A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Extração de Frações da Destilação Álcool hidratado • Seminário Agroindustrial STAB • Fenasucro-Agrocana 2012 • Seminário Agroindustrial STAB • Fenasucro-Agrocana.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Extração de Frações da Destilação Álcool hidratado • Seminário Agroindustrial STAB • Fenasucro-Agrocana 2012 • Seminário Agroindustrial STAB • Fenasucro-Agrocana."— Transcrição da apresentação:

1 Extração de Frações da Destilação Álcool hidratado • Seminário Agroindustrial STAB • Fenasucro-Agrocana 2012 • Seminário Agroindustrial STAB • Fenasucro-Agrocana 2012 Sertãozinho – agosto de 2012 José Paulo Stupiello

2 Introdução Principais frações da destilação: Coluna A:  Vinhaça  Flegma  Álcool de segunda  Degasagem Colunas BB 1  Flegmaça  Óleos leves (fusel)  Óleos pesados (fusel)  Híbridos  Degasagem  Álcool retificado

3 Figura – Fluxograma básico de produção de álcool hidratado Fonte: The alcohol Textbook, 2004

4

5

6 Vinhaça Vinhaça (Vinhoto):  Resíduo da destilação do vinho  Teor alcoólico→ 0,015 a 0,030 % Extração:  Sifão (selo)  Válvula Anormalidades:  pressão de vapor  coluna cheia  excesso de vinho  contra-pressões: coluna BB 1, válvula de passagem de A 1 para D  outras

7

8

9

10

11

12 Flegma Flegma:  mistura hidoalcoolica resultante da destilação do vinho  teor alcoolico → 50 – 55°GL Extração:  Parte superior da coluna A (16 a 20 bandejas)  Temperatura da bandeja 98 - 102°C Principais anormalidades:  Passagem de vinho para BB1  Coluna A descarregada  Baixo grau do flegma  E outras

13 Álcool de Segunda condensador R 1  Álcool de segunda  produto de cabeça contendo vários componentes de baixo ponto de ebulição: ester, aldeidos e outros Extração:  condensadores R e R1  teor alcoolico → 88 a 92° GL Principais anormalidades:  temperatura dos condensadores  regulagem dos condensadores

14

15

16 Degasagem Condensador R 1 e E 2 Degasagem:  Eliminação de substâncias incondensáveis  Eliminação de substâncias de baixo ponto de ebulição  Perda de etanol Extração:  Condensadores R 1 e E 2  Proporção 0 a 5 % Anormalidades:  Regulagens dos condensadores  Temperaturas de condensação  Concepção dos condensadores: incrustações

17 ComponentesEspec CondensadoresBandejas RR1R1 EE1E1 E2E2 HH1H1 B4B4 B6B6 B8B8 B 10 B 12 B 32 Água óleo Fúsel Acetaldeído50561.101091.6024.2054.50162.50600.002206.000.913.105.404.203.6019.700.57 Metanol4043.9059.10130.40161.40236.204332.605783.603.9015.2012.9012.5014.1011.802.10 Acetato de etila1201712.502715.90171.30274.00544.202499.604047.700.763.505.003.50 5.000.52 Acetona 17.8029.5010.7020.5047.60180.90488.800.230.500.640.380.310.46<0,10 Isopropanol204.20 1.901.501.40<0.10 1.202.603.103.705.40<0,10 N-propanol180323.30342.901.801.200.90<0.100.1476.6010903.011353.68021.605425.301586.70321,30 Acetaldeído10068.50285.406.507.1014.00206.00239.90<0.100.891.100.640.571.00<0,10 Isoamílico200452.20295.50N.D <0.10459.0049519.424235.46616.904572.6052.402821.40 N-butanol 3.202.30N.D 3.30432.20163.2056.0049.801.2023.90 Isibutanol 1115.70894.20N.D <0.10N.D58.7028558.124397.013803.57057.301062.801205.30 Eter etílico N.D <0.100.19N.D<0.10N.D Ciclohexano<0,11.10N.D 0.130.69N.D Crotonaldeído<0,5N.D1.300.380.410.450.6881.00N.D0.180.210.290.280.38N.D Dioxano<0,05 N.D Fonte: JW, 2008 Tabela - Dados operacionais (Unidade mg/L, crotonaldeido em mg/kg)

