Simulação da produção de dimetil éter a partir de gás de síntese para uma indústria sucroalcooleira

Abstract

Como consequências que acompanham o crescimento populacional mundial, destacam-se o aumento da industrialização e da demanda energética. Com isso, visando contribuir para processos sustentáveis e renováveis, os biocombustíveis têm sido intensamente pesquisados, produzidos e utilizados nos últimos anos. Entre eles, o dimetil éter (DME) destaca-se com grandes perspectivas devido ao seu potencial como combustível limpo na substituição de gás liquefeito de petróleo e diesel. Neste trabalho, propõe-se a produção de DME a partir do resíduo mais preocupante da produção de etanol nas usinas de açúcar e álcool, a vinhaça. Uma simulação rigorosa da síntese direta de DME a partir de gás de síntese advindo da vinhaça, é realizada utilizando-se o software Aspen HYSYS® e seus suplementos, e avaliando-se os aspectos técnicos e econômico-financeiros de sua produção na indústria sucroalcooleira. Os resultados do cenário proposto apontam que o processo é tecnicamente viável, atingindo uma pureza de 99,9%, respeitando as normas padrão para a composição do DME e alcançando a produção de 1 kg de DME para cada 1,59 kg de gás de síntese. O processo simulado apresentou um custo total de capital de investimento de US$ 47.062.900, custos operacionais de US$ 14.075.000/ano e custos com utilidades próximos à US$ 11.214.900/ano. Considerando a possibilidade de cogeração de energia, obteve-se uma economia de 15.46%, resultando em um custo de produção por tonelada de DME de US$ 117,49 para essa etapa a partir do gás de síntese e de US$ 252,60 para o cenário completo (desde a vinhaça até o DME). Com a análise do investimento, observou-se uma recuperação em apenas 4 anos do capital investido para esse processo e concluiu-se que o empreendimento é viável economicamente, demonstrando-se, assim, um processo promissor para produção do DME

As consequences accompanying the world population growth, industrialization increase and energy demand increase are highlighted. Thereby, aiming to contribute to sustainable and renewable processes, biofuels has been intensively researched, produced and used in recent years. Among the possibilities, dimethyl ether (DME) stands out with great prospects due to its potential as clean fuel of replacing liquefied petroleum gas and diesel. In this work, it is proposed production of DME from the most worrying residue of ethanol production in the sugar and alcohol industries, vinasse. A rigorous and robust simulation of direct synthesis of DME from vinasse-derived syngas is performed using Aspen HYSYS® software and its supplements, evaluating the technical and economic-financial aspects of its production in the sugar-alcohol industry. Results of the proposed scenario point that the process is technically feasible, reaching a purity of 99.9%, respecting the minimum required by standard norms for the DME composition and achieving a production of 1 kg of DME for each 1.59 kg of syngas. The simulated process presented a total capital cost of 47,062,900 US$, operating costs of 14,075,000 US$/yr and utilities cost of 11,214,900 US$/yr. Considering cogeneration of energy, an economy of 15.46% was obtained, resulting in a production cost per tonne of DME of US$ 117.49 for this step from synthesis gas and US$ 252.60 for the complete scenario (from vinasse to DME). With the analysis of the investment, it was observed a return of the invested capital for this process in only 4 years and it was concluded that the enterprise is economically viable, thus demonstrating a promising process to DME production