Eco-efficiency evaluation of acetone-methanol separation processes using computational simulation

Mangili, Patrick V.; Souza, Yuri P.D.M.; Menezes, D. Q. F.; Santos, Lizandro de Sousa; Prata, Diego Martinez

doi:10.1016/j.cep.2017.10.022

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“…A separação dos gases é realizada por meio de um separador gás-líquido do tipo flash ou destilação. A conversão em metanol no reator de síntese e a separação primária, com o reciclo dos gases não reagidos, resulta em uma corrente de metanol bruto, contendo aproximadamente 85% de metanol (MANGILI et al, 2018;SANTOS et al, 2018).…”

Section: Introductionunclassified

Modelagem E Simulação Em Scilab De Uma Planta De Produção De Metanol Como Ferramenta De Otimização De Processo

Silva,

Corveloni

2023

ENCIBIO

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RESUMODiante da necessidade do desenvolvimento industrial otimizando o estudo de processos utilizando modelagem e simulação tornou-se uma ferramenta indispensável para a garantia de sua eficiência. A necessidade de redefinir as estratégias, técnicas e procedimentos de simulação que são aplicadas pelo setor produtivo objetivam obter processos mais econômicos e sustentáveis, para manter a competitividade de mercado. A modelagem e simulação permitem a previsão de parâmetros, dados e previsão de comportamento sem que sejam feitas alterações nos sistemas operantes, reduzindo custos e agilizando projetos. A indústria química encontra-se inserida nesse contexto, sendo o metanol um dos principais commodities em escala mundial. O objetivo deste estudo é realizar a modelagem e simulação de uma planta de produção de metanol, utilizando o software livre e gratuito Scilab, como ferramenta de previsão do comportamento do sistema em função de perturbações. Para isto, foi desenvolvido um algoritmo para a resolução do balanço de massa a partir das variáveis de processo encontradas na literatura. Os resultados mostraram que a vazão de alimentação de CO é diretamente proporcional à produção de metanol, enquanto a vazão de alimentação de H 2 não apresentou influência. A conversão de reagente limitante (CO) favorece a produção do produto, entretanto, os custos relacionados às dimensões dos equipamentos (reatores) também crescem com o aumento desta variável. Assim, este estudo indicou as principais características de uma planta de produção de metanol e o algoritmo desenvolvido pode ser aplicado como ferramenta de otimização, bem como ferramenta de estudo no meio acadêmico. PALAVRAS-CHAVE: Metanol, modelagem e simulação, processos.

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Section: Introductionunclassified

Modelagem E Simulação Em Scilab De Uma Planta De Produção De Metanol Como Ferramenta De Otimização De Processo

Silva,

Corveloni

2023

ENCIBIO

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“…As a typical azeotropic system, the mixture of acetone and methanol has been extensively investigated by various methods, such as the isobaric vapor−liquid equilibrium by experiments, 15 extractive distillation processes using various entrainers by Aspen simulation, 16 eco-efficiency evaluation of the separation processes, 17 and so forth. Only very recently, ILs were proved to be effective entrainers to separate acetone from methanol.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Cluster Formation and Its Role in the Elimination of Azeotrope of the Acetone–Methanol Mixture by Ionic Liquids

Chen

Zhang

Liu

et al. 2020

Ind. Eng. Chem. Res.

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Ionic liquids (ILs) are promising entrainers in the separation of azeotropic systems with unique advantages, such as environmental benignity and flexible design. In this work, we carried out molecular dynamics (MD) simulations to elucidate the underlying mechanism in the separation of a typical azeotropic mixture, acetone (A)–methanol (M), using an efficient IL entrainer, 1,3-dimethylimidazolium dimethylphosphate ([MMIM][DMP]), which was proposed in our previous work. Upon the addition of the IL, the excess enthalpies decrease significantly, especially in the acetone-rich mixture. An analysis based on energy breakdown in MD simulations indicated that the interactions between methanol and [DMP]− play a major role in the elimination of the azeotrope. In terms of the radial distribution function, spatial distribution function, and combined distribution function, we discussed the microscopic structures to clarify various interactions among the mixtures. It was found that various clusters of dimensions less than 10 Å are formed by methanol and [DMP]−, in the acetone-rich mixture upon the addition of the IL. In addition, we distinguished the types of these clusters in terms of their different connection modes by the detailed information extracted in simulations. Results indicated that the interplay of two kinds of hydrogen bonds, that is, O–H(M)···O2(D) and O–H(M)···O(M), is responsible for the formation of these clusters. We provided important information to understand the mechanisms of azeotrope elimination by the IL, which is valuable to design new entrainers in the future.

