BALANÇO DE VAPOR E DE ÁGUA EM UM APARELHO DE DESTILAÇÃO

“Baseado no trabalho de JAMIL KAWÁS NETO, apresentado como dissertação à Faculdade de Engenharia Química de Lorena (FAENQUIL) no 3º Curso “Especialização em Operação e Gerência de Produção de Usinas Álcooleiras” e teve como orientador o Prof. Carlos Alberto Soluri, em Lorena - SP, 15 de Outubro de 1984.”

Para o cálculo do consumo de vapor e de água em um aparelho de destilaçao de álcool hidratado é necessário que se conheçam as vazões de líquidos que entram e saem do aparelho. Portanto, faz-se necessário um balanço de massa envolvendo as colunas de destilação existentes no aparelho.

A seguir serão fornecidas as informações necessárias e pede-se o balanço de massa em um aparelho de destilação para a produção de álcool etílico hidratado carburante (AEHC)

Dados

Produção do aparelho = 150.000 litros/24h

Será admitido que o grau alcoólico do flegma seja igual ao grau alcoólico do vapor emitido pelo vinho

Será admitido que não haja perdas de álcool na vinhaça e flegmaça, bem como, na degasagem nos condensadores “Rl” e "E2".

Será considerado que as condições de entrada e saída são constantes.

Graduação alcoólica do vinho: 8,5°GL

Temperatura do vinho após o trocador "K": T= 92,0 °C

Produção de álcool de 2º= 5% da produção de álcool hidratado

Graduação álcool 2º= 92 °GL

Graduação alcoólica vinhaça e flegmaça: 0,0 °GL

Temperatura de saída da base da coluna "A": 110 °C

Temperatura de saída da base da coluna "B1”: 105 °C

Vapor de alimentação das colunas é saturado com pressão 1,5 kgf/cm2/126,79 °C

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calor latente do vapor: 521,05 Kcal/kg

Taxa de refluxo nos condensadores “R” e “R1” da coluna "D": taxa = 5:1

Taxa de refluxo nos condensadores da coluna "B": taxa: 6,5:1

2- BALANÇOS DE MASSA DE VINHO, FLEGMA, ÁLCOOL E VINHAÇA:

2.1- Balanço de massa na coluna "A":

2.1.1- Cálculo da massa de vinho necessária para a produção de álcool desejada:

a) - Álcool hidratado produzido por hora:

a. em massa: (150.000 x 0,81245) /24 = 5.077,81 kg/h

b. em volume: 150.000/24 = 6.250 litros/h

b) - Álcool anidro contido no álcool hidratado produzido: 5.077,81 x 0,9389 = 4.767,56 kg/h

c) - Álcool de 2º produzido por hora: (150.000 x 0,05) /24 x 0,8278 = 258,69 kg/h

d) - Álcool anidro contido no álcool de 2ª: 258,69 x 0,8838 = 228,63 kg/h'

e) - Massa total de álcool anidro que deve estar contida no vinho: 4.767,56 + 228,63 = 4.996,19 kg/h

f) - Massa de vinho: 4.996,19/ 0,0682 .= 73.257,92 kg/h

2.1.2- Cálculo da massa de flegma que alimenta as colunas "B1" e "B":

Baseado no item 1.2 das considerações expostas no início deste trabalho, tem-se que o flegma gerado na coluna "A" possui um teor alcoólico de 47 °GL ou 39,7% em peso, fornecido pela tabela SoreI- Mariller (1950), para vinho com 8,5 °GL.

Como: Álcool anidro contido no vinho = 4.996,19 kg/h, tem-se que:

4.996,19 39,7%

X 100%

Logo, x = 12.584,86 kg/h, portanto, a massa de flegma é: 12.584,86 kg/h.

