Biodiesel de Óleo de Babaçu por Destilação Reativa

De Jorge da Silva Santos

Biodiesel de óleo de babaçu por destilação reativa aborda a obtenção desse biocombustível por meio de simulações por método tradicional gráfico e método avançado computacional, no qual esses dois métodos, quando comparados os resultados obtidos, apresentaram uma boa convergência, demonstrando que a destilação reativa é uma nova tecnologia alternativa de produção desse biocombustível que se mostra viável técnica e economicamente, principalmente para aplicação em unidades industriais de médio e grande porte.
A relevância do tema deste livro, abordando uma rota alternativa de produção do biodiesel, está calcada no aumento do percentual de adição desse biocombustível ao óleo diesel mineral, de 11% para 12% autorizado no dia 1 de março de 2020 pela Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis – ANP, devendo chegar nos próximos anos a 15%, demonstrando assim a solidez da participação dos biocombustíveis na matriz energética nacional.
Esta obra aborda a destilação reativa em coluna de pratos com borbulhadores, proposta para operar o processo contínuo de transesterificação alcalina do óleo de babaçu, matéria-prima essa tão abundante nas regiões Norte e Nordeste do Brasil, com vistas à produção de biodiesel. Foi utilizado o método gráfico McCABE-THIELE para separação óleo de babaçu-metanol como cálculo preliminar do n.º de estágios e o resultado obtido foi comparado com o método computacional de destilação reativa via software ASPEN PLUS®. Desejo uma boa leitura!

• Idioma: Português
• Editora: Editora Appris
• Data de lançamento: 29 de abr. de 2021
• ISBN: 9786555236354

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Dedico esta obra aos meus pais, por me fazerem existir e aos meus filhos, Nicholas, Aline e Camila.

Agradeço a Deus, pela minha saúde física, mental e espiritual que ora desfruto, determinantes para a conclusão desta obra, bem como aos meus orientadores e professores do DEQ-UFPE, e à editora Appris, pela oportunidade de divulgar este meu trabalho.

PREFÁCIO

Posicionada no contexto de racionalização de fontes e usos de combustíveis, em que a utilização de fontes renováveis e amigáveis do ponto de vista ambiental se fazem prementes, o texto publicado elabora e propõe contribuição no âmbito da produção do biodiesel. O autor, especialista versado na concepção e utilização operacional de equipamentos de processos, debruça-se sobre a possibilidade de aplicação de conceitos clássicos em operações individuais de processos de separação e reação, indicando-os de forma combinada com vistas à intensificação da produção de ésteres graxos via transesterificação alcalina.

Emergindo das bases do processo descontínuo de transesterificação de óleos tais quais de soja, girassol, algodão etc., frutos de estudos laboratoriais e da prática industrial, a presente obra foca sobre as operações de produção contínuas para valorização do óleo de babaçu, estabelecendo predições que devem convergir para projetos em escala industrial. Nessa linha, segue o autor para a abordagem das operações reativas associadas às separações por destilação, assimilando o conjunto como Destilação Reativa visto que é dado destaque à recorrência à coluna de destilação como equipamento de processo, em que pratos borbulhadores, em sua origem tidos como estágios da coluna, agora operam como reatores de mistura submetidos a equilíbrios líquido-vapor deslocados na separação do reagente alcoólico mais volátil.

A formulação autoral se faz clara, indo desde a destilação clássica que sugere a quantidade de pratos provável para a operação contínua, seguindo para a visão do sistema como uma bateria de reatores de mistura em série e convergindo para coluna de destilação reativa, modelada e simulada segundo as simultâneas reações de esterificação e equilíbrios de separação nos diferentes estágios.

A título de destaque e em caráter de recomendação notifica-se a significância desta publicação, caracterizada por seu posicionamento fornecedor de horizontes para a condução dos processos de valorização das oleaginosas brasileiras, com compromisso de produtividade para atendimento às crescentes demandas.

Prof. Dr. Cesar A. Moraes de Abreu

Professor da Universidade Federal de Pernambuco

APRESENTAÇÃO

Esta obra destina-se a alunos e professores das áreas de Engenharia Química, Petroquímica, de Produção, Ambiental e Mecânica, pesquisadores e aos demais profissionais que atuam na área de Biocombustíveis, mostrando a relevância do tema, contribuindo para o despertar de usos de tecnologias limpas, principalmente no que tange à qualidade do ar que respiramos nas grandes cidades devido à queima de combustíveis veiculares, abordando o estado da arte de produção de biodiesel no país.

Inicia-se o Capítulo 1 com um breve histórico desde a inserção do biodiesel na matriz energética nacional, seu estado da arte, o uso da matéria-prima óleo de babaçu na reação de transesterificação em uma coluna de destilação com pratos borbulhadores tipo campânula, caracterizando uma destilação reativa e os objetivos a serem atingidos.

No Capítulo 2, são abordados os aspectos conceituais da destilação não reativa pelo método McCABE-THIELE e da destilação reativa utilizando o pacote termodinâmico UNIQUAC do software ASPEN PLUS®. Aborda com mais profundidade a reação de transesterificação utilizando o metanol como álcool de cadeia curta, mostrando seu mecanismo com o óleo de babaçu por meio dos seus principais componentes, que são os ácidos láurico e mirístico. O autor apresenta uma extensa revisão bibliográfica e finaliza o capítulo mostrando os aspectos cinéticos da reação de transesterificação.

O Capítulo 3 mostra detalhadamente o método gráfico McCBE-THIELE, calculando-se o n.º de estágios total da coluna considerando a destilação somente como separação do sistema binário óleo de babaçu-metanol e descreve com detalhes a destilação reativa via cálculos de balanço de massa. Apresenta o simulador ASPEN PLUS® com mecanismo de um de seus pacotes termodinâmicos, o UNIQUAC, finalizando com uma tabela prática para escolha do pacote termodinâmico a ser adotado para simulação.

No Capítulo 4 o autor apresenta os resultados do projeto da coluna de destilação reativa, abordando os aspectos construtivos e o mecanismo de transferência de massa em cada estágio, necessário para que a reação ocorra. É apresentada também uma analogia entre um reator de mistura e um estágio genérico de reação numa coluna de destilação reativa, bem como os algoritmos desenvolvidos para concentrações dos reagentes e produtos prato a prato, mostrando a configuração final da coluna, sua integração no sistema de produção de biodiesel e este por sua vez, integrado a uma planta-piloto sugerida para obtenção de biocombustíveis derivados do óleo de babaçu que são: biodiesel e bioquerosene. O capítulo é finalizado com as simulações no ASPEN PLUS® e comparação entre os dois métodos estudados.

O autor finaliza concluindo que o presente trabalho apresentou uma técnica singular, como alternativa de produção de biodiesel aplicável para médias e grandes escalas de produção desse biocombustível. Mostrou que é possível calcular uma TDR