Destilação_Partes 1, 2 e 3

1OPERAES UNITRIAS III - ACS1009

Destilao

Curso: Engenharia Qumica

Prof. Humberto Neves Maia de Oliveira ([email protected])

Semestre: 2014.2

Horrio: 246M34 (08:55-10:35)

Departamento de Engenharia Qumica - DEQ

Calendrio proposto

Semestre: 2014.1

45 Horas: 2 unidades

1 unidade: extrao lquido-lquido. e extrao slido-lquido. 24 h/aula 12 encontros 17/03 a 14/04 2 h/aula prova 16/04 total: 26 horas

2 unidade: destilao, absoro, adsoro e troca Inica 26 h/aula 13 encontros - 23/04 a 21/05 2 h/aula prova 23/05 total: 28 horas

2Bibliografia

Foust, W. Princpios das OperaesUnitrias. Editora Livro Tcnico Cientfico.Rio de Janeiro, 1982.

Caldas, J. N. Lacerda, A. I., Veloso, E.Internos de Torres - Pratos & Recheios - 2Ed. 2007. Editora Intercincia. Rio deJaneiro

Ocon, J.; Tojo, G. Problemas de IngenheriaQuimica. Editora Ciencia y Tecnica . 1974.

Bibliografia

J. M. Colson e J. F. Richardson, E.Tecnologia Qumica - Operaes Unitria-2Ed. 1968. Editora Fundao CalousteGolbenkian. Lisboa, Vol. I e II

Warren L. McCabe e Julian C. Smith.Operaciones Bsicas de Ingenieria Qumica.Editora Revert S.A., Vol. 1 e 2, Barcelona,1975.

George G. Brawn. Operciones bsicas de laIngenheria Quimica. Editora Marn, S.A.,1965.

3Destilao

Destilao uma Operao Unitria em EngenhariaQumica em que um ou mais constituintes de uma soluo vaporizada atravs de calor e o vapor obtido condensadoatravs de resfriamento.

# A separao dos constituintes est baseada na diferena devolatilidade.

# As fraes obtidas so em geral submetidas s vriasvaporizaes e condensaes parciais ate a obteno dos produtosnas composies desejadas.

Destilao

Equilbrio lquido-Vapor

A separao dos constituintes de uma mistura lquidapor destilao s poder ser efetuada quando:

# O vapor produzido na ebulio tiver composio diferente dolquido original.

# E quanto maior for essa diferena, melhor ser a destilao.

4Destilao: Misturas BinriasDiagramas de Presso de vapor ( T = Cte)

Fig 1 Diagramas presso x composio

Destilao: Diagramas de Equilbrio

5Destilao

Destilao: Clculos dos dados de Equilbrio

Em geral os dados de equilbrio so determinados atravs dos seguintes mecanismos:

# Construo de diagramas, a partir dos dados de presso de vapor dos componentes da mistura, cujo comportamento se aproxime do ideal.

# Atravs de clculos aproximados a partir de dados incompletos relativos a curva de ebulio.

# Experimentalmente em equipamentos que, para cada temperatura, possam ser isolados amostras do vapor e do lquido nas condies de equilbrio.

6Destilao

Lei de Raoult (solues ideais)

o

AAA . Pxp = ( ) oBAoBBB P.x . Pxp == 1

BA p pP += ( ) oBAoAA P.xP.xP += 1

Presso parcial de APresso de vapor de A

Frao molar de A na fase lquida

Ppy AA = P

py BB =

Frao molar de A na fase vapor Frao molar de B na fase vapor

Destilao

Volatilidades Absoluta e Relativa

Volatilidade Absoluta de um componente a relao entre sua presso parcial na fase vapor e sua frao molar na fase lquida.