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2.1.3- Cálculo da massa de vinhaça que deixa a base da coluna "A":

A coluna "A1 pode ser representada pelo esquema abaixo:

Coluna AmA2ª

mFL

mvi

R

mv

Onde:

R = Condensadores

mv = massa de vinho a destilar

mvi = massa de vinhaça

mFL = massa de flegma formado

mA2ª = massa de álcool de 2º produzido

Efetuando-se um balanço de massa na coluna "A", obtém-se:

Mvi = mv – mA2 ª - mFL

Como

mv = 73.257,92 kg/h

mA2 ª =258,69 kg/h

mFL = 12.584,86 kg/h

Tem-se que:

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mvi = 73.257,92 - 258,69 - 12.584,86 = 60.414,37 kg/h

Assim a massa de vinhaça é = 60.414,37 kg/h

2.1.4- Balanço de massa na coluna "BI" e "B":

Essas colunas podem ser representadas pelo esquema abaixo:

B1

BmAH

mFLça

E

mFL

Onde:

E = Condensadores da coluna "B"

B = Coluna "B"

B1= Coluna "B1"

mFL = Massa de flegma que alimenta as colunas

mAH = Massa de álcool hidratado produzido

mFlça = Massa de flegmaça.

Um balanço de massa nesse sistema de controle fornece:

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mFlça = mFL – mAH

Como:

mAH = 5.077,81 kg/h

mFL = 12.584,86 kg/h

Tem-se que:

mFlça = 12.584.86 - 5.077,81 = 7.507,05 kg/h

3- CÁLCULO DO CONSUMO DE VAPOR

3.1- Cálculo do consumo de vapor na coluna "A":

Para se obter o consumo de vapor faz-se necessario conhecer o calor total que deve ser cedido à coluna. O calor total fornecido a esta coluna (QT) é a soma dos calores descritos a seguir:

a- Calor sensível (Qs) = calor necessário para elevar a massa de vinho a sua temperatura de ebulição.

b- Calor de vaporização do flegma (QFl) = calor necessário para formar o flegma.

c- Calor de vaporização do álcool de 2º (QA2ª) = calor necessário para formar o álcool de 2º

d- Calor de aquecimento da vinhaça (Qvi) = Calor para levar a vinhaça da temperatura de ebulição do vinho à temperatura da base da coluna.

Assim: QT = Qs + QFL +QA2ª + Qvi

3.1.1 - Cálculo do calor sensível (Qs)

Qs =mv * Cv * (Teb – Tv)

Onde:

mv = massa do vinho

Teb = temperatura de ebulição do vinho

Cv = calor especifico do vinho

Determinaçao do calor específico:

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O calor específico "C" da mistura água-etanol, expresso em Kcal/kg °C, é dado, segundo Mariller (1950), por: C = A + B * t,

Onde: “A" e "B" são constantes e “t" é a temperatura média entre a temperatura inicial e final da mistura. As constantes “A" e "B" estão na tabela SareI, Mariller1 (1950).

Como, para o cálculo do calor sensível, leva-se em consideração a temperatura do vinho e essa temperatura depende da utilização ou não do trocador "K",. teremos um calor sensível para cada situação:

Cálculo do calor sensível quando se utiliza o trocador "K" (Qsk). Nessas condições tem-se que:

mv = 73.257,92 kg/h

Tv =: 92,0 °C

Tev = 93,5 °C

Cv = 1,052 + 0,00198 ((93,5 + 92) /2) = 1,2357 Kcal/kg °C

Assim: Qsk = 73.257,92 * 1,2357 * (93,5 - 92,0) = 135.787,22 Kcal/h

3.1.2 - Cálculo de calor de vaporização do flegma

O calor de vaporização é obtido pela equação:

QFL = mFl * LFl

Onde:

mFl = massa de flegma . 12.584,86 kg/h

LFl = calor latente de vaporização do flegma a 47 °GL é:

LFl = 406,35 Kcal/kg, pela tabela Sorel- Mariller.

Assim: QFl = 12.584,86 x 406,35 = 5.113.857,86 Kcal/h

3.1.3- Cálculo do calor de vaporização do álcool de 2ª (QA2ª).

