Author(s):
Ferreira, Cláudia Oliveira 
Date: 2012
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/10056
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia química; Solventes orgânicos; Destilação
Description
Este trabalho tem como objetivo principal a desidratação de solventes orgânicos
até 1,5 – 2,0 % (m/m). Para isso, estudaram-se vários processos de separação
como a destilação, a desidratação química com agentes secantes, a adsorção e a
pervaporação.
A empresa EGEO Solventes S.A. dedica-se à recuperação de solventes orgânicos,
entre os quais foram selecionados o ECOSOLVE ET (maioritariamente etanol e
água) com um teor de água de 14,8 % (m/m), o ECOSOLVE MET
(maioritariamente metanol e água) com uma humidade de 21,0 % (m/m) e o
ECOSOLVE 01 (diluente universal) com 3,0 - 4,0 % (m/m) em água.
No processo de destilação com pratos, analisou-se a desidratação do solvente
ECOSOLVE ET e obteve-se uma humidade mínima de 6,7 % (m/m), concentração
superior à pretendida.
Na extração com os agentes secantes (cloreto de cálcio, pentóxido de fósforo,
hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, sulfato de sódio anidro, poliacrilato de
sódio e sulfato de magnésio anidro) concluiu-se que o cloreto de cálcio é o agente
mais eficaz na desidratação do solvente ECOSOLVE ET, podendo desidratar até
3,7 % (m/m) mas com uma quantidade considerável em sólido anidro (51 %, m/m)
em base sem soluto.
Por adsorção, o zeólito 3A é o adsorvente mais eficaz na desidratação de
solventes orgânicos. Desidratou-se os solventes ECOSOLVE ET e ECOSOLVE 01
até 2,0 % (m/m), obteve-se as isotérmicas destes dois solventes e a curva de
rutura do ECOSOLVE 01 com vista ao projeto de uma unidade industrial de
secagem por percolação. Os parâmetros determinados foram: a porosidade do
leito de 34,4 % e, para um caudal de 0,0115 m3/min, o comprimento da coluna
industrial de 0,42 m, o diâmetro de 0,90 m e a massa de zeólito 3A de 209 kg.
Assim, a adsorção é uma alternativa para a desidratação mas só para solventes
com menor conteúdo de humidade como o ECOSOLVE 01.
O processo de separação membranar, por pervaporação, também é eficiente para
a desidratação dos solventes. A membrana mais adequada é a membrana
zeolítica NaA com uma seletividade água / solvente elevada e fluxos moderados,
podendo desidratar os três solventes selecionados (ECOSOLVE ET, ECOSOLVE
01 e ECOSOLVE MET) até uma humidade de 2,0 % (m/m). A área de membrana
comercial adequada é de 37,5 m2. A maior desvantagem é o custo da instalação
resultando na inviabilidade económica do projeto. A pervaporação é a técnica mais
eficaz para solventes com maior humidade, podendo desidratar até 1,5 – 2,0 %
(m/m). The main objective of this work concerns the dehydration of organic solvents up to
1,5 – 2,0 % (wt). Various separation processes were studied such as distillation,
dehydration with chemical drying agents, adsorption, and pervaporation.
The company EGEO Solvents S.A. dedicates to the recovery of organic solvents,
such as ECOSOLVE ET (mainly ethanol and water) with a water content of 14,8 %
(wt), ECOSOLVE MET (mainly methanol and water) which a moisture content was
21,0 % (wt) and ECOSOLVE 01 (universal diluent) with 3,0 – 4,0 % (wt) of water.
In the process of distillation with stages, the dehydration of ECOSOLVE ET was
analysed and the minimal moisture was 6,7 % (wt) which is above the desired goal.
The extraction with drying agents (calcium chloride, phosphorous pentoxide,
sodium hydroxide, potassium hydroxide, anhydrous sodium sulphate, sodium
polyacrylate, and anhydrous magnesium sulphate) concluded calcium chloride was
the most effective agent in the dehydration of ECOSOLVE ET, achieving 3,7 % (wt)
of water content. However, a considerable amount of solid anhydrous (51 %, wt
solute free basis) was required.
For adsorption, zeolite 3A was the most effective for dehydration of organic
solvents ECOSOLVE 01 and ECOSOLVE ET which were dehydrated until 2,0 %
(wt). Isotherms were obtained for these two solvents and the breakthrough curve
was determined for ECOSOLVE 01, having in mind the industrial design of a
percolation drying unit. The parameters determined were: a bed porosity of 34,4%
and, a flow rate of 0,0115 m3/min, the industrial column length is 0,42 m, the
diameter is 0,90 m and mass of zeolite 3A is 209 kg. Thus, adsorption is an
alternative for dehydration but only for solvents with lower moisture content like
ECOSOLVE 01.
The membrane separation process, pervaporation, is also effective for the
dehydration of solvents. The most suitable membrane is constituted by zeolite NaA
which has a high solvent / water selectivity and moderate fluxes, and may
successfully dehydrate the three selected solvents (ECOSOLVE ET, ECOSOLVE
01, and ECOSOLVE MET) until a moisture content of 2,0 % (wt). A suitable
commercial membrane area is 37,5 m2. The main disadvantage is installation cost,
resulting in economic unviability of the project. Pervaporation is the most effective
technique for solvents with higher moisture, allowing dehydration to 1,5 – 2,0 %
(wt). Mestrado em Engenharia Química
