V3 Sistema integrado de tecnologia do Processos

Sintese  de fluxograma  de  tecnologia de  processo Industria e Analise de viabilidade prliminarProva  II de  apresentacaos  e esveja  roteiro de  projeto  na cadernos de modelo de projeto  valorizaoa de rejeitos  veja items  no modelo projeto wiki @49  modelo boa de engenharia de  projetoIntroducao problemas Propsota de   soulcaoes tecnologica     Produtos , processo , energia , meioambiente Resumos e Redacaoes  de Revisaoes de estado de arte tecnologios  e processo  de  seu  projeto     1a geracao tecnologiica de processo   2a  geracao  tecnologica  de processos    3a gearcao  Resultados obtidos de 1a  unidades  ConclusaoTrabalho para 2a 3  3a  unidadesPesquisa  Bibilografios  de piaza , diigo e google  , imagens , videos e  weblinks Prova II     prova  objetivo  de  coneceitos  topicos de  desenvolvimento eng   de projeto  usando web app  de tecnologia de proceso na industral Relatorios  de tarefas  , Redacao  de resumos  sobre conceits e metodo   de desenvolvimento , engenharia de projetos e engemharia de sistemas  usando insightmaker , resumos  de topicis   de provas  objetivos  como metodos , modelos  usando   para desenvolvimento projeto rapidos  usando web app     

Sintese  de fluxograma  de  tecnologia de  processo Industria e Analise de viabilidade prliminar

Prova  II de  apresentacaos  e es

veja  roteiro de  projeto  na cadernos de modelo de projeto  valorizaoa de rejeitos 

 veja items  no modelo projeto wiki @49  modelo boa de engenharia de  projeto

Introducao 

problemas 

Propsota de   soulcaoes tecnologica 

 

   Produtos , processo , energia , meioambiente 

Resumos e Redacaoes  de Revisaoes de estado de arte tecnologios  e processo  de  seu  projeto  

   1a geracao tecnologiica de processo

   2a  geracao  tecnologica  de processos 

   3a gearcao 

 

Resultados obtidos de 1a  unidades

  Conclusao

Trabalho para 2a 3  3a  unidades

Pesquisa  Bibilografios  de piaza , diigo e google  , imagens , videos e  weblinks

 

Prova II    

 prova  objetivo  de  coneceitos  topicos de  desenvolvimento 

eng   de projeto  usando web app  de tecnologia de proceso na industral

 

Relatorios  de tarefas  , Redacao  de resumos  sobre conceits e metodo   de desenvolvimento , engenharia de projetos e engemharia de sistemas  usando insightmaker , resumos  de topicis   de provas  objetivos  como metodos , modelos  usando   para desenvolvimento projeto rapidos  usando web app    

 




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INTRODUÇÃO

<!--[if gte vml 1]> <![endif]--><!--[if !vml]-->https://brasilescola.uol.com.br/upload/e/%20etanol%202.jpg<!--[endif]-->Etanol,álcool ou álcool etílico são palavras que se referem à mesma substância: umcomposto orgânico de fórmula C2H6O. Tanto o álcoolcombustível, como bebidas alcoólicas, produtos de limpeza, tintas e qualqueroutro produto que contenha o composto utiliza o mesmo álcool, obtido porfermentação do açúcar ou síntese em laboratório. As diferenças ocorrem nadestilação, utilizada em algumas aplicações do álcool, e nos processos depós-produção do produto.

Apesar de estar presente em diversos produtos docotidiano, o etanol é mais utilizado, atualmente, como combustível. Para se teruma ideia, na safra 2012/2013, foram produzidos mais de 21 bilhões de litros dobiocombustível, o que equivale a 8.400 piscinas olímpicas. Deste volume, foramconsumidos aproximadamente 18 bilhões de litros e pouco mais de 3 bilhões foramexportados.