Nesse caso, o calor de vaporização é expresso por:

QA2 ª = mA2ª * LA2ª * (r + 1)

Onde:

mA2ª = massa de álcool de 2ª = 258,69 Kg/h

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LA2ª = calor latente do álcool de 2ª = 247,06 Kcal/kg, pela tabela Sorel- Marillerl.

r = taxa de refluxo nos condensadores "R" e "R1” = 5

Assim,

QA2ª = 258,69 * 247,06 * (5 + 1) = 383.471,71 Kcal/h

3.1.4 - Cálculo do calor de aquecimento da vinhaça

Nesse caso, o calor é expresso por:

Qvi = mvi * Cvi * (Tvi - Teb)

Onde:

mvi = massa de vinhaça = 60.414,37 Kg/h

CVi = Calor especIfico da vinhaça. Considerando a vinhaça como água pura, teremos que: Cvi = 1,0 Kcal/Kg °C

Tvi = Temperatura da vinhaça na saida da base da co1una “A" = 110 °C

Teb = Temperatura de ebulição do vinho = 93,5 °C

Assim:

Qvi = 60.414,37 * 1,0 * (110 - 93,5) = 996.837,11 Kcal/h

Logo o calor total que deve ser fornecido à coluna "A" será:

a) Calor total necessário quando o vinho é pré-aquecido até 92 °C através do trocador "K":

QT = QSk + QFl + QA2ª + Qvi = 135.787.22 + 5.113.857,86 + 383.471,71 + 996.837,11 = 6.629.953,90 Kcal/h

Uma vez conhecida a quantidade de calor necessária para o aquecimento das colunas, em ambos os casos citados, ou seja, com a utilização do trocador "K", devemos, antes de calcular o consumo de vapor, considerar as duas formas de aquecimento possíveis existentes nesse caso:

a) Aquecimento indireto, através de um trocador de calor multitubular, que, no caso do aparelho de fabricação Codistil recebe a denominação de trocador "A2". A troca térmica, nesse caso, e dada por:

QT = mvp * Lvp = Calor total envolvido

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Onde:

mvp= massa de vapor

Lvp= calor latente do vapor

b) Aquecimento direto, através de dispositivos de nominados borbotores, que possibilitam o contato direto do vapor com o líquido a ser vaporizado. A troca térmica, nesse caso, envolve o calor latente fornecido pelo vapor, bem como, o calor sensível fornecido pelo condensado gerado pelo vapor. Matematicamente isso é expresso por:

QT = mvp * Lvp + mc * Cc * (Tc - Tb) = Calor total envolvido

Onde:

mvp = massa de vapor

Lvp= calor latente do vapor

mc = massa de condensado gerado pelo vapor = mvp

Cc = calor específico do condensado

Tc = Temperatura do condensado

Tb = Temperatura da base da coluna.

Conhecendo-se ambas as formas de aquecimento, parte-se para o cálculo do consumo de vapor em ambos os casos:

a) Com aquecimento indireto da coluna através do trocador "A2":

a1)- Não utilizando o trocador “K" para pré -aquecimento do vinho até 92 °C:

mvp = QT / Lvp

Dos cálculos anteriores tem-se que, neste caso:

QT = 8583.969,72 Kcal/h

Dos dados do vapor:

Lvp = 521,05 Kcal/Kg

Logo:

mvp= 8.583.969,72 / 521,05 = 16.474,37 Kg/h de vapor

O consumo de vapor por litro de álcool hidratado produzido nessas condições será:

= 16.474,37 Kg/h / 6.250 litros/h = 2,64 Kg de vapor litro de álcool

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a2)- Utilizando-se o trocador “K" para segundo pré-aquecimento do vinho (após condensaor E) até 92 °C:

QT = mvp * Lvp

mvp:= QT/Lvp

Dos cálculos anteriores tem-se, para este caso:

QT = 6.629.953,90 Kcal/h

Dados do vapor: Lvp = 521,05 Kcal/Kg

Assim:

Mvp = 6.629.953,90 / 521,05 = 12.724,22 Kg/h

Logo, o consumo de vapor é de 12.724,22 Kg/h

O consumo de vapor por litro de álcool hidratado, produzido nestas condições será de:

