O processo de desterpenação foi estudado através do simulador comercial de processos Aspen Plus® V8.4 da Aspen Technology, Inc. Após a validação do modelo de equilíbrio líquido-líquido, na interface de simulação foram incluídas as correntes materiais e os blocos representando as operações unitárias necessárias para a simulação do processo.
5.6.1. Corrente de alimentação
Conforme descrito no 5.1, nesse trabalho o óleo essencial de laranja foi modelado como uma mistura binária de Limoneno e Linalol. Para o caso da simulação a corrente foi definida com uma vazão mássica de 50 kg/h, estando à condição ambiente (temperatura de 298,15 K e 0,1 MPa) e com uma composição mássica de 99% de Limoneno e 1% de Linalol.
5.6.2. Corrente Solvente
A corrente solvente foi definida como estando à condição ambiente (temperatura de 298,15 K e 0,1 MPa) e com uma composição de 100% LI. A vazão mássica inicial estipulada foi de 25 kg/h, porém esse valor foi avaliado considerando o seu impacto no desempenho no processo de extração.
5.6.3. Coluna de Extração Líquido-Líquido
Para a simulação da coluna de extração Líquido-Líquido foi utilizado o Bloco Extract. Na aba Specs dentro do bloco, o número de estágios foi selecionado como sendo 8 (uma análise sobre esse parâmetro foi conduzida posteriormente), o perfil de temperatura foi especificado como constante a 298,15 K. Na aba Key Components, para primeira fase líquida foram selecionados como componentes chave o Limoneno e o Linalol e para a segunda fase líquida o LI. Na aba Pressure a pressão foi especificada como 0,1 MPa.
5.6.4. Análise de Sensibilidade na Coluna de Extração Líquido-Líquido Os ensaios de otimização do processo de extração foram realizados utilizando a ferramenta de Sensitivity dentro da aba Model Analysis Tools embutida no simulador, essa ferramenta permite avaliar o comportamento de uma variável
resposta mediante a variação de uma ou mais variáveis independentes. Os fatores avaliados foram a vazão de solvente e número de pratos na coluna de extração, as variáveis de resposta analisadas foram a concentração de linalol no extrato e a recuperação de linalol na extração. Utilizando uma ferramenta do software Origin®, a metodologia de superfície de resposta foi aplicada na otimização da extração através da busca do ponto ótimo.
5.6.5. Coluna de Recuperação de Solvente
A recuperação do LI da corrente Extrato foi simulada através da utilização de uma coluna de destilação.
5.6.5.1. Método aproximado
Inicialmente foi utilizado o bloco DSTWU para representar a coluna de recuperação de solvente para fazer uma avaliação inicial do processo de separação.
Em seguida foram inseridos os parâmetros necessários para esse módulo de coluna de destilação. Para o bloco representando a coluna de recuperação de solvente da corrente Extrato, dentro da aba Specifications, a razão de refluxo foi definida como 1, as pressões no condensador e no refervedor foram definidas como 0,1 MPa, foi selecionada a opção Condensador Total, o Linalol foi selecionado como componente chave leve de recuperação com um valor de 0,9999 (com o objetivo de recuperar todo o Linalol no topo da coluna) e LI foi selecionado como componente chave pesado de recuperação com um valor de 0,0001 no topo da coluna (com o objetivo de que todo o LI saia pela corrente de fundo da coluna).
5.6.5.2. Método rigoroso
O bloco DSTWU representando a coluna de recuperação de solvente foi substituído por um bloco RadFrac. Os dados de vazão e composição de correntes de saída da coluna, número mínimo de estágios e estágio de alimentação calculados pelo módulo DSTWU foram utilizados na definição dos blocos RadFrac. Para o método rigoroso, também foi considerada a eficiência dos estágios da coluna, Por não haver dados reportados na literatura a respeito de colunas de destilação operando com líquidos iônicos, decidiu-se pela simplificação de utilizar o mesmo valor da eficiência de murphree para toda a seção da coluna. Foi considerado uma
eficiência de 70%, valor geralmente encontrado em colunas bem projetadas (Seader, et al., 2011).
5.6.6. Processo completo
A etapa seguinte foi incluir o reciclo das correntes de solvente recuperadas retornando a coluna de extração líquido-líquido. Para isso foi necessário incluir um bloco referente a um misturador, um bloco representando um trocador de calor para reduzir a temperatura das correntes de reciclo de solvente a temperatura ambiente e uma corrente material adicional representando o make-up de solvente no sistema. Inicialmente foi incluído o bloco misturador e a sua pressão foi definida como sendo 0,1 MPa. Em seguida foi conectada a corrente SolvR à entrada do misturador, além disso, foram incluídas ainda duas novas correntes materiais, a corrente SolvMup que representa o make-up de solvente do sistema e a corrente SolvM que representa a saída do misturador. Após essa etapa foi incluído o bloco TC representando um trocador de calor que foi especificado para operar a pressão de 0,1MPa e reduzir a temperatura da corrente de saída a 298,15 K. Por fim, a corrente SolvM foi conectada a entrada do trocador e calor e a corrente Solvente a saída do trocador de calor
Em seguida foi utilizada a ferramenta Design Spec, para corrigir a vazão mássica da corrente de “Make-up” de solvente e estabilizar o sistema. Na aba Define foram definidas duas variáveis que seriam avaliadas, a primeira foi a concentração mássica de LI na corrente Solvente e a segunda foi a vazão mássica total da mesma corrente. Na aba Spec foi definido que seria especificado a multiplicação entre a concentração mássica de LI na corrente Solvente e a vazão mássica total dessa corrente, esse produto retorna a vazão mássica de LI que efetivamente entra na coluna de extração líquido-líquido.
6. Resultados e Discussão