Avaliação da desidratação de trietilenoglicol através do processo de destilação por filme descendente

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013.O gás natural é o único combustível fóssil com potencial de crescimento para os próximos anos. Uma das etapas do beneficiamento deste combustível compreende a recuperação do glicol, utilizado para desidratar o gás, oriundo da torre absorvedora. Usualmente, evaporadores comerciais são utilizados para promover a separação do agente secante da água, para posterior reutilização no processo. Porém, o mercado cada vez mais competitivo e rigoroso ambientalmente, o elevado consumo de energia necessário para promover a separação aliado a baixa eficiência energética são os principais itens motivadores a implantação de sistemas de integração energética em substituição a processos convencionais. Desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar a separação da mistura trietilenoglicol-água utilizando dois sistemas de destilação distintos: fracionada e por película descendente. Ensaios experimentais foram realizados na unidade de filme para separação da mistura e avaliadas as condições de fornecimento de energia e vazão de alimentação. Visando vazão de trietilenoglicol (TEG), produto de fundo da unidade, a melhor condição operacional obtida consistiu em vazão de alimentação igual a 17 L.h-1 e temperatura de base de 152,07 ºC. Para maior fração de TEG na base, o melhor resultado encontrado foi para vazão de alimentação igual a 15 L.h-1 e temperatura de base de 163,53 ºC. No entanto, ao buscar-se o incremento da corrente de topo, determinaram-se diferentes condições quando o objetivo foi a qualidade ou a produção desta corrente. Ao comparar a unidade de destilação por filme descendente com a convencional, verificou-se que esta última apresentou maior eficiência de separação da mistura com uma pureza de topo 97,63 % superior. Adicionalmente, um estudo da fração mássica em cada estágio demonstrou uma redução dimensional de 49 % para a coluna pelicular. Em relação ao consumo de energia, os resultados apontaram uma redução de 38,40 % do consumo para a coluna de filme descendente assistida por tubos de calor.<br>Abstract : Natural gas is the only fossil fuel with growth potential for years to come. One of the stages in the processing of this fuel comprises the recovery of glycol, used for dehydrating the gas, from the absorber tower. Usually, commercial evaporators are used to promote the separation of the drying agent of the water for subsequent reuse in the process. However, the increasingly competitive and strict environmentally market, the high energy consumption required to promote separation combined with low energy efficiency are the main items motivating the implementation of energy integration systems in replacing conventional processes. Thus, this work aimed to evaluate the separation of triethylene glycol-water mixture using two distinct distillation systems: fractional and falling film. Experimental tests were carried out on film unit for separation of the mixture and assessed the conditions of energy supply and feed flow rate. Aiming flow rate of triethylene glycol (TEG), product of the bottom of the unit, the best operational condition obtained consisted of feed flow rate of 17 L.h-1 and base temperature of 152.07 ºC. For greater fraction of TEG at the base, the best result was found for feed flow rate equal to 15 L.h-1 and base temperature of 163.53 ºC. However, searching for the increment of the top stream, different conditions were determined when the goal was the quality or production of this current. When comparing the falling film distillation unit with the conventional, it was found that the latter showed greater separation efficiency of the mixture, with a purity of 97.63 % over the top. In addition, a study of the mass fraction at each stage showed a dimensional reduction of 49 % in the falling film distillation. In relation to energy consumption, the results showed a decrease of 38.40 % for the falling film distillation assisted by heat pipes