Por ser obtido de vegetais, o etanol é consideradoum combustível renovável, ou seja, não se esgota. É também um combustívelsustentável, pois grande parte do gás carbônico lançado na atmosfera em suaprodução é absorvido pela própria cana-de-açúcar durante a fotossíntese.

Embora sejaorgânico, o etanol não é encontrado puro na natureza e precisa ser fabricado.Há processos complexos para a obtenção da substância, porém, o mais difundido éa fermentação de açúcares de plantas ricas em açúcar ou amido, comocana-de-açúcar, milho, beterraba e sorgo, sendo a cana-de-açúcar a mais simplese produtiva.

Em umaindústria de produção de etanol, que pode ser classificada como micro ou mini-usinas(100-1000litros/dia ou 5000-20000 litros/dia, respectivamente), são encontrados váriosprocessos industriais como extração, fermentação, destilação, centrifugação,desidratação, entre outros.

Uma das etapas na linha deprodução é a fermentação realizada a partir de uma levedura denominada Saccharomyces cuja reação está dispostaabaixo.

A+ B → C + D

Na reação acima temos que osreagentes A e B representam a matéria prima (a sacarose extraída da cana) e ocatalizador da reação de fermentação (a levedura, nesse caso) e C e Drepresentam os produtos e coprodutos, no caso o Etanol e seus derivados.

Sacarose(C12H22O11) + Levedura → Álcool + CO2+ Levedura

<!--[if !supportLists]-->1.    <!--[endif]-->PROBLEMÁTICAS

Tendoem vista a produção industrial de Etanol, são enfrentadas algumas problemáticastais como o custo de produção, gasto de energia, resíduos gerados, custo deequipamentos, demanda dos produtos, se haverão coprodutos formados na linha deprodução e emissão de gases poluentes na atmosfera.

 

<!--[if !supportLists]-->2.    <!--[endif]-->PROPOSTA DE SOLUÇÃO

Aprodução de Etanol tem como matéria prima a Cana de Açúcar ou Sorgo, produtosnaturais que não demandam altos gastos financeiros, como também de mão de obra.

Oprimeiro processo de produção traz uma solução para as problemáticas ‘gasto deenergia’ e ‘resíduos gerados’. O etanol será produzido a partir do caldo decana extraído da cana, no entanto, o processo da extração tem como resíduo obagaço. Tal resíduo pode ser queimado e o vapor gerador é utilizado para ageração de energia elétrica. Essa medida é totalmente favorável à indústria pordar ao resíduo formado uma utilidade que ainda será responsável por gerarenergia elétrica suficiente para a produção.

 O Brasil contacom 434 usinas sucroalcooleiras, todas elas autossuficientes em energia graçasà produção de vapor por meio da queima de bagaço de cana em caldeiras. ODióxido de Carbono liberado na atmosfera durante a produção é absorvido pelo própriocanavial no processo de fotossíntese.

Em relação a demanda dos produtos e coprodutos produzidosnessa linha industrial não se enfrentam muitos problemas, visto que a partir doEtanol são obtidos diversos itens como combustíveis para veículos leves,açúcar, bebidas, perfumes, produtos químicos, entre outros.

<!--[if !supportLists]-->1.    <!--[endif]-->OBJETIVOS

Paratal produção são estabelecidos objetivos gerais e específicos. Como objetivosgerais tem-se a elaboração do fluxograma de produção (produzido no insightmaker) bem como o entendimento dos processos e operações realizadas.

Comoobjetivos específicos tem-se a produção do Etanol hidratado (ou anidro) bemcomo seus derivados: combustíveis, bebidas, perfumes, produtos químicos, dentreoutros.

STADO DA ARTE DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL

BIODIESEL NO MUNDO

O biodiesel é fruto da evolução das pesquisas para obtenção de sucedâneo vegetal para o óleo diesel. Parte desta trajetória será retratada a seguir. A tabela 01 mostra a evolução das pesquisas científicas para fundamentar o uso de biodiesel através de óleos vegetais, baseado no trabalho de Salama 1982.

