PERFORMANCE OF A DISTILLATION COLUMN, FRONT TO VARIATION OF THE CONCENTRATIONS AND INPUT FLOW, USING STANDARDIZED HYDROALCOHOLIC SOLUTION

In Brazil, especially in Rio Grande do Sul, there is a significant increase in ethanol production in small scale, i.e. in micro distilleries. These small-scale distilleries benefit small farmers, decentralize ethanol production and are based on the economic, social and environmental issue, but they do not hold enough technology that enables high performance in their processes, especially in the distillation stage. View of all this, it has developed this work, which aims to study the performance of a distillation column in permanent regime, developed and built at the Laboratory for Post-Graduate Processes Engineering using as feed a commercial ethanol solution and water, varying the concentration and the input flow into the column. It was opted for a standardized solution in order to achieve free results from interference by possible impurities. The concentration and flow of feed were set as independent variables and their limits established respectively in 5 and 9 °GL (% by volume) and 1848-4385 g/h. The concentrations of the distillate and of the bottom product were defined as dependent variables. Eleven tests were carried out according to the methodology of planning of experiments by using a central composite rotatable delineation, with triplicate at the central point. Three samples of distillate and bottom product were collected in flasks with lids, at intervals of fifteen minutes. Data were tabulated in spreadsheets from excel. Statistical analysis, using the software Statistica 7th version, was performed to evaluate whether the parameters: ethanol concentration and input flow of feed product interfere in the obtaining ethanol in patterns determined by ANP Resolution n°. 7, February 9th, 2011, i.e., Hydrous Ethanol Fuel (HEF) with ethanol concentration between 92.5 - 93.8°INPM. It was observed that, for the distillate, feed concentration and input flow, both in the quadratic form, are significant, i.e., there is the influence of these two variables in the obtaining of ethanol with higher alcoholic strength, but it was not able to reach the standard established by resolution of ANP. For the bottom product, it was found that neither concentration nor the input flow influence in their alcoholic concentration, possibly by design of the studied column.No Brasil, principalmente no Rio Grande do Sul, há um aumento significativo na produção de etanol em pequena escala, ou seja, em microdestilarias. Essas microdestilarias beneficiam os pequenos agricultores, descentralizam a produção de etanol e tem como base a questão econômica, social e ambiental; porém não detêm tecnologia suficiente que permita um alto rendimento nos seus processos, em especial na etapa de destilação. Diante de tudo isso, desenvolveu-se este trabalho, que tem o propósito de estudar o desempenho de uma coluna de destilação em regime permanente, desenvolvida e construída no Laboratório de Pós-Graduação em Engenharia de Processos, utilizando como alimentação uma solução de etanol comercial e água, variando a concentração e a vazão de entrada na coluna. Optou-se por uma solução padronizada a fim de se alcançar resultados livres da interferência de possíveis impurezas. A concentração e a vazão de alimentação foram definidas como variáveis independentes e seus limites estabelecidos respectivamente em 5 e 9 °GL (% em volume) e 1848-4385 kg/h. As concentrações do destilado e do produto de fundo foram definidas como variáveis dependentes. Foram realizados onze ensaios de acordo com a metodologia de planejamento de experimentos, através da utilização de um delineamento composto central rotacional, com triplicata no ponto central. Foram coletadas, em frascos com tampa, três amostras de destilado e produto de fundo, em intervalos de quinze minutos. Os dados foram tabulados em planilhas do excel. A análise estatística, através do programa Statistica versão 7, foi realizada para avaliar se os parâmetros teor alcoólico e vazão de entrada do produto de alimentação interferem na obtenção de etanol nos padrões determinados pela Resolução ANP nº 7, de 9 de fevereiro de 2011, ou seja, Etanol Hidratado Combustível (EHC) com teor alcoólico entre 92,5-93,8 °INPM. Observou-se que, para o destilado, a concentração de alimentação e a vazão de alimentação, ambas na forma quadrática, são significativas, isto é, há a influência dessas duas variáveis na obtenção de etanol com maior teor alcoólico, porém não se conseguiu alcançar o padrão estabelecido pela Resolução da ANP. Para o produto de fundo, constatou-se que nem a concentração, nem a vazão de alimentação influenciam no seu teor alcoólico, possivelmente pelo desenho da coluna estudada