HIDRATADO

O presente modelo de utilidade diz respeito a um equipamento modular para produção de álcool hidratado. Mais especificamente compreende um equipamento que provê a produção contínua e homogénea de álcool hidratado com teor alcoólico na faixa de 94° a 96° GL, eliminando descarte de resíduos e reduzindo o consumo de energia ao prover pré-aquecimento do material fermentado.

O álcool hidratado é utilizado em várias aplicações, como setor alimentício e farmacêutico, cosméticos, industrial (fabricação de detergentes, produtos de limpeza, tinturas, têxteis, pinturas, solventes, etc) e combustível.

De acordo com a aplicação a que se destina, são distinguidos basicamente três tipos de álcool hidratado: Álcool Neutro (de melhor qualidade, mais puro, sendo próprio para qualquer aplicação que envolve o consumo humano ou veterinário, sendo virtualmente isento de qualquer impureza e seu nome "neutro ^" deriva do fato de que tem odor típico de álcool, e é diferente de um álcool que contenha traços de alguma impureza), Álcool Industrial (em geral é requerida a graduação alcoólica mínima de 96,0% v/v, e teores relativamente baixos de impurezas) e Álcool de Baixa Qualidade (os parâmetros de especificação em gerai limitam-se ao grau alcoólico, acidez e condutividade, incluindo-se neste ultimo tipo o álcool hidratado destinado a uso como combustível).

O álcool obtido por fermentação de açúcares apresenta em seu processo de obtenção as etapas de separação do vinho que lhe deu origem por destilação, e em seguida dito álcool sendo concentrado até perder a água consigo arrastada. Na coluna de retificação, à medida que os vapores alcoólicos vão subindo os estágios (pratos) de concentração, a concentração dos vapores alcoólicos vai aumentando até atingir (teoricamente) um ponto em que a partir daí não é mais possível obter concentração, pois os vapores produzidos passam a ter a mesma concentração do líquido que lhes está dando origem; este ponto é chamado de "azeotropo" e corresponde a uma concentração máxima de 97, 1 % em volume (v/v), equivalente a 95,5% em massa (m/m), sendo o restante, água.

A formação do azeotropo determina então a divisão dos tipos (classes) comerciais de álcool, em álcool hidratado, quando o álcool é concentrado até basicamente 96,0% v/v (93,8% m/m), e áfcool anidro ou absoluto, na concentração mínima de 99,0% v/v (98,4% m/m), portanto, com teor de água menor que 1 %. A desidratação somente é aplicável quando o processo em que o álcool for utilizado não admitir a presença de água, devendo-se considerar que o processo de desidratação pode, além do custo adicional, agregar algum residual do produto desidratante utilizado, deteriorando, conforme o uso, a qualidade do produto.

O documento PI0801 703, do mesmo titular, descreve uma usina compacta para produção de álcool etílico hidratado combustível que compreende uma coluna de destilação que apresenta na região interna um conjunto de placas perfuradas e na porção extrema superior da dita coluna de destilação um duto conectável â segunda coluna; uma segunda coluna que apresenta na região interna um conjunto de placas perfuradas apresentando na porção extrema superior um duto que se comunica com um conjunto de condensadores ligados em série e interligados a um conjunto de dutos que permitem o refluxo em direção à porção extrema superior da segunda coluna; uma serpentina por onde circula o fluído fermentado e na periferia sendo disposto vapor que ingressa por dutos e que promove o pré-aquecimento do fluído fermentado, dita serpentina dotada de saídas de vapor que promovem a admissão de vapor na base da primeira e da segunda coluna. Neste equipamento, as chapas perfuradas eram dispostas equidistantes, gerando problemas de gargalo e entupimento, Também eram verificadas perdas de calor e descarte de resíduo contendo entre 3,0 a 4,0% de álcool, situação indesejável e contaminante, e o produto obtido apresentava teor alcoólico abaixo do teor de álcool combustível, que se situa entre 92.6° a 93.8°, conforme Portaria n" 2, de 16/01 /2001 da Agência Nacional de Petróleo,

Portanto, é objetõ do presente modelo de utilidade um equipamento modular para produção de álcool etílico hidratado e neutro que elimina qualquer descarte de vapor e/ou resíduo, provendo um circuito fechado que otimiza o processo e enriquece a mistura, evitando igualmente gargalos na passagem do fluido entre as chapas perfuradas.

É característica da invenção um equipamento que provê a produção continua e homogénea de álcool etílico hidratado com teor alcoólico na faixa entre 94° a 96° GL. sendo enquadrado como álcool etílico hidratado combustível, conforme determina a Portaria n° 2, de 16/01/2002, da ANP.

A fim de melhor descrever as características técnicas do equipamento para produção de álcool etílico hidratado, são apresentadas as figuras a seguir relacionadas:

A figura 1 apresenta a vista em perspectiva do equipamento para produção de álcool etílico hidratado.

