Produção de acetona
Acetona é para ser produzida pela desidrogenação de uma solução aquosa de isopropanol de acordo com a reação
(CH3 )2 CHOH −→ CH3 COCH3 +
isopropanol
acetona
H2
hidrogênio
O efluente do reator entra num separador de fase que separa vapor do líquido.
O líquido contém a maior parte do produto e o vapor é uma corrente de refugo. A
corrente de vapor está em uma temperatura de 30°C e uma pressão absoluta de 1,1
bar. As vazões dos componentes são dadas pela tabela, junto com seus valores como
matéria prima e combustível. Três opções devem ser consideradas:
1. Queimar o vapor em uma fornalha
2. Recuperar a acetona pela absorção em água reciclada de algum outro local do
processo com o gás residual sendo queimado em uma fornalha. Espera-se que
99% será recuperada por este método a um custo de 1,8 R$/kmol de acetona
recuperada.
3. Recuperar a acetona por condensação usando refrigerante resfriado com o gás
residual sendo queimado em uma fornalha. Será necessário atingir uma temperatura de -10°C no condensador. Pode ser considerado que o hidrogênio é inerte
que não dissolve na acetona líquida.
A pressão de vapor é dada por
ln(P ) = 10, 031 −
2940, 5
T − 35, 93
onde P = pressão [bar a]
T = temperatura absoluta [K]
O custo de de refrigerante é 11,5 R$/GJ, a capacidade calorífica molar média do
vapor é 40 kJ/kmol K e o calor latente da acetona é 29100 kJ/kmol.
Calcular o potencial econômico de cada opção.
Equipe
Componente
Vazão em vapor
[kmol/h]
Valor matéria prima
[R$/kmol]
Valor combustível
[R$/kmol]
1
Hidrogênio
Acetona
51,1
13,5
0
44,8
0,99
6,85
2
Hidrogênio
Acetona
25,6
6,8
0
34,8
0,99
6,85
3
Hidrogênio
Acetona
76,7
20,3
0
24,8
0,99
9,85
4
Hidrogênio
Acetona
51,1
13,5
0
54,4
0,99
6,85
5
Hidrogênio
Acetona
151,1
13,5
0
34,8
2,50
13,85
6
Hidrogênio
Acetona
131,1
13,5
0
64,8
2,50
16,85