= 12.724,22 Kg/h / 6.250 litros/h = 2,04 Kg de vapor por litro de álcool

Desta forma a economia de vapor proporcionada pelo uso do trocador "K" é de:

= (2.64 - 2,04) /2,64 *100%

Economia com uso do trocador K = 22,73%

b) Com aquecimento direto da coluna através do sistema de borbotagem:

b1)- Não utilizando o trocador "K" para pré-aquecimento do vinho até 92 °C:

QT = mvp * Lvp + mc * Cc * (Tc - Tb),

onde:

QT = 8.583.969.72 Kca1/h

Lvp= 521,05 Kcal/h

Cc = 1.0 Kcal/Kg °C

Tc = 126,79 °C

Tb = 110 °C

Assim, tem-se que:

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mvp = QT / (Lvp + Cc * (Tc - Tb))

mvp = 8.583.969.72 / (521,05 + 1,0 * (126,79 -110))

mvp = 15.960,08 Kg/h

Logo, o consumo de vapor por litro de álcool hidratado produzido, neste caso será:

= 15.960,08 Kg/h / 6250 litros/h = 2,55 kg de vapor / litro de álcool

b2)- utilizando o trocador "K” para pré- aquecimento do vinho ate 92 °C:

QT = mvp * Lvp + mc * Cc * (Tc - Tb),

onde:

QT = 6.629.953,90 Kcal/h

Lvp= 521,05 KCal/Kg

mc = mvp

Cc = 1,0 Kcal/Kg °C

Tc = 126,79 °C

Tb = 110 °C

Assim:

Mvp = 6.629.953.90 / (521,05 + 1,0 * (126,79 - 110)) = 12.327,00 Kg/h

Logo, o consumo de vapor por litro de álcoo1 produzido será:

= 12.327,00 Kg/h / 6.250 litros/h = 1,97 Kg de vapor /litro de álcool

Desta forma, a economia de vapor proporcionada peIa uti1ização do trocador "K”, nestas condições, é de:

= (2,55 - 1,97) / 2,55 * 100% = 22,75%

A economia de vapor proporcionada pela utilização do aquecimento direto da coluna "A”, ao invés do aquecimento indireto, através do trocador A2", será de:

1) Não utilizando o pré-aquecimento do vinho no trocador "K”:

= (2,64 - 2.55) / 2,64 * 100% = 3,41%

2) Utilizando o pré-aquecimento do vinho no trocador. "K”:

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= (2,04 – 1,97) / 2,04 * 100% = 3,43%

Quando do aquecimento direto da' coluna "A", o vapor de aquecimento, uma vez introduzido na coluna, condensa-se e deixa a coluna junto com a vinhaça. Desta forma, a verdadeira massa de vinhaça que deixa a coluna será:

1) Utilizando o trocador "K" para pré-aquecer o vinho:

(mvi) real = mvi + mc

como: mvi= 60.414,37 Kg/h e mc = 12.327,00 Kg/h tem-se que:

(mvi) real = 60.414,37 + 12.327,00 = 72.741,37 Kg/h

2) Não utilizando o trocador "K" para pré-aquecer o vinho:

(mvi) real = mvi + mc

como: mvi = 60.414,37 Kg/h e mc = 15.960,08 Kg/h

tem-se que:

(mvi) real = 60.414,37 + 15.960,08 = 76.374,45 Kg/h

De posse dos valores reais da massa de vinhaça obtida, em ambos os casos, pode-se, agora, determinar a massa de vinhaça obtida por litro de álcool hidratado produzido:

1) Com o aquecimento indireto da coluna "A", obtivemos:

mvi = massa de vinhaça = 60.414,37 Kg/h

Logo, a massa de vinhaça por litro de álcool hidratado produzido será:

= 60.414,37 Kg/h /6.250 litros/h = 9,67 Kg de vinhaça por litro de álcool

2) Com aquecimento direto da coluna “A", obtivemos:

a) Com pré-aquecimento do vinho no trocador "K":

(mvi) real = massa de vinhaça real = 72.741,37 Kg/h

Assim a massa de vinhaça por litro de álcool hidratado produzido será:

