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Abstract:
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Neste trabalho é proposta uma metodologia de otimização de um sistema de separação da mistura CO2 supercrítico/limoneno. Com base em trabalhos anteriores, um modelo comercial de membrana de osmose inversa foi utilizado na realização dos testes de retenção do limoneno. Uma unidade de separação em escala piloto foi construída para operar em regime de fluxo tangencial. Um modelo matemático baseado em um balanço de massa e nos dados experimentais foi desenvolvido, sendo capaz de representar, satisfatoriamente, o comportamento de uma unidade de separação com membranas, após a estabilização do processo. Sendo que uma única unidade de separação com membranas não foi capaz de realizar a separação desejada, foi proposta uma superestrutura de um sistema de separação com membranas em cascata, com correntes de reciclo, para representação de todas as possíveis arquiteturas do sistema. Para otimização desta superestrutura, foram utilizados Algoritmos Genéticos. O problema de otimização é característico de programação inteira mista não linear e as restrições foram tratadas através do método das penalidades. A otimização do sistema de separação com membranas (SSM) em cascata foi realizada, inicialmente, buscando-se arquiteturas com alta eficiência de separação. Na seqüência, buscou-se encontrar arquiteturas que apresentassem o menor custo energético e de membranas, respeitando limites mínimos de eficiência de separação. A metodologia proposta foi capaz de encontrar boas soluções para o problema. Mesmo considerando uma membrana com baixa performance de separação, foi possível encontrar uma arquitetura de SSM em cascata capaz de recuperar 65% do CO2 acima da pressão crítica e 90% de limoneno foi recuperado na corrente de retentado, demonstrando que a utilização de SSM em cascata com correntes de reciclo é capaz de aumentar a eficiência de um processo de separação, porém, apresentou um alto custo em relação a um processo de separação convencional por despressurização. Mas quando foi considerada uma membrana com um alto índice de retenção, foram encontradas arquiteturas de SSM em cascata muito mais econômicas energeticamente, confirmando que a utilização de SSM pode proporcionar uma grande economia de energia. |
