conditions and the most appropriate modeling and simulation methods for the development of this dissertation. The study was divided in two stages, the first one consisted of the use of the WinGEMS® commercial simulator to construct a computational model of a black liquor evaporation unit, which proved to be suitable for the given application through comparative validations between simulation results with actual operating values. In the sequence, a computational model was developed for the planning of a cellulosic methanol purification and purification unit using Aspen Plus® software being coupled to the previous model. In summary, the applied methodology proved to be satisfactory for the present study, being it possible to properly simulate a black liquor evaporation unit and to evaluate the industrial impact of coupling a cellulosic methanol purification unit to the cellulosic industry, in terms of equipment design, input quantification and cellulosic methanol purification.

Orientador: Vinicyus Rodolfo Wiggers. / Coorientador: Laércio Ender. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Cláudio Cabello / Banca: Waldemar Gastoni Venturini Filho / Banca: Manoel Lima Menezes / Banca: Magali Leonel / Banca: Simone Damasceno / Resumo: Neste trabalho fez-se uma avaliação da utilização da batata-doce como substrato para a produção de uma bebida destilada. No sentido de promover uma alternativa tecnologicamente viável, traçou-se um planejamento experimental que minimizasse as operações de preparo, definindo as condições mais adequadas para o processo fermentativo. A batata-doce do tipo Brazilândia Roxa foi caracterizada e a partir desta matéria-prima foram produzidos 100 kg de farinha. Os ensaios para a produção de hidrolisados utilizando farinha batata-doce, foram estudados utilizando um planejamento experimental fatorial completo 22 com duas variáveis independentes (as enzimas alfa-amilase e amiloglucosidase). O hidrolisado obtido foi utilizado seguindo um planejamento experimental completo 23 com pontos centrais e axiais, sendo que as variáveis independentes foram a concentração de açúcares redutores, concentração de leveduras viáveis e temperatura da fermentação e os compostos secundários álcool isoamílico, n-butanol, terc-butanol, álcool butírico, isopropanol, acetato de etila, metil éster, acetonitrila, acetaldeído, benzaldeído, hidroximetil furfural, butiraldeído, valeraldeído, heptaldeído, formaldeído, acetona e butanona. As variáveis independentes foram quantificadas por cromatografia líquida e gasosa. Foram testadas em planta piloto as condições: concentração de levedura em número de células viáveis 1 x 108, açúcares redutores 13,5% e temperatura 340C. A sazonalidade da matéria seca foi significativa para esta cultivar Brazilândia roxa, durante o período amostrado (outubro 2006 - fevereiro 2007). Essa variação tornou-se um obstáculo para a otimização de um processo industrial baseado na matéria-prima in natura, sendo necessária a padronização da matéria-prima, e neste sentido foram testadas algumas técnicas de secagem e moagem. Verificou-se que... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, the use of sweet potato as a substrate for distilled beverage production was evaluated. In order to provide a technologically viable alternative, the experimental design was developed to minimize the preparation procedures, defining the most suitable conditions for the fermentation process. Sweet potato type "Brazilândia Roxa" was characterized and from such raw material 100 kg flour was produced. The assays for hydrolysate production using sweet potato flour involved a 22 complete factorial design including two independent variables (the enzymes alpha-amylase and amyloglucosidase). The obtained hydrolysate was employed by following a 23 complete experimental design including central and axial points, and the independent variables were reducing sugar concentration, viable yeast concentration and fermentation temperature, besides the secondary compounds isoamyl alcohol, n-butanol, tert-butanol, butyric alcohol, isopropanol, ethyl acetate, methyl ester, acetonitrile, acetaldehyde, benzaldehyde, hydroxymethylfurfural, butyraldehyde, valeraldehyde, heptaldehyde, formaldehyde, acetone and butanone. The independent variables were quantified through liquid and gas chromatography. A pilot plant was used to test the following conditions: yeast concentration as number of viable cells 1 x 108, reducing sugars 13.5% and temperature 340C. Dry matter seasonality was significant for this cultivar "Brazilândia roxa" during the sampling period (October 2006 - February 2007). Such variation became an obstacle to optimize an industrial process based on raw material "in natura", requiring the raw material standardization; thus, some drying and grounding techniques were tested. Sweet potato flour was the best form of using such raw material as substrate in the processes. Suspensions with 18% dry matter were obtained. The enzyme concentrations for a better yield in the hydrolysis... