Desidratação do hidratado Peneira molecular

Desidratação do hidratado Peneira molecular

ETEC – DR FRANCISCO NOGUEIRA LIMA TÉCNICO EM AÇUCAR E ÁLCOOL - 4º MÓDULO

Fabricação do álcool Professor: (retirado para postagem)

Destilaria

Desidratação do hidratado Peneira molecular

ALUNO(S): Ivail Américo Nº14 Maria Josilania Gomes Azevedo – Nº24

Destilação

Denomina-se destilação a operação onde um líquido é submetido à alta temperatura, passando assim para fase gasosa e, posteriormente, é condensado voltando para a fase líquida. A destilação é utilizada para separação de líquidos de volatilidades diferentes, onde se obtêm condensado do líquido de menor ponto de ebulição. Para líquidos de pontos de ebulição próximos, a destilação torna-se inviável e outro processo deve ser utilizado para promover a separação.

Destilação para obtenção de etanol a partir da cana-de-açúcar.

A destilação é compreendida em duas partes: Destilação e Retificação. A destilação do vinho ocorre em três colunas superpostas: A, A1 e D. A alimentação com vinho é feita no topo da coluna A1, e desce pelas bandejas da coluna em contra corrente com o vapor que é alimentado no fundo da coluna A, onde também se retira o vinhaça (resíduo da destilação). Substâncias mais voláteis, principalmente ésteres e aldeídos, são retirados no topo da coluna D, e condensados por dois condensadores R e R1. A maior parte desses condensados retornam à coluna D, e a outra parte é encaminhada à dorna volante ou é retirado como etanol de segunda (aproximadamente 92° GL), como mostra a figura 4 (elaboração própria).

Figura 4: Coluna A, destilação

O etanol é retirado no fundo da coluna A1 (bandeja A16) junto com a flegma (40 a 50° GL) e é enviado para a coluna de retificação (coluna B) como mostra a figura 5 (elaboração própria). Figura 5: Coluna B, retificação.

A finalidade da coluna B é elevar a concentração da Flegma à aproximadamente 96° GL, sendo retirada como etanol hidratado duas bandejas abaixo do topo da coluna, além de dar continuidade à sua purificação com a retirada de alcoóis superiores, aminas, ésteres, ácidos e bases. Como na destilação, as substâncias mais voláteis são retiradas no topo da coluna e condensadas em dois condensadores e retiradas com etanol de segunda ou ainda retornam para a coluna para retirado do etanol contido na mistura. Os alcoóis homólogos superiores são retirados no meio da coluna na forma de óleo fúsel e alto. No fundo da coluna, é retirada com resíduo a flegmaça, que posteriormente é eliminada.

Azeotropismo

Denomina-se azeotropismo o fenômeno que ocorre com misturas líquidas, que em determinada concentração formam vapores com todos os seus componentes à temperatura abaixo do ponto de ebulição de qualquer uma das substâncias que compõem a mistura, não sendo mais possível a separação por destilação. Etanol e água formam uma mistura azeotrópica, sendo que na destilação e na retificação do vinho, não se consegue obter etanol acima de 97,2% em volume (95,6% em peso) de pureza. Portanto não se consegue obter etanol anidro (9,3° GL) com apenas as operações destilação e retificação. Dessa forma são empregadas operações para desidratar o etanol.

Desidratação do etanol

Para a obtenção de etanol anidro, utilizado combinado com gasolina, adotam-se diversos processos de desidratação do etanol, tais como destilação extrativa, azeotrópica, adsorção com peneiras moleculares ou membranas.

Os processos de desidratação com uso de peneiras moleculares e membranas, ganham maior foco no cenário atual da indústria sucroalcooleira. Ambos os processos são modernos e muito eficientes, além de não deixarem resíduos no etanol, exigência de países, como os Estados Unidos, que importam o etanol anidro brasileiro.

Destilação extrativa

No processo de destilação extrativa, utiliza-se como agente desidratante o mono etileno glicol (MEG). Para a operação, utiliza-se uma coluna de desidratação, onde o MEG é alimentado no topo desta coluna, já o etanol a ser desidratado é alimentado um terço abaixo do topo desta coluna. A função do MEG é absorver e arrastar a água para o fundo da coluna. Os vapores de etanol anidro saem pelo topo da coluna, posteriormente é condensado e encaminhado para o armazenamento. Por fim o resíduo final que é uma mistura de MEG, água e pequena quantidade de etanol, são encaminhados para recuperação do MEG, para reutilização em um novo processo de desidratação, sendo necessária sua purificação através de uma coluna de resinas de troca iônica para reter os sais e consequentemente reduzir a acidez, uma vez que o MEG concentra impurezas retiradas do etanol e se torna mais corrosivo.

Destilação azeotrópica

Este processo também é feito em coluna de desidratação, mas usando Ciclohexano com agente desidratante. Da mesma forma que o MEG, o Ciclohexano é alimentado no topo da coluna C, Figura 6 (elaboração própria), e o etanol a ser desidratado é alimentado um terço abaixo do topo da coluna. O Ciclohexano forma com o etanol e a água uma mistura ternária (azeótropo), que possui ponto de ebulição de 63°C, relativamente menor ao ponto de ebulição do etanol (78°C), e por esse motivo é possível retirar água no topo da coluna.

Por meio da condensação, é possível separar esta mistura azeotrópica em duas fases. A fase inferior é mais rica em água que é enviada para outra coluna para recuperação do Ciclohexano, para que este possa ser reutilizado no processo de desidratação. Já o etanol anidro é condensado na parte inferior da coluna de desidratação, daí segue para armazenamento. Figura 6: Coluna C, desidratação azeotrópica.

Desidratação por peneira molecular

O processo de desidratação utilizando peneiras moleculares é feito com o uso de colunas contendo em seu interior as zeólitas. A zeólita é um mineral que contém micro-poros e é constituída por hidrosilicato de alumínio. De acordo com a IUPAC, existem três classificações de materiais porosos: microporosos (< 2nm), mesosporosos (2-5nm) e macroporosos (>50nm). A Zeólita está nessa primeira classificação. O processo inicia-se com a vaporização e superaquecimento do etanol. Posteriormente é enviado às colunas de desidratação sendo forçado a passar pelas zeólitas. Devido ao tamanho molecular a água fica retida nos micro-poros, já o etanol por ter maior tamanho molecular passa pela zeólita sem ficar retido nos micro-poros. Os vapores de etanol retirados das peneiras são condensados na forma de etanol anidro. Periodicamente é feita a regeneração das peneiras para retirada de água das zeólitas utilizando-se bombas de vácuo. O processo é ilustrado na Figura 7.

Figura 7: Peneira molecular

Comentários