 

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O histórico do uso de óleos vegetais, ainda puros, em motores de combustão interna remonta ao início da operação satisfatória do próprio motor Diesel, em fins do século retrasado. Rudolf Diesel projetou em 1896 seu primeiro motor, com eficiência da ordem de 26%, qual foi testado com petróleo , álcool e, em 1900, com óleo de amendoim, com Exposição de motores em Paris, foram apresentadas as três opções. Veja os principais fatos do biodiesel na tabela 01.

BIODIESEL NO BRASIL

No Brasil, a questão do uso energético de óleos vegetais começou a ser discutida pelo governo federal em 1975, sob a coordenação do Ministério da Agricultura, dando origem ao "Proóleo- Plano de Produção de Óleos Vegetais para Fins Energéticos", que resultou na resolução nº 7 da Comissão Nacional de Energia, a qual nunca foi realmente implantada .A tabela 02 mostra as principais fatos históricos do biodiesel no Brasil, segundo trabalho de Salama.

 

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 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

MONOÉSTERES DE ÓLEOS VEGETAIS

A transesterificação de um óleo com monoálcoois, especificamente metanol ou etanol, promove a quebra da molécula dos triglicerídeos, gerando mistura de ésteres metílicos ou etílicos dos ácidos graxos correspondentes e liberando glicerina como subproduto. O peso molecular desses monoésteres, é próximo ao do diesel (7).

A similaridade encontrada nos pesos moleculares estende-se às propriedades físico-químicas, o que incentivou o teste dos ésteres graxos como sucedâneo melhor do diesel que os óleos vegetais "in natura". Estudos foram iniciados em 1940, na Bélgica (1) e na França (2), visando à produção em escala semi-industrial da mistura de ésteres etílicos de óleo de dendê e seu uso direto em motores diesel. O fim da segunda grande guerra e o baixo custo de petróleo paralisaram os estudos, retomados em anos recentes na África do sul (3) e no Brasil (4) , (5), onde a produção de ésteres graxos para fins energéticos foi conduzida de forma pioneira pela empresa PROERG- Produtora de Sistemas Energéticos Ltda.

Verificou-se porém a combustão incompleta, como no caso dos óleos "in natura", revelada pela formação de fumaça branca, e também um efeito acentuado de lavagem do óleo lubrificante das paredes do cilindro do motor, aumentando seu desgaste. O efeito foi detectado pela redução inicial da viscosidade ou, em certos casos, pela perda total do poder lubrificante do combustível (6), (7).


IODIESEL
 
biodiesel é tanto um combustível a ser usado puro, como comprovado plenamente para motores de combustão interna com ignição por compressão (motores diesel) de grande porte, como embarcações e locomotivas, como na forma de aditivo quando misturado com o óleo diesel de origem mineral, em qualquer proporção. Por ser biodegradável, de baixa toxidade e praticamente isento de enxofre e compostos aromáticos, é considerado um combustível ecológico. No seu uso na forma pura, o biodiesel reduz, em valores médios, em até 68% as emissões de gás carbônico, e em até 90% a emissão de fumaça, e elimina as emissões de óxidos de enxofre.
 
O  pode ser produzido a partir da transesterificação de óleos residuais de processos de frituras e metanol (transesterificação metílica), que é escolhido prioritariamente pela cinética de sua reação. Estudos comparativos de transesterificação etílica (com etanol) e metílica para diversos óleos são desenvolvidos, visando o aperfeiçoamento dos processos para os dois álcoois.[33] 
 
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                                                                    Editado de www.revistasustentabilidade.com.br
 
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ESCOLHA DO SISTEMA ESCOLHA DE MATÉRIA-PRIMA

Óleo de Soja: O óleo de soja foi escolhido como matéria-prima para o processo de transesterificação simultânea pois além de se encontrar grande quantidade deste na nossa região ,é rico em proteína, fato este que condiciona grande produção de co-produtos, no caso, gliceroato de amido

Óleo de Mamona: O óleo de mamona foi escolhido por ter grande produtividade e rendimento de óleo vegetal irrigado;

É miscível com álcool;

Pode ser usado como aditivo in-natura devido sua alta viscosidade .