A

AA

x

p =

B

BB

x

p =

o

B

o

A

A

A

B

B

B

B

A

A

B

A

PP

x

y.

yx

x

px

p

=

=

==

=

B

A

B

A

x

x

yy

7Destilao

Como: eAB yy =1 AB xx =1

=

A

A

A

A

x-1x

.y-1

y

( ) AA

Ax1)-1

x.y+

=

DestilaoLei de Henry (Desvio da Idealidade)

Para solues muito diludas em um dos componentes, a Lei de Henry expressa a relao direta entre as composies do vapor e do lquido em equilbrio.

axy =

Onde: a = constante de equilbrio;y = frao molar da fase vapor;x = frao molar da fase vapor.

8Destilao

Os desvios do comportamento ideal podem ser resolvidos com a introduo de um coeficiente de correlao, de modo que:

P.P.x

PP

yo

AAAAAA =

=

P.P.x

PP

yo

BBBBBB =

=

onde: A = Coeficiente de atividade do componente A.B = Coeficiente de atividade do componente B.

Destilao Configurao do equipamento.

9Destilao

Classificao da destilao simples# Destilao de equilbrio ou fechada, flash.# Destilao diferencial ou aberta.

Destilao simples: consiste na vaporizao parcial dolquido com produo de uma quantidade de vapor mais ricaem componentes volteis que o lquido inicial e um resduolquido mais concentrados em componentes menos volteis.

Mtodos de Destilao # para misturas de dois componentes.

Destilao de equilbrio

Princpio: uma mistura liquida aquecida a uma temperatura intermediria entre o incio e o fim da ebulio at alcanar o equilbrio.

Diagrama de ebulio para a destilao de equilbrio

T

x,yx y

L V

x0

L0

TB

TA

As fraes do lquido e do vapor resultantes possuem composies definidas: x(L), y(V) e xo.(L+V).

Curva de ponto de orvalho

O Ponto de Orvalho a temperatura na qual o vapor saturado comea a condensar.

O Ponto de Bolha a temperatura na qual o lquido comea a entrar em ebulio.

Curva de ponto de bolha

10

Destilao de equilbrio

VLLo

+=

L.LV.L

VL

o

o=

Lo: quantidade em moles do lquido inicialL : quantidade em moles do lquido finalV : quantidade em moles do vapor final

xx

xy

=

0

0

VL

00

VL

xVL

xy +=

Inclinao da reta0x

);( 00 xx

y

x

VL

);( yx

Regra da alavanca:

Balano de Massa em relao ao constituinte mais voltil:

Destilao flash Caractersticas:

Existir o equilbrio termodinmico entre as fases

Demister(retentor de gotas)

vapor

lquido

Alimentao

T1P1

T2P2

T2 < T1P2 < P1

# O equipamento esta constantemente sendo alimentado.

# As correntes so constantemente retiradas do equipamento.

# Promove o contato ntimo do vapor com o lquido.

11

Destilao flashGs combustvel

gua

G.L.P.

Refluxo

Tambor de topo

Sistema de topo de uma estabilizadora de gasolina

# Normalmente usada como uma operao auxiliar.

# Efetua somente uma pequena separao entre os componentes.

# No se condensa totalmente o produto.

Destilao diferencial ou abertaPrincpio: Esta operao realizada quando uma misturaliquida original aquecida at a sua temperatura de ebulio,e os vapores produzidos so retirados continuamente dosistema, sendo levados a um condensador separado.

Utilizao: Destilao em laboratrios para separar misturas de compostos cujas volatilidades so muito diferentes.

Obs: No h refluxo.

Balano de massa em forma diferencial

L = quantidade em moles do lquido em um dado momento;X = concentrao do lquido em frao molar;dL = quantidade de lquido transformado em vapor;(L-dL) = quantidade residual de lquido;(x-dx) = concentrao residual do lquido.

Seja:

12

Destilao diferencial ou abertaO balano de massa entre ambos estados, aplicado em relao ao componente mais voltil ser escrito:

( )( ) ydLdxxdLLLx += .ydLdLdxdLxLdxLxLx ++=

dLxLdxydL +=LdxxydL = )(

xydx

LdL

=

=

oO X

X

L

L xydx

LdL

=

oX

X

o

xydx

LLln

Destilao diferencial ou abertaResoluo Analtica da Integral

a) quando no intervalo de operao a volatilidade relativa permanecer constante as equao da volatilidade e a equao anterior nos conduz a expresso:

+

=

o

oo

x

x

x

x

LL

11ln

1ln.

