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Previous issue date: 2016-08-29 / Capes / A intensificação de processos através de colunas de parede dividida (DWC) e
acoplamento térmico de duas colunas (TCS) são apontadas na literatura consultada como uma das alternativas mais promissoras para redução do consumo energético do processo de destilação. Especificamente ao processo de destilação extrativa, o uso destas configurações ainda é questionável e não consensual quanto ao seu potencial de redução de custos totais. Neste trabalho, a fim de avaliar rigorosamente a viabilidade de configurações TCS, três abordagens de redução de energia (otimização, integração térmica e acoplamento térmico) são analisadas e concatenadas de modo a reduzir o custo anual total (TAC) e consumo específico de energia (SEC). O uso de um procedimento de otimização baseado no teor de solvente, com
garantia de solução ótima global foi eficiente na redução desses custos, uma vez que
apresentou menores resultados (de SEC e TAC) em comparação com todos os fluxogramas da literatura analisados. A inclusão de uma integração térmica para pré-aquecer a alimentação do azeótropo com a corrente de reciclo mostrou-se competitiva com o uso do acoplamento térmico. Para estender a avaliação em configurações DWC, considerando a equivalência em termos de estágio de equilíbrio com TCS, é proposto uma estratégia sistemática para obtenção de uma configuração DWC otimizada, em termos operacionais e de design. Um comparativo rigoroso entre DWC e CS (também otimizada) foi realizado e demonstrou a influência do número de estágios das colunas no desempenho dessas configurações. Em relação aos custos energéticos, todas as DWC’s mostraram-se favoráveis, entretanto, o percentual de redução de carga térmica depende de qual CS tomou-se como referencial. Os melhores resultados de TAC foram obtidos para colunas com o número de estágios bem distintos em cada lado da parede, entretanto, essas colunas não superaram os sistemas convencionais otimizados.
Economicamente, a decisão sobre o tipo de configuração mais viável para uma aplicação
industrial pode ser tomada como base nas estratégias apresentadas, observando o trade-off entre a capacidade de redução energética das DWC’s e os custos do processo das
configurações otimizadas. / The process intensification through dividing wall column (DWC) and thermal
coupling of two columns (TCS) are noted in the literature consulted as one of the most
promising alternatives to reduce energy consumption of the distillation process. Specifically
by extractive distillation process, the use of these settings is still questionable and
nonconsensual as to its potential to reduce total costs. In this work, in order to assess
accurately the feasibility of TCS, three approaches of energy reduction (optimization, thermal
and thermal coupling integration) are analysed and concatenated in order to reduce the total
annual cost (TAC) and specific energy consumption (SEC). The use of an optimization
procedure based on the solvent content, with guaranteed global optimal solution was effective
in reducing these costs, since presented smaller results (SEC and TAC) compared to all
studies of the literature examined. The inclusion of a thermal integration to preheat the
azeotrope with the recycle proved to be competitive with the use of thermal coupling. To
extend the assessment in DWC, considering the equivalence in terms of stage of equilibrium
with TCS, proposed a systematic strategy for obtaining a DWC configuration optimized in
terms of design and operational. A strict comparison between DWC and CS (optimized too)
was performed and showed the influence of the number of stages of the columns in the
performance of these configurations. In relation to energy costs, all the DWC's were
favorable, however, the percentage of reduction of thermal load depends on which CS took as
a reference. The best TAC’s results were obtained for columns with distinctive number of
stages on each side of the wall, however, these columns do not have overcome the
conventional systems optimized. Economically, the decision about the type of configuration
more viable for an industrial application can be taken as the basis of the presented strategies,
noting the trade-off between the ability of energy reduction of DWC's and the costs of the
process of the optimized configurations.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:riufcg/316 |
| Date | 23 March 2018 |
| Creators | CORDEIRO, Gardênia Marinho. |
| Contributors | BRITO, Romildo Pereira, FIGUEIRÊDO, Marcela Feitosa de., MORAES JÚNIOR, Arioston Araújo de., BRITO, Karoline Dantas., SILVA JÚNIOR, Heleno Bispo., PEREIRA NETO, Antônio Tavernard. |
| Publisher | Universidade Federal de Campina Grande, PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA, UFCG, Brasil, Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca de Teses e Dissertações da UFCG, instname:Universidade Federal de Campina Grande, instacron:UFCG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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