Desempenho da primeira e segunda lei da termodinâmica para o processo de desidratação de etanol: configurações convencionais e alternativas.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: GONÇALVES, Savana Barbosa Villar.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande; Brasil; Centro de Humanidades - CH; PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA; UFCG
• Palavras-chave em Português: Efficiency; Lost work; Minimum work; Second law; Extractive distillation; Eficiência; Trabalho perdido; Trabalho mínimo; Segunda lei; Destilação extrativa; Engenharia Química
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/17322

Este trabalho investiga e compara quatro configurações de destilação para produção de etanol anidro. São dois sistemas convencionais e dois termicamente acoplados a um retificador lateral, onde a diferença entre cada par é a inclusão de uma terceira coluna de separação (concentradora). Com o objetivo de verificar qual configuração é mais eficiente e de menor demanda energética, foram aplicadas a primeira e segunda lei da termodinâmica visando realizar o balanço energético e de disponibilidade, respectivamente. Dessa forma, foram contabilizadas a quantidade e qualidade da energia utilizada, além da identificação das fontes de irreversibilidades dos processos. Foram comparados os perfis do balanço de disponibilidade (trabalho perdido, trabalho equivalente e eficiência termodinâmica) e o consumo energético para os quatro sistemas otimizados com e sem integração térmica. A análise da eficiência termodinâmica de acordo com a 2a lei foi realizada para o processo global. Os resultados sugerem que a configuração convencional com três colunas e integração térmica é o processo mais sustentável exergeticamente para produção de etanol anidro. Já a configuração termicamente acoplada com duas colunas é a que apresenta o menor consumo energético. Realizou-se a análise do perfil de perdas exergéticas em cada coluna das quatro configurações e verificou-se que para todos os casos passíveis de otimização, após mudanças na temperatura e localização da alimentação de determinadas correntes, se conseguiu minimizar perda de exergia e consumo energético e maximizar eficiência, sendo possível afirmar que o trinômio perda de exergia/consumo energético/eficiência termodinâmica tem correlação direta quando a análise é feita dentro da mesma configuração. A principal conclusão desse trabalho é que só é correto correlacionar eficiência da segunda lei e consumo energético para o processo global quando se leva em consideração também as variações da função de disponibilidade e temperatura da fonte quente (refervedor) ao comparar diferentes processos de separação.