= 72.741,37 Kg/h / 6.250 litros/h = 11,64 Kg/h de vinhaça por litro de álcool

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b) Sem o pre-aquecimento do vinho no trocador "K":

(mvi) real = massa de vinhaça real = 76.374,45 Kg/h

Assim a massa de vinhaça por litro de álcool hidratado produzido, neste caso, será:

= 76.374.45 Kg/h / 6.250 litros/h = 12,22 Kg de vinhaça por litro de álcool

3.2- Cálculo do consumo de vapor na coluna "B1":

Para se obter o consumo de vapor nessa coluna, deve-se determinar a quantidade de calorias. envolvidas na troca térmica existente. Para isso, há três aspectos a se considerar:

1) O flegma ao entrar na coluna, condensa-se liberando calor à mesma, calor este, que é idêntico ao calor de vaporização do flegma (QFI).

2) Calor necessário para vaporizar o álcool com 96 °GL (QL).

3) Calor para levar a flegmaça da temperatura de ebulição do flegma, para a temperatura da base da coluna "B1”

CÁLCULOS:

3.2.1- Calor latente cedido pelo flegma à coluna:

Este calor é idêntico ao calor de vaporização do flegma, já calculado anteriormente, sendo igual a:

QFl = 5.113.857,86 Kcal/h

3.2.2- Calor necessário para a vaporização do álcool hidratado com 96 °GL (QL):

Este calor é obtido através da expressão:

QL = mA * LA * (r + 1)

onde:

mA = massa de álcool a 96 °GL = 5.071,81 Kg/h

LA = calor latente do vaporização do álcool = 229,01 Kcal/Kg

r = taxa de refluxo na coluna = 6,5

Logo,

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QL = 5.071,81 * 229,01 x (6,5 + 1) = 8.121.519,51 Kcal/h

3.2.3- Calor para levar a flegmaça da temperatura de ebulição do flegma, para a temperatura da base da coluna “B1”

Este calor e obtido através da expressao:

QFlça= mFlça * CFlça x (Tb - TF1)

onde:

mFlça = 7.507,05 Kg/h

CFlça= 1,00 Kcal/Kg QC

Tb = Temperatura da base da coluna "Bl" = = 105 °C

TF1 = Temperatua de ebulição do flegma a 47 °GL, pela tabela Sorel- Marillerl (1950), TFl = 83,17 °C

Assim: QFlça= 7.507,05 * 1,00 * (105 - 83,17) = 163.878,90 Kcal/h

O calor total que deve ser fornecido à coluna é dado por:

QT = QL + QF1ça - QFl = 8.721.519,51 + 163.878,90 - 5.113.857,86 = 3.744.540,55 Kcal/h

Uma vez calculado o calor total envolvido, o consumo de vapor, que no caso da coluna "B1”, é somente por aquecimento direto, é expresso por:

mvp = QT / (Lvp + Cc * (Te - Tb))

Onde:

QT = 3.744.519,55 Kcal/h

Lvp = 521,05 Kcal/Kg

Cc = 1, 00 Kcal/Kg °C

Tc = 126,79 °C

Tb = 105,00 °C

Assim:

Mvp = 3.744.519.55 / (521,05 + 1,00 * (126,79 - 105,00)) = 6.898,06 Kg/h

O consumo de vapor na coluna “B1" por litro de álcool hidratado produzido, será:

6.898,06 Kg/h / 6250 l/h = 1,10 Kg de vapor por litro de álcool

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Como o aquecimento na coluna "B1" é direto e, uma vez conhecido o consumo de vapor, devemos calcular a massa real de flegmaça que deixa a coluna. Esse valor real é obtido acrescentando-se ao valor anteriormente calculado, o consumo de vapor, que se condensa e sai junto com a flegmaça, ou seja:

(mFlça) real = mFlça + me = 7.507,05 + 6.898,06 = 14.405,11 Kg/h

Logo a massa de flegmaça real é de: 14.405,11 Kg/h

3.3- Cálculo do consumo total de vapor no aparelho por litro de álcool hidratado produzido:

