Autor(es):
Martins, Nelson Correia 
Data: 2008
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/3024
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Engenharia química; Ácido acético; Furfural; Extracção líquido-líquido
Descrição
A sustentabilidade económica da indústria de pasta de papel passa pelo
aproveitamento de subprodutos que possam apresentar valor acrescentado ao processo.
Deste modo, a recuperação de ácido acético e furfural, presentes nos condensados de
evaporação do licor do processo ao sulfito, poderá, mesmo tendo em conta a baixa
concentração, obter um retorno económico e ambiental significativo, que justifique a
sua aplicação industrial.
Várias amostras de condensados e licores do processo de evaporação foram
fornecidas pela empresa Caima Companhia de Celulose, S.A. (Constância).
Analisaram-se estas amostras por HPLC, o que permitiu identificar um perfil de
concentrações de ácido acético e furfural na linha de condensados de evaporação.
Concluiu-se que o ácido acético se encontra mais concentrado nos condensados de
saída dos primeiros efeitos de evaporação, onde a temperatura e pressão são mais
elevadas. Observou-se também que existe um aumento da quantidade de furfural, o que
evidencia a ocorrência da hidrólise de alguns açúcares, que se degradam formando
furfural. Os condensados, que são actualmente enviados para tratamento anaeróbio
contém ácido acético com uma concentração de aproximadamente 11 g/L e furfural a
0,7 g/L.
Neste projecto de investigação pretende-se desenvolver um processo de recuperação
de ácido acético e furfural. Definiu-se que a remoção destes compostos da linha de
condensados será realizada por extracção liquido-liquido, optando-se pelo solvente
orgânico MTBE como agente extractor. O MTBE possui uma boa capacidade de
extracção, é pouco solúvel em água e é volátil, o que permite uma regeneração menos
dispendiosa em comparação com outros solventes estudados.
De modo a optimizar o processo, realizaram-se simulações, utilizando o software
Hysys, ao qual foram introduzidos dados de parâmetros de interacção binária
experimentais, encontrados na literatura. Para reduzir as necessidades energéticas,
efectuou-se uma integração energética do processo, aplicando o método de “pinch”, o
que permite reaproveitar a energia disponível, através de uma rede de permutadores.
A viabilidade económica do processo depende da concentração inicial da
alimentação, sendo que, aos valores actuais de mercado do ácido acético (500 – 600
€/ton), o processo apresentará vantagens a partir de uma concentração de ácido acético
superior a 2% m/m. Um processo que permita aumentar a concentração da alimentação
será portanto necessário para que o projecto seja vantajoso.
ABSTRACT: The economic sustainability of pulp and paper industries, depend on the recovery of
high value by-products of the process. Therefore, from the recovery of acetic acid and
furfural, present in sulphite spent liquor evaporation condensates, even in low
concentrations, it can be obtained a significant economic and environmental return, that
justifies this project for future industrial application.
Several samples of evaporation condensates and liquors were supplied by Caima
Companhia de Celulose, S.A. (Constância). These samples were analysed by HPLC,
allowing the definition of an acetic acid and furfural concentration profile through the
evaporation condensates line.
It was concluded that acetic acid is more concentrated on the condensates leaving
the first evaporation effects, where both temperature and pressure are higher. It was
also seen that furfural amount increases on the evaporation process, which can be
explained by the hydrolysis of some sugars during that process. Nowadays the
condensates are sent to anaerobic treatment, with an acetic acid concentration of 11 g/L
and furfural of 0,7 g/L.
On this research it was developed an acetic acid and furfural recovery from sulphite
pulp condensates. Liquid-liquid extraction was the better alternative separation process,
using MTBE (Methyl Tert-Butyl Ether) as extraction solvent. MTBE has low solubility
on water and is very volatile, turning out to be a less expensive option, compared with
other solvents.
Besides its definition, the process was also optimized through several simulations,
using the software Hysys. Binary interaction parameters found on the literature were
included on this software database, in order to obtain results based on previous
experiments. To reduce energetic process needs was used the “pinch method”. It
consists on process integration, getting energetic profit based on a heat-exchanger
network.
Economic process viability depends on the initial feed concentration. Actually, at
market values of acetic acid (500 – 600 €/ton), the developed process is only favourable
at acetic acid concentration higher than 2,0 w/w%. Therefore it is essential to include a
previous process that could increase feed concentration, to obtain process viability. Mestrado em Engenharia Química