ESCOLHA DE CO-PRODUTOS

Glicerol: Foi utilizado o glicerol pelo fato de ter alto valor de produtos, diversas aplicações e facilidade de fabricação em relação com outro co-produto, alimentos super glicerinados, gliceroato de amido para aproveitamento de mercado de química.

A partir de estudos realizados objetivando a redução de custos do biodiesel, verificou-se inviabilidade com uso isolado de soja ou mesmo mamona, porém visando intensificar o barateamento do biodiesel a aplicação técnica mais apropriada está relacionada à formação de co-produtos como glicerol e amido.

 

ESTUDO DE CASO DO SISTEMA DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Escolhemos um sistema utilizando um reator para transesterificação batelada para o processo de produção de biodiesel com o uso de óleo vegetal e etanol, veja figura (02) e figura (03) do fluxograma a separação de glicerol foi realizada com o uso de evaporador e o biodiesel foi purificado através de neutralização usando ácido fosfórico, com posterior tratamento de hidróxido de amônio gerando fertilizante. A purificação do glicerol foi feita com o uso de carvão ativado através do processo de adsorção.

 

DESENVOLVIMENTO DE PROCESSO DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL USANDO SIMULADOR

O projeto começou com uma pesquisa bibliográfica para verificação, estudo e seleção de tecnologias já existentes sobre produção de biodiesel baseada na transesterificação do óleo vegetal, levantamento item a item dos processos de produção e aproveitamento de sub-produtos: glicerol e gliceroato de amido.Foram incluídos levantamentos feitos via Internet e Commut,

PROJETO DE INVESTIMENTO

Inicialmente, baseado no dimensionamento dos equipamentos obtidos durante simulação do processo, há o cadastramento desses equipamentos, no intuito de realizar a atualização de seus custos.

Uma vez obtido dados de instalações e custo de equipamentos de acordo com especificações técnicas das máquinas e equipamentos obtidas através por simulador de processos de projeto procede-se o estuda da projeto de custo.

PROJETO DE CUSTOS

Para a simulação econômica do projeto utilizou-se o EXCEL, com software desenvolvido para calcular a viabilidade econômica de projetos de engenharia com atualização de preços de equipamentos; tendo os seguintes dados obtidos do simulador de processo e através da literatura: Catual (Ca)=custo atualizado do equipamento QUE depende de Cbase (Cb)= custo do equipamento disponível na literatura técnica;Aatual(Aa)= dimensionamento do equipamento obtido durante simulação de processo; Abase (Ab) ver na literatura Pannir Selvan.

Simulação do funcionamento usando simulador de processo SUPERPRO inteligente INC deste projeto (Pannirselvam, 1996).

Brasil. Para desenvolvimento do projeto calculou o custo de operação variável, matéria-prima, mão-de-obra direta e indireta, equipamentos e máquinas, depreciação, seguros, etc, auxiliado por computador (Pannirselvam, 1996). Para simulação foi usado método computacional modular com programas desenvolvidos em software Excel versão 97. O menu interativo disponível no programa facilitou o desenvolvimento de análise econômica do projeto preliminar.

Investimento Fixo: Calculou-se tal investimento, baseando-se nos custos e dimensionamentos dos equipamentos, utilizando-se um modelo econômico baseado nos fatores de Lang e Chilton (Pannirselvam, 1996) que engloba instalações elétricas, instrumentação, tubulação, etc. (Pannirselvam, 1996).