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Foi realizado um estudo de desenvolvimento de projeto conceitual de uma unidade produtora de triacetina a partir de glicerol, como forma de aumentar a viabilidade de produção de biodiesel. A esterificação de glicerol com ácido acético envolve três reações de acetilação reversíveis consecutivas. Em cada etapa, água é produzida, resultando em conversão limitada e baixa seletividade. Uma forma de aumentar a seletividade da triacetina consiste em remover continuamente a água do meio reacional, de modo a alterar o equilíbrio. Foram considerados dois processos baseados em cinéticas diferentes. O processo A proposto baseia-se no sistema reacional descrito por Mufrodi et al. (2012), que emprega ácido sulfúrico como catalisador e o processo B baseia-se no sistema descrito por Galan et al. (2009), que consiste na esterificação de glicerol utilizando ácido acético em excesso como catalisador. Os dois processos foram simulados usando uma coluna de destilação reativa com hexano como potencializador do arraste de água, e diferentes configurações foram estudadas usando o simulador Aspen Plus®. As especificações do processo conceitual de uma unidade industrial otimizada, capaz de processar o glicerol produzido em uma unidade típica produtora de biodiesel, foram estimadas para os dois processos em termos de mínimo consumo específico de energia e produção de triacetina de pureza molar de 99,9%, com conversão completa de glicerol. O processo A se mostrou mais eficiente em termos energéticos, requerendo cerca de 20% da carga térmica requerida no processo B, além de ser mais compacto na quantidade de operações unitárias necessárias. / A conceptual process design study was carried out, aimed at the design of a triacetin production unit from glycerol, as a way to increase the feasibility of biodiesel production. Glycerol esterification with acetic acid involves three consecutive reversible acetylation reactions. In each step, water is produced, resulting in limited conversion and low selectivity. One way to increase the selectivity of triacetin is to continuously remove water from the reaction medium in order to shift the equilibrium. Two processes were considered, based on different kinetics. Process A is based on the reaction system described by Mufrodi et al. (2012), which employs sulfuric acid as catalyst, and process B is based on the system described by Galan et al. (2009), which consists of the esterification of glycerol using acetic acid in excess as catalyst. Both processes were simulated using a reactive distillation column and hexane as a water entrainment booster, and different configurations were studied by using the Aspen Plus® simulator. The conceptual process specifications of an optimized industrial plant capable of processing glycerol produced in a typical Brazilian biodiesel producer facility were estimated, for both processes, in order to minimize the specific energy consumption and produce triacetin with a molar purity of 99.9%, with complete conversion of glycerol. Process A showed to be more energy efficient, requiring about 20% of the heat duty required in process B, and being more compact in the necessary quantity of unit operations.

O presente estudo teve por objetivo determinar a composição química de aguardentes obtidas por redestilação, a partir de diferentes concentrações iniciais do flegma (30, 40 e 50% v/v), visando definir um processo que resulte em uma melhor qualidade química e um melhor rendimento operacional. Determinou-se a composição química das aguardentes produzidas mediante análises de teor alcoólico, componentes voláteis (aldeídos, ésteres, metanol, álcoois superiores, ácido acético e furfural) e contaminantes (álcoois n-butílico e sec-butílico, cobre e carbamato de etila). Com exceção dos álcoois superiores, todos os destilados alcoólicos simples (DAS) apresentaram composição química de compostos voláteis e de contaminantes dentro das especificações legais. Quanto aos álcoois superiores, os DAS provenientes dos flegmas com 30% e 40% de etanol apresentaram-se ligeiramente acima do máximo permitido pela legislação (360 mg/100mL de álcool anidro). O DAS proveniente do flegma com 50% de etanol apresentou concentração de álcoois superiores dentro do limite estabelecido pela legislação. O álcool isoamílico correspondeu a 70% do teor de álcoois superiores dos destilados. Os resultados mostraram que o teor alcoólico do flegma (30, 40 e 50% em etanol) não influenciou a qualidade química dos destilados alcoólicos simples destinados a elaboração da aguardente de cana. Nas condições da presente pesquisa, a redestilação do flegma a 50% de etanol foi a que proporcionou o maior rendimento operacional na aguardente produzida. / This study aimed to determine chemical composition of spirits obtained by redistillation from different initial concentrations of low wines (30, 40 and 50% alcohol by volume), defining a process resulting in a better chemical quality and operational efficiency than the initial product. The chemical composition of the spirits produced were determined by alcoholic analysis, volatiles (aldehydes, esters, methanol, higher alcohols, acetic acid and furfural acid) and contaminants (alcohols n-butyl and secbutyl, copper and ethyl carbamate). With the exception of higher alcohols, all simple alcoholic distillates (SAD) had a chemical composition of volatiles and contaminants within legal specifications. The higher alcohols, those from low wines with 30% and 40% etanol concentration, exhibited slightly above the maximum allowed by brazilian law (360mg / 100mL anhydrous ethanol). The SAD from the low wines with 50% ethanol showed a higher alcohols concentration within the limits established by law. The isoamyl alcohol matched to 70% of distillated higher alcohol content. The results showed that the alcohol content of low wines (30, 40 and 50% ethanol) did not influence the chemical quality of simple alcoholic distillates for the preparation of sugar cane spirit. Under the conditions of this study, redistillation of low wines 50% ethanol was the one that provided the highest operating income in the produced spirit.