Para isto devemos considerar as quatro maneiras possíveis para o funcionamento do aparelho:

3.3.1 Aquecimento indireto na coluna "A".

a) Pré-aquecendo o vinho no trocador "K":

O consumo, neste caso, é dado pela soma dos consumos em cada coluna do aparelho, ou seja:

mvp = (Kg de vapor/ litro de álcool) colA + = (Kg de vapor/ litro de álcool)colB1

mvp = 2,04 + 1,10 = 3,14 kg vapor / l álcool

b) Não se utilizando do pré-aquecimento do vinho no trocador "K":

mvp = 2,64 + 1,10 = 3,74 Kg vapor litro de álcool

3.3.2- Aquecimento direto da coluna "A".

a) Pré-aquecendo o vinho no trocador "K"

mvp = 1,97 + 1,10 = 3,07 kg vapor / litro álcool

b) Não utilizando o pré-aquecimento do vinho no trocador "K":

mvp = 2,55 + 1,10 = 3,65 kg vapor / litro álcool

4- CÁLCULO DO CONSUMO DE ÁGUA EM UM APARELHO DE DESTILAçÃO COM CAPACIDADE DE 150.000 LITROS DE ÁLCOOL HIDRATADO POR 24 HORAS.

1- Introdução:

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O consumo de água para resfriamento em um aparelho de destilação se faz nos condensadores e resfriadeira existentes, distribuidos da seguinte forma:

1 - Condensadores da coluna “A":

condensador "R"

condensador “R1"

2 - Condensadores da coluna "B"

condensador "E1"

condensador "E2"

3 - Resfriadeira de álcool "J"

Para se conhecer o consumo de água, em cada conjunto de condensadores, faz-se necessário saber o calor que deve ser removido da mistura que alimenta os condensadores.Nos cálculos desenvolvidos para o balanço de vapor, foram calculadas essas calorias, que correspondem, respectivamente, ao:

Calor de vaporização do álcool de 2ª,na coluna “A”

Calor de vaporização do álcool hidratado, coluna "B".

2- Cálculos:

2.1- Consumo de água nos condensadores “R" e "R1":

Dos cálculos do balanço de vapor, temos:

QAl2ª= Calor de vaporização do álcool de 2ª = 383.471,71 Kcal/h

Assim o calor que deve ser removido pela água nos condensadores "R" e "RI", é de 383.471, 71 Kcal/h

A troca térmica, neste caso, é expressa por:,

Calor recebido pela água = Calor cedido pelos vapores de álcool de 2ª

Onde:

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Calor recebido pela água = mÁgua * CÁgua * (TAs - TAe),

Sendo:

mÁgua = massa de água

CÁgua = Calor específico da água = 1,00 KCal/Kg °C

TAe= Temperatura da água na entrada = 28°C

Tas = Temperatura da água na saída = 45°C

Como o calor recebido pela água deve ser igual ao calor cedido, então QA = 383.471,71 Kcal/h ,

Então tem-se que:

m água =383.471,71 / (1,00 x (45,0 - 28,0)) = 22.557 Kg/h , ou seja:

O consumo de água nos condensadores “R" e “R1” é de 22.557 Kg/h.

2.2- Consumo de água nos condensadores “E1" e "E2":

Os condensadores "E1" e “E2", que operam com água como fluido refrigerante e, o condensador "E", que possui o vinho como fluido refrigerante. são responsáveis pela retrogradação na coluna “B". Do balanço de vapor obteve-se que o calor envolvido neste caso, é de:

QL = Calor de vaporização do álcool hidratado = 8.721.519.50 Kcal/h

A parte do calor removida pelo vinho no condensador “E" pode ser obtida, uma vez que se conhecem as temperaturas de entrada de saída do vinho, bem como, sua vazão mássica. Assim tem-se que:

Qv = mv * Cv * (Tvs – Tve)

onde:

Qv = Calor sensível que o vinho recebe ao passar pelo condensador "E".