11ln

111

=

o

oo

x

x

x

x

LL

Quando for conhecida uma relao de equilbrio entre x e y

13

Destilao diferencial ou abertaResoluo Analtica da Integral

b) quando no intervalo de operao a relao analtica entre as composies de equilbrio obedece a Lei de Henry, y = ax, a equao diferencial se transforma em:

=

x

x

aLL oo ln.

11ln

c) quando no intervalo de operao a relao analtica entre as composies de equilbrio for dada pela equao da reta do tipo y = ax + b, a equao diferencial se transforma em:

( )( )

+

+

=

bxabxa

aLL oo

11ln.

11ln

Destilao fracionada ou de retificao

Enriquecimento do Vapor:

Empobrecimento do Lquido:

iW yyyy

14

Determinao do nmero de Pratos Tericos:

Definio: um prato chamado de prato terico ou idealquando o contato entre o lquido e o vapor que chegam aomesmo for perfeito e o tempo suficiente para que na sada ovapor e o lquido estejam em equilbrio.

Mtodo de Lewis e Sorel

Princpio: este mtodo calcula o enriquecimento do vapor deum prato para outro atravs do balano de massa e energia,admitindo que o equilbrio atingido em todos os pratos.

Destilao de retificao

Fig. Balano de massa na parte superior e inferior da coluna

Mtodo de Lewis e Sorel


15

Balano de Massa: Seo superior da coluna: n

DLV nn += 1

Dnnnn xDxLyV += 11

Dx

VD

xVLy

n

n

n

nn +=

11

Reta de operao


Destilao de retificao Seo inferior da coluna: m

WLV mm = 1

Wmmmm xWxLyV = 11

Wx

VW

xVLy

m

m

m

mm =

11

Reta de operao

16

Destilao de retificao Balano de Energia

misturannnnnnnn HperdashLHVhLHV +++=+ ++ 1111

misturammmmmmmm HperdashLHVhLHV +++=+ ++ 1111

# Consideraes:- no h perdas de calor para o exterior;- o calor de vaporizao constante e independente da composio;- o calor de mistura nulo.

# Seo inferior da coluna: m

# Seo superior da coluna: n


Estas simplificaes estabelecem as seguintes igualdades:

VVVV n ==== ........21LLLL n ==== ........21

==== VVVV m........21

==== LLLL m........21

# Seo de esgotamento:

# Seo de retificao:

17

Destilao de retificao Mtodo de McCabe-Thiele:

DLV nn +=+1

Dx

VD

xVLy nn +=+1

DLR /=

# Seo superior da coluna

# Balano de Massa:

Princpio: este mtodo grfico est baseado nas equaes das Retas de O.P. de Lewis e Sorel e no diagrama de equilbrio do sistema binrio.


18


xo= xd

y1

XD/(R+1)

x1

y2

Linha 45o

Reta Operao Superior

Curva de Equilbrio

Frao molar do componente leve no lquido, xi

Coeficiente AngularR /(R+1)