Custo variável: Calculou-se baseado na entrada de dados do número de operadores e de supervisão (em função da necessidade dos equipamentos); Mão-de-obra indireta: calculou-se a partir de uma taxa percentual em relação a mão de obra direta. Matéria prima: calculou-se a partir de dados de consumo, obtidos durante simulação do processo, e o custo unitário da substância, segundo preço de mercado, por unidade de volume ou massa.

Custo fixo: Utilizou-se uma taxa percentual de 10%, em relação ao investimento fixo, para cálculo de manutenção: eqüivale a 3,5% (taxa percentual arbitrária) do investimento fixo obtendo-se custo total:

Custo total = Custo variável + Custo fi

CENÁRIOS POSSÍVEIS

Para atender as necessidades e especificações técnicas de produção de éster como aditivos no diesel, três alternativas/cenários foram propostas para simulação de projeto de processos..

CENÁRIO 1: Óleo de soja + gliceroato de amido/co-produto via esterificação de óleo foi escolhido óleo de soja como matéria-prima.

CENÁRIO 2: Óleo de mamona (0,75% do preço do óleo de soja)+ gliceroato de amido via esterificação de óleo.

CENÁRIO 3:

SUB-CENÁRIO 3.1: Torta de soja (60% do preço de óleo de soja) mais gliceroato de amido mais proteína de soja via extração e transesterificação simultânea. A tabela 05 mostra Composição centesimal de diferentes tipos de oleaginosas e suas tortas, segundo ORR&ADAIR, 1973.


TRANSESTERIFICAÇÃO

A reação de um óleo ou gordura com um álcool, denominada alcoolize, constitui um tipo de esterificação na qual há formação de novos ésteres com o álcool adicionado pelo deslocamento dos ácidos graxos da molécula do éster original.Os processos de maior interesse prático envolvem monoálcoois, especialmente metanol e etanol, e o glicerol. A figura 01mostra a principal forma reacional de produção de biodiesel. As possibilidades de isolar os ácidos graxos dos triglicídeos e também de obter produtos modificados destes, tornam a alcoolize o processo de transesterificação mais estudado e de maior aplicação comercial, como registrado em Sonntag [4].

A alcoolize tem lugar em meio reacional com excesso de íons hidroxila. Ocorre então uma redistribuição aleatória dos ácidos graxos, resultando em triglicerídeos diferentes dos originais, mono e diglicerídeos e ésteres do álcool adicionado, além de glicerol livre. Em um meio reacional homogêneo, conhecida a proporção dos reagentes, a composição da mistura no equilíbrio pode ser antecipada. A aplicação desse princípio tornou a interesterificação com glicerol, no grupo mais importante de alcoolizes industriais, uma vez que permite a obtenção controlada de grande número de glicerídeos modificados com uma gama de aplicações comerciais.

Para a obtenção do biodiesel será feito através da transesterificação do óleo vegetal bruto, puro ou em presença de NaOH [18]. A figura 02 mostra o sistema de produção de biodiesel com produto principal éster etílico.

 

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Os rendimentos em percentagem serão obtidos baseando-se na massa total de reagentes. As massas correspondentes a perdas e não condensáveis serão obtidos por diferença.

As características físico-químicas do biodiesel serão determinadas de acordo com ANP/ASTMD.

CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Através das simulações realizadas no SuperPro Designer, pôde-se concluir que a utilização do óleo de mamona como matéria-prima para a produção do biodiesel e co-produtos mostrou-se mais caro que o óleo de soja.

O aproveitamento de co-produtos é indispensável pela necessidade de diminuir custos de matéria-prima que se encontra elevado e para melhorar a economia do projeto.

Uma seleção de processo de extração de óleo de custo mínimo, usando a torta de soja para a extração e transesterificação simultânea, com aproveitamento da proteína de soja como co-produto tornou-se uma solução útil e inovadora para projeto preliminar de sistema.