18 Componentes Amostras Refluxo R Refluxo R 1 Degasagem R 1 Álcool de Segunda R 1 Álcool D B 1 Refluxo E Refluxo E 1 Refluxo E 2 Degasagem E 2 Álcool de Segunda E 2 Acetaldeido92-274437-861514-1046319-8772-546-1510-1624-14238-54324-119 Acetona9-1726-5424-6120-830,2-180,5-100,7-183-464-723-31 Acetato de etila538-1428988-25671160-2677961-27872-6420-13342-17888-1025104-63990-447 N-propanol9-156-206-156-1331-2370-0,1 0,4-80,2-0,30,2-0,4 Iso-butanol13-217-117-106-10278-506 0-20-15 0-0,1 Iso-amílico7-92-323-51-3364-5661-70-100-60-0,2 N-amílico 0,2-50,1-110-43 N-butanol0-21-21-40,01-32-3 0-10-0,3 Fonte: Stupiello, Nolasco e Daolio - 2002 Tabela – Comportamento das impurezas nos condensadores (mg/100mL)

19 Fonte: Zarpelon, 2012

20

21 Fonte: Zarpelon, 2005

22

23

24 Flegmaça  Resíduo da destilação do flegma  Teor alcoólico→ 0,02 a 0,03 % Extração:  Sifão (selo)  Válvula Anormalidades:  Pressão de vapor  Deslocamento dos oleos (luneta da base branca)  Perdas mais elevadas (pressão na coluna B; carga da coluna B; retida de fusel)  outras

25 Óleo fusel Óleo fusel:  fração contendo impurezas separadas durante a retificação do flegma  componentes: óleos leves e óleos pesados Extração:  tronco de esgotamento do flegma (coluna B1)  tronco de concentração do flegma (coluna B) Principais anormalidades:  Grau alcoólico do óleo fusel alto.  Excesso ou falta de água no equipamento.  Baixa concentração de congenêres no óleo

26 Retiradas de óleo fusel (BB 1 )Retiradas de óleo fusel (“sangria”)

27 Álcool em volume Concentração das impurezas Figura Comportamento das impurezas (congêres) na coluna retificadora Produtos de cabeça Etanol % em volume Álcool amílico Óleos solúveis Isovalerianato de etila Fonte: Robinson & Gilliland, 1939

28 Fonte: The alcohol Textbook, 2004 Figura – Óleo fusel e cabeças removidos na coluna retificadora

29 Tabela – Valores de K de Sorel ou coeficiente de solubilidade em função da substância adicionada ao etanol Retificação Industrial (Sorel) Comportamento das impurezas Riqueza alcoólica  Teoria de Sorel (solubilidade no álcool concentrado e quente (K) i = K I i = peso da impureza volátil no vapor I= peso da impureza no liquido gerador K= coeficiente da impureza → K < 1 e K  1 Graus GL Álcool Isoamilico Acetato de etilo Isobutirato de etilo Isovalerianato de etilo Acetato de Isoamilo 10 29,0 20 18,0 303,0012,6 401,928,6 501,205,8 600,804,34,202,31,70 700,543,62,301,71,10 800,342,91,401,30,80 900,302,41,100,90,60 Ponto de Ebulição 132°C77,1°C110°C135°C137,6°C

30 Fonte: The alcohol Textbook, 2004 Congêneres

31 Outras impurezas: -Acetal -Acetona - Carbamato de etila -Crotonaldeido - Etanotiol - Metil etil cetona Fonte: The alcohol Textbook, 2004

32 Aldeído acético Aldeído acético :  CH 3 -CHO  Forma-se nas etapas intermediárias do ciclo biológico da produção do etanol.  Volátil, pe 21ºC  Odor pungente, ação narcótica.

33 Éster Éster (acetato de etila):  CH 3 -COO-CH 2 -CH 3  Forma-se pela combinação de ácido acético e álcool.  Pe = 77ºC.  Odor de frutas no álcool. É não tóxico em baixas concentrações, em que apresenta gosto agradável.

34 Diacetil Diacetil:  CH 3 -CO-CO-CH 3  Forma-se a partir de metil etil cetona.  Pe = 88ºC.  Líquido amarelo esverdeado, vapores com odor de cloro. Quando presente no álcool e em bebidas engarrafadas, deixa gosto ruim na bebida. Para identificar sua presença no álcool, mede-se o Barbet, e depois, em frasco transparente, deixa-se uma hora ao sol e mede-se novamente o Barbet. Se cair cerca de 10 minutos, é porque existe presença significativa de diacetil.

35 Acroleina Acroleina ou propenal:  composto do aldeído etlilênico obtido da glicerina  C 3 H 4 O CH2=CHCHO  formado através da atividade de bactérias a partir do glicerol  pe = 53°C  líquido incolor, ou amarelo de odor desagradável.

36 Metanol Metanol:  CH 3 OH  Forma-se devido à presença de compostos de pectinas.  Pe = 64,7ºC.  Perigoso quando ingerido, inalado ou absorvido pela pele. Provoca dores de cabeça, fadiga, náusea. Causa cegueira e mata quando ingerido em doses da ordem de 30 ml.