1

2

3

Coeficiente Linear

y4

Fra

o

m

ola

r do

co

mpo

nen

te le

ve n

o va

por,

y i

Linha de Operao para a Seco Superior Seo de Retificao da Coluna de Destilao


1///

+=

+=

+=

RR

DDDLDL

DLL

VL

11+

=

+=

RDLD

VD

Dx

Rx

RRy nn

++

+=+ 1

111

Wx

Vx

VVy

WW

W

+=

11Reta de operao

Reta de operao

# Seo inferior da coluna

19


Destilao de retificaoLinha de Operao para a Seco Inferior Seo de Esgotamento da

Coluna de Destilao

xw

yB

Linha 45o

Reta Operao Inferior

Curva de Equilbrio

Fra

o

m

ola

r do

co

mpo

nen

te le

ve n

o va

por,

y i

Coeficiente Angular

N

Coeficiente Linear

ym+1

yN

ym

xN xm

N-1


20


xF

Linha 45o

Curva de Equilbrio

xo= xdxw

yw


Fra

o

m

ola

r do

co

mpo

nen

te le

ve n

o va

por,

y i

yD

11

12

3

4

5

6

7

8

9

10

Destilao de retificaoPropriedades:a) Os pontos que representam a composio do vapor em um prato terico em relao a do lquido no mesmo prato, esto sobre a curva de equilbrio. Neste caso para um determinado prato terico supe-se que o equilbrio lquido-vapor alcanado;

21

Destilao de retificaob) Os pontos que representam a composio do vapor que sobe de um prato, yn , em relao a do lquido que desce para ele, xn-1 , esto em uma reta. Existem duas dessas retas, chamadas de retas de operao, que correspondem as duas sees da coluna de retificao;

Destilao de retificaoc) A reta superior de operao passa pelos pontos (xD , xD) da diagonal;

d) A reta inferior de operao passa pelos pontos (xW , xW) da diagonal;e) A inclinao de cada reta igual a relao de refluxo da seo correspondente para a seo de retificao e para aseo de esgotamento;

VL / VL /

22

Destilao de retificaof) A horizontal que une a reta de operao a curva de equilbrio indica a composio do vapor yn ou ym ;

g) A vertical que une a reta de operao curva de equilbrio indica a composio do lquido xn ou xm ;

Destilao de retificaoClculo Grfico do Nmero de Estgios Tericos.

Partindo das consideraes anteriores o clculo grfico do nmero de estgios tericos feito da seguinte maneira:

1 Traa-se curva de equilbrio CE;

2 Partindo do Ponto xD sobre a diagonal, traa-se a reta superior de operao com o coeficiente angular L/V;

3 Partindo do Ponto xW sobre a diagonal, traa-se a reta inferior de operao com o coeficiente angular ;V/L

4 O cruzamento das retas de operao superior e inferior determina as condies de alimentao. Esta comea em xF da diagonal e tem coeficiente angular /(-1);5 Partindo de qualquer extremidade da coluna (xD ou xW), so traadas retas horizontais e verticais at atingir a outra extremidade. O nmero de pratos tericos igual ao nmero de degraus compreendido entre as concentraes do destilado e resduo.

23

Destilao de retificaoCondies Trmicas da Alimentao

Prato de alimentao

Balano de Massa: ( ) ( )VVLLFVLVLF +=+=++Esta igualdade traduz o aumento atravs da alimentao nas vazes das duas correntes que escoam pela coluna.

Aumento da vazo do lquido: LL Frao de alimentao que se incorpora a L:

Destilao de retificaoEnto temos: FLL .=

( ) ( ) FVVFVV .1.1 ==Clculo de Balano de energia no prato f em condies adiabticas:

ffffF HVhLHVhLhF ..... 11 +=++ +

Fazendo: hf-1 = hf+1 = hf e Hf+1 = Hf

( ) ( ) ffF HVVhLLhF ... +=( ) ffF HFhFhF ..1... +=

ff

Ff

hHhH

=

24

Destilao de retificaoRelao entre as condies de alimentao e os valores de ;

Alimentao Condies Valor de Relao entre as vazes(a) Lquido frio hF < hf > 1(b) Lquido saturado hF = hf = 1(c) Parcialmente vapor hf < hF < Hf 0 < < 1(d) Vapor saturado hF = Hf = 0(e) Vapor superaquecido hF > hf < 1

FLL +> VV

Destilao de retificaoDeterminao da Reta de Alimentao: interseo das duas retas de operao.

Balano Global :

Retas operao: e

Subtraindo temos :

(-1)

WDF xWxDxF ... +=

DxDxLyV ... += WxWxLyV ... =

( ) ( ) ( )WD xWxDxLLyVV .... ++=( ) FxFxFyF .....1 +=

1.

