Optimização da separação de compostos orgânicos

Abstract

Os processos químicos industriais podem gerar sub-produtos que têm de ser destruídos o que, associado a uma série de desvantagens económicas e ambientais, torna de extrema importância a possibilidade de recuperação destes sub-produtos. O presente trabalho propõe-se estudar a viabilidade do aproveitamento de uma corrente de efluente, resultante do processo de produção de anilina, através da destilação, de acordo com determinadas especificações pretendidas. A recuperação de ciclohexilamina (CHA) e ciclohexanol (CHOL) desta corrente pressupõe a utilização de uma sequência de três colunas de destilação. Com o fim de determinar a melhor das três sequências em estudo, recorreu-se a um programa de simulação, o Aspen. Deste estudo concluiu-se que a sequência ideal, para este caso, é a que permite a remoção da água e do benzeno, do CHA e do CHOL sucessivamente pelo topo das três colunas, pois apresenta os menores custos totais (83.777€/ano). Para esta sequência ideal, construiu-se o diagrama de Processo e Instrumentação (P&I) e dimensionaram-se os permutadores de calor associados a cada coluna. Por fim, foi efectuado um estudo da viabilidade económica do projecto em causa, onde se obtiveram os valores para os parâmetros essenciais a este estudo, nomeadamente o valor actual líquido, VAL (327.475€) e a taxa de rentabilidade, TIR (36,6%). Estes valores permitiram concluir que a sequência seleccionada é considerada economicamente viável e rentável. O objectivo deste trabalho foi portanto atingido com sucesso reforçando, assim, o interesse da recuperação destes produtos como alternativa, por exemplo, à incineração.

ABSTRACT: Industrial chemical processes often generate sub products that have to be disposed of before discharging any effluent into the environment. The associated economic and environmental disadvantages show the importance of recovering these compounds from these effluents. This work is aimed at performing a feasibility study for the valorization of an aniline production effluent according to a particular set of desired specifications for the end products. The recovery of cyclohexylamine and cyclohexanol from this effluent can be accomplished by using different distillation columns cascades, according to the mixture components properties. The choice of most economical cascade was made by using a simulation program, Aspen Plus. This choice was based on the total costs of each cascade (the sum of investment and operation costs). The cascade where water and benzene, ciclohexylamine and cyclohexanol are sequentially recovered as distillates from the three columns was selected since it leads to the lowest total cost (83.777€/year) of the three different cascades that were studied. For this optimal cascade a Process and Instrumentation diagram (P&I) was developed as well as the design of the heat transfer apparatus for each column. Finally the project was submitted to an economical feasibility study where its main cost indicators were determined, such as the Net Present Value, NPV (327.475€) and the Internal Rate of Return, IRR (36,6%). These values show that the selected cascade is profitable and economically viable. The main purpose of this essay was successfully attained reinforcing the interest in the recovery of these products as an alternative to their destruction.