Unidade de produção de propilenoglicol a partir de óxido de propileno

Abstract

O propilenoglicol é um um composto versátil utilizado em diversas indústrias, destaca-se como um umectante em produtos cosméticos e farmacêuticos, bem como um solvente eficiente em formulações de tintas e agentes de limpeza. Este trabalho aborda o design de uma unidade produtiva de propilenoglicol a partir da reação de óxido de propileno com água, empregando o software Aspen HYSYS para a modelagem do processo. A configuração inclui seis trocadores de calor: um condensador e um reboiler para a coluna de destilação, além de quatro trocadores de placas para os reatores. As especificações dos trocadores foram definidas com base nos resultados da simulação, levando em conta o calor transferido e as temperaturas operacionais dos fluidos. Uma margem de segurança de 110% foi aplicada no dimensionamento dos equipamentos para acomodar variações operacionais e assegurar eficiência a longo prazo. A escolha dos trocadores de placas para os reatores justifica-se pela baixa pressão do sistema, o pequeno gradiente térmico, a economia de espaço e a alta eficácia na transferência de calor, enquanto a opção por serpentinas e jaquetas revelou-se impraticável devido às limitações estruturais dos reatores. Na coluna de destilação, o condensador atua na liquefação dos vapores na seção superior, e o reboiler promove a vaporização na base, garantindo um ciclo operacional contínuo e eficaz. O sistema de bombeamento da planta, composto por bombas centrífugas, mantém a pressurização e movimentação adequadas das correntes. Adicionalmente, o projeto incorpora um mecanismo de recirculação, reintegrando ao processo a parcela não convertida de óxido de propileno, água e metanol, visando a otimização do consumo de matérias-primas. O reator é o palco do processo de hidratação do óxido de propileno, etapa crucial para a conversão dos reagentes no propilenoglicol. As correntes convergem para formar a alimentação dos quatro reatores em série do tipo tanque agitado, onde ocorre a síntese do produto. A torre de separação é vital na cadeia produtiva do propilenoglicol, responsável pela distinção entre os produtos de topo e de fundo através de uma coluna equipada com pratos hidráulicos. O propilenoglicol é coletado no fundo da coluna, operando sob condições de condensação total e equipada com um reboiler. Em conjunto com a torre, o vaso pulmão regula a vazão de refluxo do destilado. A análise econômica do projeto revelou a viabilidade financeira da produção de propilenoglicol, após a avaliação de diferentes configurações de colunas de destilação para aprimoramento dos custos e eficiência operacional