1

= Fxxy

25


Posio das retas de alimentao pelo efeito do coeficiente angular da linha-


Possveis condies de alimentao: (a) Alimentao lquido

frio: (b) Alimentao lquido no ponto de bolha; (c) Alimentao parcialmente vapor;(d) Alimentao vapor saturado; (e) Alimentao vapor superaquecido.

26

Destilao de retificaoEfeito da alimentao sobre a interseo das linhas operatrias para uma dada relao de refluxo.

Destilao de retificaoRelao de Refluxo: R

DRLDLR .==

( ) DRVDDRVDLV .1. +=+=+= (b)(a)

Dividindo (a) por (b), tem-se:1+

=

RR

VL

Substituindo na equao da reta superior, temos:

+

+

+

=

1.

1 Rx

xR

Ry D

Reta Superior de Operao: o eficiente angular da reta aumenta quando R aumenta.

RR

RVL

11

11 +

=

+=

27

Destilao de retificaoReta Inferior de Operao: o coeficiente angular da reta diminui quandoR aumenta.

LWWL

LVL

=

=

1

1

FDRFLL ... +=+=Como:

FDRWV

L

..

1

1

+=

Destilao de retificaoRefluxo Mnimo: calculado pelo coeficiente angular da reta de operao que passa pelo ponto (xD, xD) e sua interseo com a reta de alimentao (Linha-q) e a curva de equilbrio.

fD

fD

m

m

xx

yxR

R

=

+1

ff

fDm

xyyx

R

=

Influncia da relao de refluxo sobre o nmero de pratos necessrios para uma dada operao.

28

Destilao de retificaoSe a linha-q for horizontal, a linha de enriquecimento para refluxo mnimo dada por AC, em que C tem coordenada (xC, yC).

CD

CD

m

m

xx

yxR

R

=

+1

Cf

fD

CC

CDm

xx

xx

xyyxR

=

=

Ento:

fC xy =Visto que

Influncia de relao de refluxo mnima no caso de alimentao em vapor saturado.

Destilao de retificaoEscolha econmica da razo de refluxo

29


Construo de prato com campnula de borbulhamento, mostrando pormenores tecnolgicos de pratos de borbulhamento Glitsch Truss-type.


(a) Prato de campnulas de borbulhamento tpico. (b) Vista ampliada de campnulas de borbulhamento.

30


Mtodo de Ponchon-Savarit

Princpio: este mtodo grfico consiste em calcular o nmero de pratostericos para um sistema no ideal, onde o calor latente e o calor demistura variam ao percorrer a coluna.

Para misturas binrias, o modelo grfico baseado no uso do diagrama de entalpia composio.


Diagrama entalpia-composio

Propriedades do diagrama:

- A curva superior (vapor saturado) representa as entalpias H em funo de y;

- A curva inferior (lquido saturado) representa as entalpias h em funo de x;

- As retas do tipo AB (LV), so retas de equilbrio ou conjugao;

- Todo o ponto situado ao longo da reta AB (LV) corresponde a uma mistura de lquido L e vapor V, cujas composies so respectivamente x e y e as entalpias so h e H;- A quantidade de mistura em qualquer estado fsico designa-se por fase e representada por massa, composio e entalpia.

31

Destilao de retificaoBalano de Massa e Energia utilizando a Regra da Alavanca

Composio e separao de misturas no diagrama entalpia-composio.

CACB

BA

=

CBA =+ CBA xCxBxA ... =+

CBA HCHBHA ... =+

A adio de uma quantidade de calor Q a massa da fase A produz o aumento de entalpia de HA para HC de acordo com a equao.

