RECUPERAÇÃO DE INSUMOS E SUBPRODUTOS DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL. Processo de recuperação do Metanol e da Glicerina.

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1 RECUPERAÇÃO DE INSUMOS E SUBPRODUTOS DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL Processo de recuperação do Metanol e da Glicerina. O processo completo de produção de biodiesel partindo-se do óleo degomado é constituído de várias etapas que envolvem a purificação do óleo (matéria prima) através de refino, transesterificação (que é a produção do biodiesel propriamente dita) e finalmente a recuperação do metanol e produção de glicerina concentrada. Vários são os processos utilizados tradicionalmente para o refino do óleo como neutralização alcalina, neutralização alcoólica, refino físico, assim como para a transesterificação com separação por decantação, por centrifugação ou mista. Vamos enfocar neste trabalho a recuperação do metanol e da glicerina. Nesta etapa a água glicerinosa + impurezas arrastadas, resultante do processo de transesterificação, é separada do metanol em uma coluna de retificação. Para tanto, é feito previamente um tratamento pela acidulação da água glicerinosa + metanol (cisão dos sabões em ácidos graxos + sal) para facilitar a separação do metanol. Na coluna de retificação o metanol é evaporado saindo pela parte superior e a água glicerinosa + impurezas fica no fundo da coluna de onde é retirada para envio para a etapa de tratamento da água glicerinosa. O metanol evaporado na coluna é condensado para ser reutilizado no processo. A água glicerinosa é tratada para remoção dos ácidos graxos num tanque de decantação. 1

2 A água glicerinosa, já separada dos ácidos graxos é então neutralizada com solução alcalina sendo enviada para a etapa de concentração de glicerina. 1. Descritivo do processo de cisão A mistura de água glicerinosa + etanol, proveniente da etapa de transesterificação, é aquecida para 60 C, sendo bombeada para um tanque de reação. A dosagem do ácido clorídrico é feita na sucção desta bomba e o ácido é misturado a produto em misturador localizado entre o recalque da bomba e o tanque de reação. A dosagem é controlada através de peagâmetro. Na linha entre o tanque de cisão e a entrada do regenerador é feita uma dosagem de soda cáustica diluída com água, que é misturada como o produto através de misturador estático para neutralizar o excesso de ácido dosado. As vazões de soda e água são controladas respectivamente pelos medidores magnéticos e pelas válvulas de controle e por medidor de ph. A diluição da soda com água é feita através do misturador estático. Após a dosagem da soda diluída o produto segue para a etapa de retificação de metanol. Mostramos a seguir um fluxograma simplificado destes processos. Processo de cisão Processo de retificação do metanol 2. Descrição do Processo de Retificação de Metanol. A retificação do metanol ou em outras palavras, sua separação da água glicerinosa proveniente do processo anterior de transesterificação é feita por evaporação em uma coluna dotada de elementos internos ou recheio, mediante destilações sucessivas (vaporizações e condensações parciais que ocorrem entre os elementos). 2

3 Mediante este procedimento é possível uma ótima separação dos elementos de diferentes pontos de ebulição que entram na coluna. Metanol Recheio estruturado Entrada da mistura Água glicerinosa A mistura de metanol + glicerina + água + impurezas é bombeada através de um regenerador de calor sofrendo um pré-aquecimento para 78 C. O produto passa a seguir por um aquecedor a vapor (utilizado na partida, quando não há regeneração) e a seguir pelo regenerador. Após o aquecimento, o produto entra no meio da coluna de retificação. Esta coluna é composta por dois conjuntos de enchimento: o conjunto superior e o conjunto inferior, havendo entre os dois conjuntos a entrada e distribuição da mistura. A vazão de alimentação da coluna é controlada através de medidor de vazão e válvula de controle e ainda através de sinal do transmissor de nível do tanque separador de ácidos graxos do sistema de tratamento de água glicerinosa Separação do Metanol Na coluna de retificação de metanol ocorre o fracionamento do metanol dos demais componentes quer entram na coluna e tem ponto de ebulição mais elevado. A fração de metanol evaporada subirá sob forma de vapor até o topo da coluna e sofrerá condensação no condensador. Através de uma válvula automática de três vias uma parte do metanol irá retornar à coluna de retificação servindo como uma lavagem dos vapores para condensar eventuais componentes indesejáveis arrastados e garantir a pureza do metanol. 3

4 Entrada Válvula de 3 vias Retorno Ao resfriador A outra parcela será resfriada até 40 C no resfriador a água. O controle da temperatura final do metanol resfriado é feito através do transmissor de temperatura e válvula de controle da água de resfriamento. O metanol irá então para o tanque diário que alimenta a planta de trasesterificação Separação da Água Glicerinosa. Tendo em vista que a água glicerinosa permanece abaixo do ponto de ebulição, esta, na forma líquida irá descer para a parte inferior da coluna de retificação. Como a água glicerinosa ainda arrasta certa quantidade de metanol, ela é recirculada em um aquecedor tubular em alta vazão, sendo aquecida a cerca de 103 C, para permitir a total evaporação do metanol. No início deste processo esta fração é totalmente recirculada até atingir a temperatura e um determinado nível no do fundo da coluna. Após atingir o nível pré-determinado, parte da água glicerinosa, já isenta de metanol é desviada através do regenerador e resfriada por um trocador até 60 C sendo enviada para o tratamento de água glicerinosa. 3. Tratamento da água glicerinosa A água glicerinosa proveniente da coluna de retificação é enviada para uma caixa de decantação onde os ácidos graxos livres resultantes do processo de cisão são separados por diferença de peso específico. A caixa é dotada de divisões internas sendo que a parte mais pesada (água+glicerina) é retirada por um lado pela parte inferior e a parte leve (ácidos graxos) é retirada pelo lado oposto pela parte superior. A água glicerinosa tratada segue para a etapa de concentração de glicerina. O ácido graxo segue para tanque externo ou para esterificação. 4

5 4. Concentração da Glicerina A água glicerinosa é aquecida em um trocador a placas e percorre dois evaporadores verticais colocados em série sendo recolhida em um tanque separador. Deste tanque é bombeada através de trocador a placas sendo resfriada. O condensado é recolhido em um tanque de glicerina concentrada e resfriado até a temperatura de armazenagem. 5. Lavagem de Gases Lavagem dos gases Todos os vapores gerados no processo de evaporação assim como ventilação de tanques de água quente de processo são coletados e enviados a um trocador de calor a placas para condensação. O ar é removido através de uma bomba de vácuo que promove a aspiração dos incondensáveis. Por segurança, vestígios de metanol condensado são evaporados e passam por um lavador sendo que a água condensada retorna ao processo. 6. Valorização dos sub-produtos Para valorização dos sub-produtos é possível acrescentar-se ao processo etapas de esterificação dos ácidos graxos, destilação da glicerina e finalmente a filtração com carvão ativo para obtenção de glicerina farmacêutica. 5

6 Dorsa & Dorsa Engenharia S.S. Ltda. Eng. Renato Dorsa Sapienza Engenharia e Consultoria Eng. José C. Caranti sapienza.eng@gmail.com (19) (11) (19) (11) (19) (11)