37 Alcoóis Superiores Alcoóis Superiores (ou alcoóis homólogos superiores):  N-Propanol (pe = 97,2ºC),  I-Butanol (pe = 117,5ºC),  I-Amílico (pe = 132ºC).  Formam-se da decomposição de células de leveduras (fonte de nitrogênio): 0,1 a 0,5 % do hL de álcool  Têm odores intensos, irritante aos olhos, membranas mucosas, causando depressão Composição

38 Tabela – Teores médios de composição de amostras de óleo fusel Fonte: Peres, 2001

39 Tabela – Composição de óleo fusel de baixo ponto de ebulição (pe < 132°C) Fonte: Patil, 2002

40

41 Óleo fusel lavado Óleos Prova de óleo Esgoto Água Deposito Fig. Decantador lavador de óleo fusel

42 Acetal Acetal, ou dietilacetal:  CH3-CH=(O-CH 2 -CH 3 ) 2  Formado a partir de acetaldeído e álcool  Líquido volátil pe 102,7°C.  É substância tóxica, hipnótica.

43 Acetona Acetona:  CH 3 -CO-CH 3  Oriundo do isopropanol,  volátil, pe = 56,5ºC.  Por inalação produz dores de cabeça, fadiga, excitamento, irritação dos brônquios.

44 Carbamato de etila Carbamato de etila, ou Uretana:  NH 2 COOC 2 H 5  Forma-se na destilação de vinhos produzidos com ureia como nutriente. O uso de ureia para produção de álcool potável é proibido em países como EUA, Canadá, Porto Rico (o uso de sulfato de amônia é permitido)  estésico, carcinogênico.

45 Crotonaldeido Crotonaldeído:  Resulta da combinação de dois aldeídos acéticos.  pe = 104ºCCH 3 -CH=CH-CHO  vapor lacrimejante, extremamente irritante aos olhos, pele e membranas mucosas.

46 Etanotiol Etanotiol:  C 2 H 5 SH  Forma-se pela combinação entre o etanol e a presença de derivados de enxofre oriundos da decomposição da proteína das leveduras.  Pe = 35°C.  Líquido amarelo-esverdeado, muito volátil. Odor extremamente agressivo percebido mesmo em concentrações abaixo de 1 ppb

47 Metil etil cetona Metil etil cetona:  CH 3 -CO-CH 2 -CH 3  Forma-se por oxidação de i-butanol.  Pe = 79,6ºC.  Inflamável, odor de acetona, forma azeótropo com a água (73,4ºC).

48 Híbridos Produção da álcool neutro Híbridos:  fração contendo impurezas de comportamento muito semelhante ao etanol(iso-valerianato) Extração:  parte expandida do coluna B (60 bandejas) Principais anormalidades:  coluna descarregada  perda de produção  investigar local

49 Figura – Fluxograma básico de produção de álcool neutro Fonte: Stupiello, Balbo e Marino, 1972.

50 Álcool de segunda Condensador E 2 Álcool de segunda  produto de cabeça contendo pricpalmente vários componentes de baixo ponto de ebulição, etanol  teor alcoólico: 92,0 – 94,5ºGL Extração:  garrafa manométrica do condensador E 2 Principais anormalidades:  perda de produção 

51 Álcool Retificado Álcool retificado ou hidratadohidratado  mistura hirdoalcoolica resultante da purificação e concentração do flegma  teor alcoolico: 92,6 a 93,8 % (m/m 20°C ; 95,3 a 96,0 % v/v 20°C)  Especificações Extração:  parte superior da coluna B (bandejas 39-41) Principais anormalidades:  grau abaixo da especificação  vazamento em tubulações  condutividade acima do limite  pH fora das especificações  acidez elevada