AQHH AC +=

Destilao de retificaoSeo Superior da Coluna:

DLVDLV nnnn =+= 11

DnnnnDnnnn xDxLyVxDxLyV ...... 1111 =+=

CDnnnnCDnnnn QhDhLHVQhDhLHV +=++= ...... 1111

Fazendo:D

QhH CDD +=

DnnnnDnnnn hDhLHVhDhLHV ...... 1111 =+=

Partindo das equaes (A) e (B) temos:

(A)(B)

=

1

1

nn

nDn

xyyx

DL

(C)

32

Destilao de retificaoE das equaes (A) e (C):

1

1

=

nn

nDn

hHHh

DL

11

=

nn

nD

nn

nD

xyyx

hHHh

DnD

nnn

nD

nDn xhh

hHx

hhHhy ..

1

11

1

++

=

A Eq.(D) a eq. operatria de um prato qualquer da seo de retificao.

(D)

Destilao de retificaoPartindo da equao (D) observa-se que as linhas operacionais passam por um plo comum N de coordenadas xD e hD.

Diagrama entalpia-composio

33

Destilao de retificaoSeo inferior da coluna:

mmmm VLWWVL =+= 11

mmmmWWmmmm yVxLxWxWyVxL ...... 1111 =+=

mmmmBWWmmBmm HVhLQhWhWHVQhL ...... 1111 =+=+ Fazendo:

WQhh nWW +='

Temos: Wmmmm WhHVhL '.. 11 +

1

1

+=

mm

mWm

xyyx

WL

Partindo das equaes (A) e (B) temos:

(A)

(B)

(C)

E das equaes (A) e (C):

1

1 '

+=

mm

mWm

hHHh

WL

11

'

+=

+

mm

mW

mm

mW

xyyx

hHHh

(D)


Construo do Plo M:

A equao (D) representa qualquer linha operatria na seo inferior da coluna que passa pelo ponto comum M de coordenadas xW e hW.

Esta corrente M de massa Lm-1 Vmpossui composio xw e entalpia hw.

Determinao do nmero de pratos tericos usando o diagrama entalpia-composio

34


NMF +=

Balano de Massa

DWF xNxMxF ... +=

Alimentao F: (F, xF)

Plo N: (xD, HD)

Plo M: prolongamento de NF at a vertical que passa por xW.

Destilao de retificaoSeo Superior da Coluna:

Ex: N xD V1 (na curva de vapor saturado)V1 L1 linha de equilbrioL1 V2 reta de operao V2 L2 linha de equilbrioL2 V3 reta de operao V3 L3 linha de equilbrio

Seo Inferior da Coluna:

Ex: MF V6 (na curva de vapor saturado)V6 L6 linha de equilbrioL6 V7 reta de operao V7 L7 linha de equilbrio

35

Destilao de retificaoRelao de Refluxo Mnimo

Coordenadas do plo N:

+

DQh,x CDD

Onde: QC / D o calor retirado pelo condensador por unidade de massa do produto lquido na temperatura de ebulio.

Quando: N N qC diminui e o nmero de pratos aumenta

Quando: N Mm qC o mnimo e o nmero de pratos torna-se infinito(a linha de equilbrio passa por F)

Destilao de retificaoDas equaes (74) e (82), fazendo , temos:

CC q

DQ

=

11

=

+

nn

nD

nn

nCD

xyyx

hHHqh

( ) DnDn

nDnnC hH

xyyxhHq +

=

11

( ) DFFF

FDFFC hH

xyyxhHq +

=

11min

36


Mtodo de Fenske

Princpio: este mtodo analtico calcula o nmero mnimo de pratos tericos para colunas operando com refluxo total:

Utilizao: estimativa rpida do nmero de pratos tericos para efetuar uma separao especfica quando a volatilidade relativa da mistura varia pouco.

1ln1

1ln

=

W

W

D

D

x

x

x

x

n

Destilao MulticomponentePrincpio: este tipo de destilao visa separao de mais de dois componentes contidos numa mistura, podendo ser realizadas pelos mesmos mtodos e com os mesmos equipamentos descritos para a separao de misturas binrias.

Constituintes chaves Leve e Pesado

Mistura de quatro constituintes A-B-C-D

Onde: A constituinte mais voltil; B constituinte chave mais leve no resduo. D constituinte menos voltil C constituinte chave mais pesado no destilado.