A figura 2 apresenta a vista explodida.

A figura 3 apresenta detalhamento das chapas perfuradas dispostas na primeira e na segunda coluna do equipamento modular para produção de álcool hidratado.

A figura 4A apresenta a vista superior das chapas perfuradas e a figura 4B apresenta a vista em corte evidenciando o sifão chanfrado.

O equipamento modular para produção de álcool hidratado, objeto do presente modelo de utilidade, apresenta uma coluna de destilação (10) e uma segunda coluna (20) interligada à coluna de destilação por um duto (1 1 ) que conecta a porção extrema superior da coluna de destilação (10) com a porção inferior da segunda coluna (20), favorecendo a retificação ao permitir que a concentração dos vapores alcoólicos aumente dada a passagem pelas bandejas desde a base da dita segunda coluna (20).

A coluna de destilação (10) apresenta na região interna um conjunto de placas perfuradas (50) dispostas sobrepostas e intervaladas equidistantes, ditas placas (50) que apresentam um furo de escoamento (51 ) dotado de um sifão chanfrado (52) por onde escoa o líquido residual.

Nas placas (50), os vapores alcoólicos sobem à placa imediatamente superior, e o liquido residual fica retido na superfície da placa (50) e escoa pelo sifão chanfrado (52), sendo esgotado na base da segunda coluna (20) e retornando à porção extrema superior da coluna de destilação (10) para novo processamento.

O sifão chanfrado melhora o escoamento do líquido residual, principalmente quando se trata de amido, cuja viscosidade tende a tornar mais lento o esgotamento. Na coluna de destilação (10) é disposta uma primeira unidade de controle (101 ) da entrada de material fermentado e uma segunda unidade de controle (102) da temperatura de aquecimento.

A segunda coluna (20) apresenta na região interna um conjunto de placas perfuradas (50) com um furo de escoamento (51 ) dotado de um sifão chanfrado (52), ditas placas (50) dispostas sobrepostas e intervaladas, apresentando uma primeira área entre o topo da segunda coluna (20) e a porção média com placas (50) distanciadas em intervalos maiores que uma segunda área disposta entre a porção média e a base da segunda coluna (20).

Na superfície externa da segunda coluna (20) é disposta uma primeira unidade de controle de temperatura (201 ) para verificação da gradação alcoólica, e uma segunda unidade de controle (202) disposta na área de refluxo para a coluna de destilação (10) para controlar a temperatura, permitindo identificar a presença de álcool e/ou água.

Junto à base das colunas de destilação (10) e da segunda coluna (20) é disposta uma serpentina (30) por onde circula o fluido fermentado e apresentando uma saída de vapor para a base da coluna de destilação (10), favorecendo a redução do consumo de energia.

A segunda coluna (20) apresenta na porção extrema superior um duto (21 ) que se comunica com um conjunto de condensadores (40) ligados em série onde é feita a condensação dos vapores alcoólicos, e um conjunto de dutos (41 ) que permitem o refluxo em direção à porção extrema superior da segunda coluna (20), onde o álcool é novamente evaporado até que as unidades de controle identifiquem o alcance do teor alcoólico pretendido. O material fermentado é previamente aquecido em condensadores específicos (40), seguindo para o trocador de calor (30) e a seguir ingressando na base da coluna de destilação (10). juntamente com vapor que promove a destilação do material sob arraste de vapor.

Os vapores alcoólicos sobem em direção à porção extrema superior da coluna de destilação (10) por onde escoa por um duto (1 1 ) para a porção inferior da segunda coluna (20), onde o álcool, ainda em processo de evaporação, sobe â porção extrema superior da segunda coluna (20). O resíduo desprovido de água e que convencionalmente é descartado, no presente equipamento é bombeado para a porção extrema superior da coluna de destilação (10) a fim de enriquecer a mistura. Este resíduo geralmente apresenta entre 3 a 4% de álcool diluído em água, e que uma vez descartado pode gerar problemas ambientais.

O álcool liberado na porção extrema superior da segunda coluna (20) segue para os condensadores (40) onde sofre resfriamento e segue novamente à segunda coluna (20) até que atinja o grau de teor alcoólico desejado.

A tabela 1 a seguir apresenta as especificações do álcool etílico hidratado combustível (AEHC) estabelecidos na Resolução n. 36 da Agência Nacional de Petróleo e as especificações obtidas no equipamento objeto da presente invenção:

(1 ) Limites requeridos na importação e Distribuição, não sendo exigida a análise para a emissão do Certificado de Qualidade petos Produtores.

(2) Requerido quando o álcool não for produzido por via fermentativa a partir da cana-de-açúcar.

(3) Deve ser medido quando houver dúvida quanto à ocorrência de contaminação

(4) Deve ser medido quando houver dúvida quanto à ocorrência de contaminação e nas Usinas que possuam equipamentos ou linhas de cobre ou ligas que contenham este metal.