Silva, João Miguel Alves daJoão, Isabel Maria da SilvaPires, Rúben da Costa2024-05-182024-05-182023PIRES, Rúben da Costa - Simulação de colunas de destilação com integração interna de calor. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2023. Dissertação de Mestrado.http://hdl.handle.net/10400.21/17452Trabalho final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica – Perfil de Processos QuímicosNos últimos anos, o consumo energético mundial tem vindo a aumentar exponencialmente sem sinais de estabilização. As indústrias químicas têm um papel preponderante neste consumo, pelos vários processos que requerem grandes quantidades de energia, como a operação unitária de destilação, que representa mais de 40 % do consumo energético da indústria. A destilação continua a ser o principal processo de separação de misturas líquidas pela sua simplicidade e conveniência. No entanto, é um processo bastante dispendioso em termos de investimento e operação e com um grande impacto energético. Posto isto, devem ser aplicados métodos de sistemas de destilação que possibilitem um aumento da eficiência energética. As colunas de destilação com integração interna de calor constituem uma das tecnologias mais eficazes ao nível de processos industriais, por reforçarem os processos de separação de misturas e produzirem poupanças energéticas superiores a métodos de destilação convencional. Neste âmbito, a presente dissertação foca-se na simulação de um processo de destilação com integração interna de calor, de uma mistura benzeno/tolueno, com recurso ao software de simulação de processos HYSYS®, baseando-se em modelos inicialmente desenvolvidos em 1970. Após a realização dos diversos casos de estudo, onde se pretendeu otimizar ambos os sistemas de destilação, verificou-se que o objetivo principal da implementação de sistemas com integração interna de calor foi cumprido. Apesar de inicialmente ser necessário um investimento adicional, dado que o sistema com integração requer mais equipamentos, este comprovou-se rentável, sendo possível obter poupanças na ordem dos 12 M €, resultando num payback time inferior a 1 ano. Comparativamente ao sistema tradicional, os resultados obtidos para a destilação com integração interna de calor revelam uma diminuição do consumo energético em aproximadamente 40 %, o que reflete a necessidade de implementação deste tipo de soluções, como forma de contributo para o aumento da eficiência energética destes processos.In recent years, global energy consumption has been increasing exponentially, with no signs of stabilizing. The chemical industry has a preponderant role in this consumption due to the various processes that require large amounts of energy, such as the unit operation of distillation, which represents more than 40 % of energy consumption. Distillation is still the main process for separating liquid mixtures, because of its simplicity and convenience. However, it is a very expensive process, regarding overall investment and performance, while having a vast energetic impact. That said, complex distillation system methods that allow for increased energy efficiency should be applied. Internal heat integrated distillation columns represent one of the most effective technologies for industrial processes since they enhance mixture separation processes and also generate greater energy savings than other methods. Within this framework, this dissertation focuses on the simulation of a distillation process with internal heat integration, of a benzene/toluene mixture using the HYSYS® process simulation software, based on models initially developed in 1970. After carrying out the various case studies, which aimed to optimize both distillation systems, it was found that the main objective of implementing systems with internal heat integration was met. Although an additional investment was initially required, given that the integrated system requires more equipment, it proved to be profitable, with savings of around €12 M, resulting in a payback time of less than 1 year. Compared to the traditional system, the results obtained for internal heat integrated distillation column show a reduction in energy consumption by approximately 40%, which reflects the need to implement this type of approach in order to generate an increase in energy efficiency of these processes.porConsumo energéticoDestilaçãoDestilação com integração de calorEficiência energéticaEnergy consumptionDistillationInternal heat integrated distillationEnergy efficiencymaster thesis203468082