Resumo: O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia utilizando a análise energética e a análise exergética aplicadas em colunas de destilação e convergindo-as para um procedimento combinado, para uma redução do uso de energia mais prática e viável. A análise energética para colunas utiliza a separação reversível e a partir de um perfil descrevendo consumo/rejeição de energia na coluna. Ela preocupa-se com a eficiência global da coluna e permite propor metas de redução de consumo da coluna. A análise exergética computa as perdas exergéticas geradas pelas irreversibilidades na coluna, determina a sua eficiência energética com a identificação das seções termodinamicamente ineficientes, direcionando onde as modificações devem ser realizadas. Esta sistemática foi desenvolvida em várias etapas. Implementação dos perfis a aplicação de cada método em sistemas binários e multicomponentes. A análise comparativa entre o perfil reversível e perfil de perdas de exergia, com base nos resultados obtidos com a análise dos sistemas de separação. A proposta de eliminação dos conflitos que surgiram com o estudo de multicomponentes. As modificações como posicionamento da alimentação, condição térmica e viabilidades de utilizar trocadores térmicos foram utilizadas como parâmetros de otimização da coluna e comparação entre os métodos. Os estudos mostraram que a análise proposta por cada ferramenta para sistemas binários é similar, exceto para binários não-equimolares, onde o perfil de perdas de exergia direciona as modificações para a alocação de trocador intermediário de calor. Entretanto, para sistemas multicomponentes o perfil reversível apresenta varias configurações de temperatura-entalpia para serem analisadas, devido à simplificação em agrupar os componentes do sistema formando um pseudobinário. Contudo, dependendo do pseudobinário escolhido a proposta de modificação para coluna muda completamente. A escolha do pseudobinário adequado é dependente da comparação com o perfil quasereversível rigoroso, que computa a distribuição dos componentes não-chave ao longo da _coluna, eliminando assim os conflitos gerados, conforme os estudos realizados com um estudo com um sistema temário de separação. Portanto, para realizar uma avaliação exergética faz-se necessária inicialmente, a análise energética, com base no primeiro princípio. Deste modo, as análises da primeira e segunda lei são sim complementares, contribuindo para avaliação de sistemas de separação, para propostas de metas de redução de consumo numa coluna Ver menos

Abstract: The aim of this work was to develop a procedure for reduction of energy requirement of distillation columns, by a combined energy-exergy analysis approach. In the energy analysis method, the reversible column profile is used to describe heat requirementlrejection along the column. Scope for the use of intermediate heat sources/sinks and reflux reduction can then be identified. In the exergy analysis method, the exergy losses due to stage irreversibilities are computes along the column, so that inefficient column sections can be readily identified. Both methods were implemented and applied to a set of binary and multicomponents systems. The comparison of the results obtained for each case showed that for binary c1ose-to-equimolar systems, both methods indicate the same column modifications. However, for systems with non-equimolar feed compositions, or more that two components, the profiles can easily indicate conflicting modifications, and the best option can be difficult to be identified. Both methods showed to be an interesting and efficient tool to analyze energy efficiency of distillation column. However, while the exergy approach uses a real column for analysis, the reversible profile approach is based on the ideal column concept, and for multicomponents systems the additional consideration of a binary component pair is required. This turns this method very sensitive to the choice of key-components. A method for choice of optimal key-components is proposed, but it requires the calculation of a full rigorous near-reversible profile Ver menos