Unidade de destilação fracionada para purificação de acetona produzida via desidrogenação do álcool isopropílico

Abstract

Este trabalho tem como objetivo o estudo e dimensionamento de uma unidade industrial de produção de acetona a partir da desidrogenação do 2-propanol, com a finalidade de propor uma rota de produção eficiente e economicamente viável para esse composto, aproveitando uma via de síntese consolidada industrialmente, com capacidade de 15.040 toneladas anuais.A planta industrial é composta por um reator catalítico de leito fixo, responsável pela desidrogenação do 2-propanol em acetona e hidrogênio; uma torre de destilação fracionada, com 22 estágios teóricos, para a separação da acetona dos demais componentes da corrente de processo; bombas de refluxo e de produto de fundo, para a movimentação das correntes de processo; trocadores de calor — condensador de topo e refervedor — para a condensação do vapor de topo e o fornecimento de calor à coluna; um vaso acumulador de refluxo; além de toda a instrumentação de controle implementada para o melhor controle e segurança da unidade de produção.Todo o dimensionamento foi realizado com base nas simulações desenvolvidas no software DWSIM, com a adição de sobre dimensionamento adequado para assegurar a confiabilidade do processo. Paralelamente, foi elaborado o diagrama P&ID da unidade, ilustrando os elementos de instrumentação, controle e segurança.Por fim, realizou-se a avaliação econômica da unidade de destilação, considerando os custos de capital dos principais equipamentos, os custos anuais de utilidades e a receita proveniente da venda da acetona purificada. Embora não tenha sido feito um estudoquantitativo de impactos ambientais, foram analisados qualitativamente os principais aspectos associados ao consumo de vapor, água de resfriamento, potenciais emissões e tratamento dos efluentes gerados. A razão de refluxo ótima identificada foi de 1,1×RRmín, resultando em um custo anualizado de US$ 199.906,66/ano. Para essa condição, considerando uma Taxa Mínima de Atratividade (TMA) de 14,25% a.a. e um horizonte de 17 anos, o projeto apresentou Valor Presente Líquido (VPL) positivo e Taxa Interna de Retorno (TIR) de aproximadamente 43%, superior à TMA adotada, com payback simples situado entre o quarto e o quinto ano de operação. Os resultados obtidos demonstram que a unidade projetada é tecnicamente consistente e economicamente viável dentro das premissas adotadas