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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2004.tde-21022024-142058
Documento
Autor
Nome completo
Uirajara Vieira Júnior
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2004
Orientador
Banca examinadora
Oliveira Junior, Silvio de (Presidente)
Krieger Filho, Guenther Carlos
Pérez, Silvia Azucena Nebra de
Título em português
Análise exergética de uma planta produtora de acetaldeído.
Palavras-chave em português
Energia térmica (Uso racional)
Termodinâmica
Resumo em português
Este trabalho propõe um modelo termodinâmico para avaliar a eficiência de um processo de produção industrial de acetaldeído via oxidação parcial de etanol, bem como uma alternativa de processamento com uso mais racional da energia térmica necessária. Empregou-se análise exergética como ferramenta de avaliação. Foi elaborado um modelo capaz de avaliar as propriedades termodinâmicas das misturas envolvidas no processo, considerando fase vapor ideal e fase líquida corrigida pela equação de Wilson. A pressão mais alta do sistema ocorre na torre de destilação de acetaldeído e é igual a 345 kPa. O sistema de equações não-linear, gerado pelos balanços de massa, energia e exergia da planta é resolvido simultaneamente pelo método de Newton, no software EES. As irreversibilidades da planta totalizam 1.076 kW, ou 5.165 kJ/kg de acetaldeído produzido, os principais pontos de geração de irreversibilidades são o reator, com 458 kW, a caldeira de recuperação, com 118 kW, a torre de absorção, com 105 kW e a torre de destilação, com 247 kW. O modelo alternativo sugerido apresenta 925 kW de irreversibilidade, o que representa 14,7% de redução de irreversibilidade. As principais mudanças sugeridas ocorreram na torres de absorção e destilação de acetaldeído. Uma nova rede de recuperação de calor também foi sugerida, o que provocou uma redução de 28 kW nas irreversibilidades.
Título em inglês
Untitled in english
Palavras-chave em inglês
Thermal energy (Rational use)
Thermodynamics
Resumo em inglês
This work develops a thermodynamic model to assess the industrial acetaldehyde production by ethanol partial oxidation, and propos another plant configuration in order to use the thermal energy more efficiently. Exergetic analysis was used as evaluation tool. The model was able to predict all relevant thermodynamics properties of the process streams. The vapor phase was considered ideal, while the non-ideality on liquid phase was corrected by Wilson equation. The highest pressure in the process occurs in the acetaldehyde distillation tower - 350 kPa. The non-linear equation system generated by the mass, energy and exergy balances is solved by a Newton algorithm, in the EES software. The irreversibility sums 1076 kW - 5165 kJ/kg acetaldehyde. The irreversibilities are mainly produced in the oxidation reactor (458kW), in the waste heat boiler (118kW), in the acetaldehyde absorption tower (105kW) and the distillation tower (247kW). The new approach reduces the irreversibilities to 925 kW, which represents 14,7%. The modifications were made in the absorption and distillation tower and a new heat exchanger network caused 28 kW reduction.
 
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Data de Publicação
2024-02-21
 
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