A destilação reativa na produção do acetato de etila: análise e viabilidade

Autor: Mariz, Paulo Romero de Araujo
Přispěvatelé: Rojas, Leopoldo Oswaldo Alcazar, Morais Júnior, Arioston Araújo de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron:UFPB
Popis: This work aims the analysis and feasibility study of the reactive distillation column in the ethyl acetate (EtOAc) production. The esterification reaction of acetic acid (AcOH) with ethanol (EtOH) catalyzed by sulfuric acid is the main commercial route for its production. This technology makes it possible to separate mixtures while a reaction takes place. The advantage is increased reduction and elimination of reactive azeotropes. For analysis, modeling and simulation of the system in the Matlab® environment was performed to solve the set of differential-algebraic equations of the liquid-vapor equilibrium model and residual curves map. For feasibility, the equilibrium constant, the Damköhler number and the residence time are used as criteria. The results obtained allowed for a better understanding of the critical points of the system and the regions that should be avoided during the separation process. The variation in the Damköhler number, 0.05 to 5, evidenced the propagation of the chemical reaction in the quaternary system as well as the change in the composition profiles direction and the minimum boiling point azeotrope displacement (EtOH-EtOAc- H2O). The similarity between boiling temperature of the azeotropes EtOAc-EtOH, H2O-EtOAc-EtOH and EtOAc-H2O makes the pressure variation technique unfeasible for misture separation and the presence of three regions in the ternary diagram H2O-EtOAc-EtOH created by residual curve maps makes extractive distillation unfeasible as well. Therefore, from the ternary diagram and liquid-liquid equilibrium curve, it is clear the ihe importance of recycling water at the top of the distillation column to increase EtOAc purity as well as the need for the feed streams to be equimolar. Pró-Reitoria de Pós-graduação da UFPB (PRPG/UFPB) O presente trabalho aborda a análise e o estudo de viabilidade da coluna de destilação reativa na produção do acetato de etila (EtOAc). A principal rota comercial para sua produção é a reação de esterificação do ácido acético (AcOH) com etanol (EtOH) catalisada por ácido sulfúrico. Essa tecnologia possibilita a separação de misturas ao passo que a reação se desencadeia. A vantagem é que se tem o aumento a conversão e eliminação de azeótropos reativos. Para análise, realizou-se a modelagem e simulação do sistema no ambiente Matlab® para resolver o conjunto de equações algébrico-diferenciais do modelo de equilíbrio líquido-vapor e mapas de curvas residuais. Para a viabilidade, utilizou-se como critérios a constante de equilíbrio, o número de Damköhler e o tempo de residência. Os resultados obtidos permitiram compreender melhor os pontos críticos do sistema e as regiões que devem ser evitadas durante o processo de separação. Com a variação no número de Damköhler de 0,05 a 5, evidenciou-se o efeito da reação química no sistema quaternário bem como a mudança no sentido dos perfis de composição e o deslocamento do azeótropo de mínimo ponto de ebulição, EtOH-EtOAc-H2O, provocado pela reação. A semelhança entre as temperaturas de ebulição dos azeótropos EtOAc-EtOH, H2O-EtOAcEtOH e EtOAc-H2O torna a técnica de variação de pressão inviável para a separação da mistura e a formação de três regiões distintas no diagrama ternário H2O-EtOAc-EtOH dos mapas de curvas residuais inviabiliza a destilação extrativa. Portanto, à partir desse diagrama ternário em conjunto com a curva de equilíbrio líquido-líquido, constatou-se a importância do reciclo de água no topo da coluna de destilação para o aumento da pureza do EtOAc bem como a necessidade das correntes de alimentação serem equimolares.
Databáze: OpenAIRE
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