ÁREA: Química Tecnológica
TÍTULO: SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DO BIODIESEL EM USINA PILOTO UTILIZANDO O ASPEN/HYSYS COM ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÔMICA
AUTORES: SOUZA, T. P. C. (UFPE) ; SILVA, J.M.F. (UFPE) ; STRAGEVICH, L. (UFPE)
RESUMO: Nos últimos anos o biodiesel se tornou uma alternativa para a demanda crescente de combustível. O próximo passo é conseguir produzir um biodiesel economicamente competitivo com o diesel fóssil em um processo a nível industrial. Este trabalho visa estudar do ponto de vista computacional, uma planta de biodiesel, simulando o processo desde a reação de transesterificação de óleos vegetais, chegando até a purificação do biodiesel. O projeto tem como principal foco simular o processo produtivo e estudar a viabilidade econômica do mesmo.
Os balanços de massa e de energia serão estudados com o auxílio do simulador ASPEN e seus resultados confrontados com os resultados obtidos na indústria piloto montada em Pernambuco, esperando assim, solucionar diversos problemas apresentados na indústria.
PALAVRAS CHAVES: biodiesel simulação hysys
INTRODUÇÃO: Atualmente diversos países estão se interessando pela tecnologia aplicada ao biodiesel. Um dos motivos é que o biodiesel está se mostrando uma alternativa muito promissora para a substituição do diesel de origem mineral. Isto porque o biodiesel pode ser considerado um combustível ecologicamente correto e renovável.
O estado de Pernambuco opera uma unidade piloto para produção de Biodiesel. A usina é a administrada pelo centro de tecnologias estratégicas do nordeste – CETENE e encontra-se localizada no município de Caetés-PE.
A usina tem como propósito estudar a produção de Biodiesel de maneira eficiente para que sejam aplicados esses conhecimentos em novos projetos no estado ou fora dele.
Com o biodiesel mais caro que o diesel de origem mineral, é necessário que se realizem estudos para torná-lo economicamente mais viável. Um das maneiras de conseguir isto é melhorando o processo produtivo das plantas industriais. O uso de um simulador de processos químicos ajuda no auxílio de tomadas de decisões para melhorar tal processo. O presente trabalho tem como objetivo estudar a viabilidade econômica da planta industrial otimizada com o uso das ferramentas computacionais comparando tais resultados com o dados obtidos na usina piloto montada em Pernambuco.
Foi proposta a melhoria da planta com a aplicação de uma coluna de destilação reativa a fim de substituir as etapas reativas e separativas por um único processo. Por fim, foi feito uma comparação econômica do novo processo junto ao processo adotado na usina de Caetés-PE.
MATERIAL E MÉTODOS: Foram adquiridos em campo dados que serviram de base para a realização das simulações. Em princípio foram levantadas informações sobre o tipo de matéria prima usada na usina. Essa informação serviu de base para a criação dos componentes químicos que foram usados na simulação. Em seguida foi mapeado todo o processo produtivo a ponto de se obter informações sobre os tipos de equipamentos usados e seus respectivos parâmetros de projeto e de operação. Durante todo o processo, foram coletadas amostras de produtos, onde estas foram submetidas à cromatografia gasosa a fim de se acompanhar e de se ter um padrão que servisse de base para as etapas de simulação.
A metodologia usada neste trabalho se divide em: Análise da composição dos componentes ao longo do processo fazendo uso da cromatografia gasosa; levantamento dos equipamentos aplicados ao processo, bem como seus parâmetros de projeto e de operação; Estudo da viabilidade econômica do processo aplicado na usina piloto e no processo de melhoria com uma coluna de destilação reativa, e simulação dos processos industriais bem como sua melhoria.
O estudo da viabilidade econômica do processo se deu com base no Custo Anualizado Total Unitário – CATU – que leva em conta os custos fixos aplicados ao processo bem como os custos variáveis (operação e utilidades). O custo fixo anualizado (US$/ano) corresponde aos custos associados ao investimento nos equipamentos centrais (ISBL – Inside Battery Limits – US$). Segundo PERLINGEIRO,2005, o cálculo dos ISBL dos equipamentos usados pode ser feito somando-se o preço de compra dos equipamentos cujas dimensões principais são determinadas no projeto, multiplicando-se o somatório por um fator experimental.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Por se tratar de uma usina piloto de caráter experimental, a usina opera com diversos tipos de óleos, onde foi observado que o biodiesel produzido é formado basicamente por Methyl Palmitate, Methyl Stearate, Methyl Oleate e Methyl Linoleate que totalizam cerca de 89% de toda a mistura. Os resultados da simulação foram comparados com os resultados obtidos na usina de Caetés-PE e podem ser vistos na figura 01. Com o objetivo de validar a simulação, foi criado três parâmetros da avaliação: Produção alcançada na simulação, Qualidade do produto final e Custo fixo do processo simulado. Os resultados desses parâmetros foram comparados com os dados industriais. Como critério de avaliação da qualidade do produto final (Biodiesel), foi usado como referência a norma ANP RES N°7 de 19/03/08 que apresenta as especificações as quais o Biodiesel deve possuir. Consegui-se obter uma produção de 2.214 litros/dia de Biodiesel na simulação, o que se aproxima muito da produção real da usina de Caetés-PE que é de 2.000 litros/dia. O custo total dos equipamentos foi de R$ 497.119 já incluindo todos os processos. Comparando esse valor ao custo do projeto industrial podemos verificar uma discrepância de R$ 2.880 em relação aos R$ 500.000 do projeto original.
O resultado da simulação com a coluna de destilação reativa pode ser visto na figura 02, onde se consegui uma produção 25% maior do que a produção conseguida na usina de Caetés-PE. Também foi observada uma redução no uso de álcool o que diminui o custo de operação. Essa redução de Metanol também foi observada em estudos práticos por THOMPSON, 2006 que realizou diversos experimentos operacionais em uma coluna de destilação. O custo total empregado a esse processo mostra uma redução de R$ 197.800 em relação ao custo do projeto atual.
CONCLUSÕES: Neste trabalho pode-se verificar os resultados da simulação de vários arranjos de processo e compará-los como as respectivas viabilidades econômicas, verificando assim a que obtém o melhor custo benefício. A simulação que mais se mostrou viável tanto em termos de operação e produção, quanto em custo de montagem foi à destilação reativa. Os resultados mostraram que o custo anualizado total unitário deste processo foi de R$ 302.161, bem menor que os R$ 500.000 do projeto atual, além de se obter um bom resultado de produção, qualidade e operação, onde se conseguiu diminuir o custo com metanol.
AGRADECIMENTOS: Agradeço ao LAC - Laboratório de Combustíveis da ANP, a PROPESQ, e ao LSDPQ - Laboratório de simulação e Dinâmica de Processos Químicos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: PERLINGEIRO, C. A. G., Engenharia de Processos – Análise, Simulação, Otimização e Síntese de Processos Químicos, Ed. Edgard Blücher, 2005.
B. B. He, A. P. SINGH, J. C. THOMPSON, A movel continuous-flow reactor using reactive distillation for biodiesel production, 2006
