Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10400.22/6620
Título: Otimização Energética na Produção de Biodiesel
Autor: Quelhas, Tiago Jorge Sá da Silva dos Santos
Orientador: Silva, Paula Cristina Pereira
Queiroz, Eduardo Mach
Pessoa, Fernando Luiz Pellegrini
Palavras-chave: Biodiesel
Energética
Integração
Otimização
Pinch
Utilidades
Energy
Integration
Optimization
Utilities
Data de Defesa: 2012
Resumo: Enquadrado num contexto cada vez mais marcado pela necessidade imperiosa de adoção e desenvolvimento de práticas ambientais e energeticamente sustentáveis, este trabalho visa contribuir para a caracterização e otimização do consumo de energia na produção de biodiesel. O biodiesel pode ser encarado como uma boa resposta aos graves problemas que os combustíveis fósseis estão a provocar nas sociedades modernas, pois é uma fonte de energia biodegradável, não-tóxica e sintetizada a partir de várias matérias-primas. Porém, o elevado custo de produção, como consequência do elevado preço das matérias-primas, constitui o maior problema para a sua implementação e comercialização a grande escala. A produção de biodiesel é, em sua quase totalidade, conduzida por via de reação de transesterificação, usando óleo vegetal e álcool como matérias-primas. O objetivo geral deste trabalho é otimizar energeticamente um processo de produção de biodiesel, via catálise homogênea alcalina (BCHA). Para alcançar esse objetivo, um fluxograma típico de produção foi construído e analisado, tanto do ponto de vista energético como econômico. Posteriormente oportunidades de otimização do processo foram identificadas, no sentido de reduzir o consumo de utilidades, impacto ambiental e aumentar a rentabilidade econômica. A construção do processo, a caracterização da alimentação, os critérios de operacionalidade, a obtenção de resultados e demais fatores foram efetuados com auxílio de um software de simulação Aspen Plus versão 20.0 criado pela Aspen Technology products. Os resultados do trabalho revelaram que o processo BCHA produz uma corrente com 99,9 % em biodiesel, obedecendo às normas internacionais em vigor. Na parte energética, o processo BCHA base necessitou de 21.405,1 kW em utilidades quentes e 14.886,3 kW em utilidades frias. A integração energética do processo BCHA, segundo a metodologia pinch, permitiu uma redução das necessidades quentes para 10.752,3 kW (redução de 50 %) e frias para 4.233,5 kW (redução de 72 %). A temperatura no ponto de estrangulamento (PE) foi de 157,7 ºC nas correntes quentes e 147,7 ºC nas correntes frias. Em termos econômicos, o custo total é reduzido em 35% com a integração energética proposta. Essa diminuição, deve-se sobretudo à redução do custo operacional, onde as necessidades de vapor de muita alta pressão (VMAP), vapor de alta pressão (VAP) e água de resfriamento (AR) apresentaram quebras de 2 %, 92 % e 71 %, respectivamente. Como conclusão final, salienta-se que a integração do processo BCHA estudado é energética e economicamente viável.
Framed in a context increasingly marked by the necessity of adoption and development of sustainable energy and environmental practices, this paper aims to contribute to the characterization and optimization of energy consumption in the production of biodiesel. Biodiesel can be seen as a good response to the serious problems that fossil fuels are causing in modern societies, because it is a biodegradable source of energy, non-toxic and synthesized from various raw materials. However, the high production cost, as a result of the high price of raw materials, is the biggest problem for its implementation and marketing on a large scale. The production of biodiesel is, almost totally conducted via transesterification reaction using vegetable oil and alcohol as raw materials. The overall objective of this work is to optimize the energy consumption of a biodiesel production process, via homogeneous alkaline catalysis (BCHA). To achieve this goal, a typical flowchart production was built and analyzed, both from the point of view of energy as economical. Subsequently, opportunities for process optimization to reduce utilities consumption are identified, aiming to reduce environmental impact and increase the economic profitability. The simulation and analysis of the process are made using Aspen Plus version 20.0, an Aspen Technology product. The results of this work revealed that the BCHA process provides a current with 99.9 % in biodiesel, complying current international standards. On the energy side, the BCHA process required 21.405,1 kW in hot utilities and 14.886,3 kW in cold utilities. With energy integration of the BCHA process, according to the methodology Pinch, allowed a reduction of hot needs to 10.752,3 kW (50 % reduction) and cold needs to 4.233,5 kW (72 % reduction). The Pinch point temperature was 157.7° C for hot currents and 147.7 ºC for cold currents. The total cost, after energy integration, was reduced by approximately 35 %. This decrease is mainly due to the reduction of operating cost, where the very high pressure steam (VMAP), high pressure steam (VAP) and cooling water (AR) needs, had reductions in 2 %, 92 % and 71 %, respectively. As a final conclusion, it should be noted that the integration of the BCHA process studied is energetic and economically viable.
URI: http://hdl.handle.net/10400.22/6620
Designação: Mestrado em Engenharia Química
Aparece nas colecções:ISEP - DM – Engenharia Química

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