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“…A metodologia do Índice Comparativo de Ecoeficiência (ICE), por sua vez, foi proposta por Pereira et al (2014; com o objetivo de utilizar simultaneamente um conjunto de ecoindicadores para comparar e quantificar os ganhos em sustentabilidade de ações propostas e implementadas em um processo industrial petroquímico em diferentes períodos do tempo (antes, durante e após as modificações). Essa mesma metodologia também pode ser aplicada para comparar diferentes tecnologias industriais e, desta maneira, determinar quantitativamente qual apresenta maior ecoeficiência, conforme já realizado na literatura (Mangili et al, 2018;Junqueira et al, 2018). Tendo em vista que a ecoeficiência é útil a empreendimentos por permitir associar os desempenhos ambiental e econômico (Müller et al, 2015), esta metodologia pode auxiliar na tarefa de tomada de decisões, definindo modificações nas rotas de produção existentes (integração energética, substituição do catalisador etc.)…”

Section: Introductionunclassified

Estudo da ecoeficiência de processos de produção de acrilonitrila

Bastião

Caxiano

Prata

2019

S&G

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DestaquesSimulação de processos de produção da acrilonitrila.Simulação das plantas de utilidades para resultados mais realistas.Análise do ganho em ecoeficiência considerando cinco ecoindicadores.O processo com etapa de condensação parcial mostrou-se a opção mais sustentável.ObjetivoAvaliar o ganho em ecoeficiência pela introdução de uma etapa de condensação parcial no processo convencional de produção de acrilonitrila.MetodologiaO processo de produção de acrilonitrila convencional e o modificado, bem como a planta de utilidades associada, foram simulados computacionalmente utilizando o software UniSim Design Suite R390.1. Com base nos resultados, desenvolveram-se cinco ecoindicadores (consumo de água, combustível e energia, emissão de CO2 e geração de efluentes líquidos) que foram simultaneamente avaliados por meio do Índice Comparativo de Ecoeficiência dos processos considerados.ResultadosA modificação do processo convencional de produção de acrilonitrila, realizada a partir da introdução de uma etapa de condensação parcial com o intuito principal de reduzir o consumo da água de processo, resultou em um aumento de 76% na ecoeficiência considerando-se os ecoindicadores empregados no estudo. A redução no consumo de água foi evidenciada pelo cálculo do ecoindicador correspondente, que se mostrou 47% menor para o processo modificado.Limitações da investigaçãoA ecoeficiência foi avaliada desconsiderando-se fatores sociais e de segurança. Além disso, os poucos dados fornecidos sobre o processo e dimensionamento dos equipamentos da seção de recuperação, por parte dos autores de referência, limitou a comparação de resultados.Implicações práticasO trabalho apresenta um exemplo prático do uso de ecoindicadores na análise do aumento da ecoeficiência pela modificação de processos industriais, principalmente para a redução do consumo de água. Embora a modificação avaliada neste trabalho tenha sido implementada em uma planta de produção de acrilonitrila, a metodologia pode ser aplicada de maneira similar a outros processos industriais.OriginalidadeO presente trabalho apresenta uma avaliação quantitativa do ganho em ecoeficiência (destacadamente no que se refere ao consumo de água) pela introdução de uma etapa de condensação parcial no processo convencional de produção de acrilonitrila.

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Eco-efficiency evaluation of acetone-methanol separation processes using computational simulation

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Modelagem E Simulação Em Scilab De Uma Planta De Produção De Metanol Como Ferramenta De Otimização De Processo

Modelagem E Simulação Em Scilab De Uma Planta De Produção De Metanol Como Ferramenta De Otimização De Processo

Cluster Formation and Its Role in the Elimination of Azeotrope of the Acetone–Methanol Mixture by Ionic Liquids

Estudo da ecoeficiência de processos de produção de acrilonitrila

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