m = massa de vinho = 73.257,92 Kg/h

Cv = Calor específico do vinho = 1,052 + 0,00198 * ((28 + 70) /2) = 1,149 kCal / kg °C

Tve = Temperatura de vinho na entrada = 28 °C

Tvs = Temperatura do vinho na saída = 70 °C

Logo: Qv = 73.257,92 x 1,149 x (70 -28) = 3.535.280,70 Kcal/h

Portanto, os condensadores “E1" e "E2" devem remover uma quantidade de calor igual à:

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= 8.721.519,5 - 3.535.280,70 = 5.186.238,80 Kcal/h

A troca térmica nos condensadores é expressa por:

Calor recebido pela água = Calor cedido pelos vapores de álcool a 96 °GL

onde:

Calor recebido pela água = QA = mA * CA * (TAS - TAe) sendo:

mA = massa de água

CA = Calor específico da água a 1,00 Kcal/Kg °C,

TAe = Temperatura da água na entrada = 28 °C

TAs = Temperatura da água na saída = 45 °C

Como o calor que deve ser removido pela água nos condensadores "E1" e "E2” é de: 5.186.238,80 Kcal/h, tem-se que:

QA = mA * CA * (TAS - TAe)

5.186.238,80 = mA * 1,00 * (45 -28)

mA = 305.072,87 Kg/h

Logo o consumo de água na columa B será de: 305.072,87 Kg/h

2.3- Cálculo do consumo de água na resfriadeira de áIcool "J":

A troca térmica, neste caso, é expressa por: Calor recebido pela água = Calor cedido pelo álcool hidratado

ou seja:

QJ = mA * CA * (TAs – TAe) = mAl * CAl * (TAle – TAls)

onde:

mA = massa de água

CA = Calor específico da água = 1,00 Kcal / Kg °C

TAs = Temperatura da água na saída = 38 °C

TAe = Temperatura da água na entrada= 28 °C

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mAl = massa de álcool hidratado produzido = 5.077,81 Kg/h

TAle= Temperatura do álcool na entrada = 78,27 °C

TAls= Temperatura do álcool na saída = 30 °C

CAl= Calor específico do álcool hidratado = 0,611 + 0,00313 * ((TAIs + TAle) /2)

CAl= 0,611 + 0,00313 * ((30 + 78,27) /2) = 0,7804 kCal / kg °C

Assim,

mA = mAl * CAl * (TAIe - TAIs) / CA * (TAS - TAe)

= 5.077,81 * 0,7804 * (78,27 – 30) / (38 – 28) = 19.128 Kg/h

Então, o consumo de água na resfriadeira "J” será de: 19.128 Kg/h

2.4- Consumo de água total no aparelho de destilação:

Para se determinar o consumo de água total deve-se considerar o consumo em cada equipamento em questão, ou seja:

Equipamentos Consumo

Condensadores "R" e "R1" 22.557,00 Kg/h

Condensadores “E1" e "E2" 305.072,87 Kg/h

Resfriadeira "J" 19.128 Kg/h

Consumo total: 346.757,87 Kg/H

2.5- Consumo específico de água de refrigeração no aparelho:

346.757,87 litros/h / 6.250 litros/h =

Consumo específico de água = 55,48 litros por litro de álcool hidratado produzido

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1 - MARILLER, C. - Destilation y Retification de Los Líquidos Industriais. Tradução Sílvia Palma de Fliess. Buenos Aires: Palumbo, 1950

2 - MARTINS, I. C. - Levantamento do Consumo de Vapor na Destilaria. Trabalho de dissertação final - II CEAL - FAENQUIL - Lorena, 1983.

3 - STUPIELLO, J. P.; BALBO, W. & MARINO, E. A.- Curso de destilação : nível operacional. São Paulo. Primo/MEC/COPERSUCAR, 1972.

4 - Notas de aula da disciplina: Destilação, ministrada pelo professor Carlos Alberto Soluri, no III CEAL – FAENQUIL - Lorena, 1984.

5 - SMITH, J. M. & VAN NESS, H. C. - Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics - Third Edition. Tokyo: McGraw-Hill Kogakusha Ltd, 1975.

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