52 CARACTERÍSTICAUNIDADELIMITEMÉTODO EACEHCNBRASTM ASPECTO Límpido e Isento de Impurezas (LII) Visual COR (2)(3)Visual ACIDEZ TOTAL, MÁX. (EM MILIGRAMAS DE ÁCIDO ACÉTICO)mg/L309866 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA, MÁX.µS/m35010547 MASSA ESPECÍFICA A 200° (4) (5) (6)kg/m³791,5 máx.807,6 a 811,05992 e 15639D4052 TEOR ALCOÓLICO (5) (6) (7) (8) % volume99,6 mín.95,1 a 96,05992 e 15639 % massa99,3 mín.92,5 a 93,810891 POTENCIAL HIDROGENIÔNICO (pH) 6,0 a 8,0 D5501 TEOR DE ETANOL, MÍN. (9)% volume9894,515531 e 15888E203 TEOR DE ÁGUA, MÁX (9) (10)% volume0,44,9cromatografia TEOR DE METANOL, MÁX. (11)% volume18644 RESÍDUO POR EVAPORAÇÃO, MÁX. (12) (13)mg/100mL5 D381 GOMA LAVADA (12) (13)mg/100mL513993 TEOR DE HIDROCARBONETOS, MÁX. (12)% volume310894D7328 TEOR DE CLORETO, MÁX. (12) (14)mg/kg1 D7319 TEOR DE SULFATO, MÁX. (14) (15) mg/kg410894 D7328 D7319 TEOR DE FERRO, MÁX. (14) (15)mg/kg511331 TEOR DE SÓDIO, MÁX. (14) (15)mg/kg210422 TEOR DE COBRE, MÁX. (15) (16)mg/kg0,07 11331 Fonte: ANP, 2011 Tabela - Especificações do etanol anidro (EAC) e hidratado combustíveis (EHC)

53 Fonte: Copersucar, 2012

54 Tabela – Especificação Técnica do Álcool Hidratado – Padrão Korea

55 PropriedadeMétodoUnidadeEspecificação Teor alcoólico° INPM93,20 mínimo EtanolVolume %95,50 mínimo Aldeídosmg/100mL5,0 máximo Metanolmg/100mL5,0 máximo Isopropanolmg/100mL1,0 máximo Alcoóis superiores( N-propanol, Iso-butanol, N-butanol, Iso amilico, Isso-propanol) mg100mL10 máximo Ésteresmg/100mL8 máximo Acetalmg/100mL10 máximo Crotonaldeidoppmnegativo Acides ácido acético mg/mL30 máximo Benzenomg/100mLnegativo Ciclohexanomg/mLnegativo Resíduo fixomg/100mL1,50 máximo Alcalinidademg/100mLnegativo Dioxano CondutividadeµS/m pH Íon sulfatomg/kg Íon cloreto Cobremg/kg HidrocarbonetoVolume %negativo Cor ALPHA5 máximo Xilenonegativo Toluenonegativo Teste permanganatominutos10 mínimos Aspecto claro e sem material em suspensão Tabela - Especificações do Álcool Hidratado – Padrão Japão

56

57 Considerações Finais  nenhuma fração é extraída sem a perda de etanol, em maior ou menor proporção;  condições operacionais muito acima da nominal aumentam as perdas, por restrição dos equipamentos;  álcool retificado proveniente de sorgo necessita de uma regulagem diferente do aparelho mesmo que seja apenas carburante;  condições operacionais acima da nominal comprometem a qualidade do produto final;  o treinamento facilita o conhecimento do comportamento das impurezas;  deixam de ser comentada automatização devido a sua dependência do operacional

58 Fonte: Stupiello, 2011 Àlcool de sorgoÀlcool de cana

59 Data:03/1120011Espc. CROMATOGRAFIA 1234567 unidadehh:mm - turno Aturno C turno BturnoCturnoturno B tanque estoque / medição 28/mar 05/abr06/abr 07/abr28/mar Acetaldeídomg/100mlmáx.10 19,16,26,4 4,46,512,8 Metanolmg/100ml máx.8 10,213,515,617,823,618,714,3 Acetonamg/100ml 8,676,46,56,37,39,3 Iso-propanol mg/100ml máx.2 1,31,81,7 1,221,4 N-propanol mg/100ml 5,30,522,18,46,21521,7 Diacetilmg/100ml ******* Acetato de etila (Éster)mg/100ml máx.15 15,17,47,95,96,67,514,8 2 Butanolmg/100ml ******* Ciclohexanomg/100ml 0 ******* Iso-butanol mg/100ml ******* Benzenoppm 0 ******* Crotonaldeídoppm 0 ******* N-butanol mg/100ml ******3,3* 1,4 Dioxanoppm 0 ******* Acetalmg/100ml 6,45,90,10,94,31,78 Iso-amílico mg/100ml 0,1 0,2 17,6 N-amílicomg/100ml 1 0,90,50,90,710,1 Furfuralmg/100ml 0,3 5,10,23,21,41,3 Metil-etileno glicol (M.E.G.)mg/100ml 0 Alcoois Superioresmg/100ml máx.45 Fonte: Açúcar Guarani, 2011

60 OBRIGADO


Carregar ppt "Extração de Frações da Destilação Álcool hidratado • Seminário Agroindustrial STAB • Fenasucro-Agrocana 2012 • Seminário Agroindustrial STAB • Fenasucro-Agrocana."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google