Optimization and study of split wall distillation columns for extractive separations.

No contexto dos processos industriais, é crescente a necessidade de se trabalhar com plantas cada vez mais compactas e que consumam menos energia. Visando isso, as colunas com parede dividida (DWC) são vistas como alternativas promissoras no aperfeiçoamento de colunas de destilação. No entanto, ainda existem algumas dúvidas com relação a esta tecnologia, especialmente quando relacionadas a destilação extrativa. Este trabalho foi dividido em duas partes principais. Na primeira parte, o presente trabalho propõe um procedimento de otimização não-convencional dos parâmetros das colunas convencionais (CS) e DWC com o objetivo da minimização do custo anual total (TAC) na destilação extrativa. O procedimento de otimização aqui proposto apresentou menores resultados do TAC em comparação com os resultados da literatura. Além disso, foi possível alcançar o mínimo global para as configurações analisadas e, por fim, foi feito um comparativo rigoroso entre as configurações CS e DWC. Os resultados mostraram que a DWC não é uma configuração muito superior a CS para a destilação extrativa. Já a segunda parte deste trabalho teve como objetivo estudar como o fenômeno da transferência de calor através da parede divisória na destilação extrativa e o posicionamento da parede divisória ao longo da coluna influenciam no desempenho da destilação extrativa. Esse assunto tem sido negligenciado e pouco discutido. Neste contexto, este trabalho avaliou estas variáveis sobre a demanda de energia e do custo anual total na destilação extrativa. Para realizar esta análise, desenvolveu-se uma nova metodologia e a aplicou para a separação de misturas azeotrópicas. Os resultados obtidos conseguiram provar quantitativamente que independentemente da posição da parede divisória, a transferência de calor ao longo da parede na DWC extrativa não possui influência significativa na demanda de energia e no custo anual total.In the context of industrial processes, there is a growing need to work with ever more compact and energy-efficient plants. In view of this, divided wall columns (DWC) are seen as promising alternatives in the improvement of distillation columns. However, there are still some doubts regarding this technology, especially when related to extractive distillation. This work was divided into two main parts. In the first part, the present work proposes a procedure of unconventional optimization of the parameters of the conventional columns (CS) and DWC with the aim of minimizing the total annual cost (TAC) in the extractive distillation. The optimization procedure proposed here presented lower TAC results compared to the literature results. In addition, it was possible to achieve the global minimum for the analyzed configurations and, finally, it was possible to make a rigorous comparison between the CS and DWC configurations. The results showed that DWC is not much superior to CS for extractive distillation. The second part of this work studied as the phenomenon of heat transfer through the partition wall in the extractive distillation and the positioning of the partition wall along the column influence the performance of the extractive distillation. This subject has been neglected and not well discussed. In this context, this work evaluated these variables on the energy demand and the total annual cost in extractive distillation. To carry out this analysis, a new methodology was developed and applied to the separation of azeotropic mixtures. The results obtained proved quantitatively that regardless of the position of the partition wall, the heat transfer along the wall in the extractive DWC has no significant influence on the energy demand and the total annual cost.Cape