O estudo detalhado da produção de biodiesel e co - produtos com uso de torta de óleo vegetal como matéria-prima, pois apesar de ter o custo de produção superior ao do diesel comum, em torno de R$ 0,88/L e pouca produção do biodiesel como uso de proteína hidrolisada. Nosso estudo preliminar possui um erro de estimativa significativa, porém possui viabilidade econômica sendo possível por em escala industrial, através do uso do processo inovador, ou seja , através da transesterificação simultânea desenvolvido no Brasil. (CTA) e valorização de proteínas de soja para alimentos, através de um estudo pleno de desenvolvimento por nosso grupo.

Trabalhos futuros devem se dirigidos pela complementação do estudo apresentado, incluindo a análise de processo de produção de torta, produção de proteína de soja, tendo em vista nosso estudo preliminar mostrou viabilidade econômica desta rota com perspectiva econômica de presente e futuro.

 

RESUMO

Este trabalho visa delinear algumas rotas de produção de biodiesel em pequena e média escala através das matérias-primas brasileiras, com possibilidade de melhoramento econômico obtendo, concomitante à produção de biodiesel, co-produtos de glicerol. Será apresentada uma visão geral de produção de biodiesel no Brasil e perspectivas de tecnologias inovadoras no mundo. Foram realizados estudos de caso e de síntese de projeto realizando-se duas rotas diferentes: pequena e média escala. Na primeira rota, escolheu-se como matéria-prima óleos vegetais com produção de biodiesel e co-produção de gliceroato de amido. A segunda rota escolheu-se óleo vegetal cru produzindo biodiesel e como co-produto fertilizante e emulsificante para alimentos à base de glicerol. Os processos utilizados para cada rota foram os seguintes: extração e transesterificação simultânea (relacionado à matéria-prima de óleo vegetal); extração/esterificação simultânea (relacionado à matéria-prima de óleo vegetal cru; o processo de separação de produto foi feita por evaporação e destilação ou extração super crítica usando C02. Foram realizados estudos do caso de síntese de projeto avaliação de projeto via software simulador super pró-designer V3.0. Intelligen.Inc. 
Uma seleção de processo de extração de óleo de custo mínimo, usando a torta de soja para a extração e transesterificação simultânea, com aproveitamento da proteína de soja como co-produto tornou-se uma solução útil e inovadora para projeto preliminar de sistema.


BIBLIOGRAFIA

[1] SIEKAMNN, R. et allii. "Ensaios sobre a degradação do óleo lubrificante, contaminado com ésteres metílicos de óleos vegetais". Simpósio Anual da Academia de Ciências do Estado de São Paulo, IV, vol. II, p. 142-45, São Paulo, 1982.

[2] FTI- Fundação de Tecnologia Industrial. "Avaliação Técnico-Econômica de Óleos Vegetais". Relatório preparado para a STI/MIC (2 volumes). Rio de Janeiro, 1983.

[3] GEOFFROY, M., "O Uso de Ésteres como Combustível para Motores Diesel". Encontro dos Centros de Apoio Tecnológico, X. Brasília (1982).

[4] SONNTAG, N.O.V.; "in Bailey's Industrial Oil and Fat Products (edited by D. Swer), vol. 2, 4th ed. Chapter 4"- "Fat splitting, esterification and interesterification". J. Wiley & Sons, N.Y., 1982.

[5] PARENTE, E.S. e PAMPLONA, C.N.G.- Comentários na V Sessão- "Pré-tratamento (refino) e mistura". I Encontro sobre Tecnologia dos Óleos Vegetais Combustíveis. Revista Energia Fontes Alternativas, II, nº 11, p. 60-61.

[6] "Transesterificação de óleos vegetais: Alternativa de Substituição do Diesel". CETEC Notícias, nº 13, Belo Horizonte, MG 1983

[7] CARIOCA, J.O.B., Pannir Selvam, P.V. et al. "Energy from Biomass". Impact of Sciences on Society, 148. p. 305, 1988.

 

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