Alimentao Produto de topo Resduo

A A -

B B B

C C C

D - D

37

Destilao MulticomponenteClculo do Nmero de pratos Necessrios

Princpio: este mtodo corresponde ao aprimoramento do mtodo de Lewis eSorel, para misturas binrias, onde atravs da composio do lquido em umprato, calcula-se a composio do vapor em equilbrio pelo conhecimento daspresses parciais ou das volatilidades relativas dos constituintesindividualmente.

# A composio do lquido do prato superior determinada pela equaoda reta operatria, tal como para misturas binrias, porm neste casohaver uma equao distinta para cada componente.

Destilao MulticomponenteRelaes de equilbrio:

Seja F uma mistura de quatro componente A, B, C e D.

Fraes Molares na Fase Lquida: xA, xB, xC e xD.

Fraes Molares na Fase Vapor: yA, yB, yC e yD.

Ento: BDCBA yyyyy =+++ 1

BB

D

B

C

B

B

B

A

yyy

yy

yy

yy 1

=+++BB

D

B

C

B

B

B

A

yxx

x

x

x

x

x

x 1 . . . . DBCBBBAB =+++

38

Destilao Multicomponente

( )B

BAAB y

xx = .

( )= AABB

Bx

xy.( )= AAB

ABAA

x

xy

.

.

( )= AABCBC

Cx

xy

.

.

( )= AABDBD

Dx

xy

.

.

Destilao MulticomponenteClculo simplificado de uma coluna de destilao multicomponentes

Princpio: este mtodo baseia-se nas hipteses e equaes seguintes:

Hipteses:a) A alimentao nica e feita no estgio apropriado;b) As composies da alimentao, do destilado e do produto de fundo so conhecidas;c) As vazes molares do lquido e do vapor so constantes em cada seo da coluna;d) S existe um componente chave pesado;e) A presso de operao especificada.

Equaes:

Underwood: calcula o refluxo mnimo.Fenske: calcula o nmero mnimo de pratos.Gilliland: calcula o nmero de pratos reais

39

Destilao Multicomponente

Mtodo de Clculo:

1 Calcular as condies terminais, isto , os valores de F, D e W;2 Determinar a frao da alimentao que se incorpora a corrente lquida que desce pela coluna;3 Obter as temperaturas de alimentao, destilado e resduo;4 Calcular as volatilidades relativas de todos os componentes em relao ao componente chave pesado. Estes valores de podem ser obtidos na temperatura de alimentao, porm as volatilidades mdias obtidas a partir dos valores correspondentes nas temperaturas de alimentao, destilado e produto de fundo so mais precisas.

3.. WDF =

Destilao Multicomponente5 Calcular a relao de refluxo mnimo utilizando as equaes de Underwood.

1.1

min

= K

i

Dii xR

Onde: K nmero de componentes varivel da correlao que se determina por tentativa da

seguinte equao:

= K

i

Dii x

11

6 calcular o nmero mnimo de pratos tericos, utilizando a equao de Fenske;

onde : L referente ao componente chave leve;P referente ao componente chave pesado;L volatilidade entre o componente chave leve relativa ao componente

chave pesado.

=

LXLDP

WPDL

xx

xxNlog

1.

.

min

40

Destilao Multicomponente7 Escolher a relao de refluxo desejada baseada no valor de Rmin calculada anteriormente;

8 Calcular o nmero de pratos tericos utilizando a correlao de Gilliland.

5668,0min

175,075,0

1

+

=

+

RRR

NNN mim

Onde: Rmin refluxo mnimo.

Clculo do Nmero de Pratos Reais.

EficinciaNN tericoreais

1=

Destilao ExtrativaPrincpio: este mtodo de destilao consiste em adicionar um outrocomponente ao sistema, chamado solvente, que tem como objetivoaumentar a volatilidade relativa dos componentes a serem separados.

Esta operao requer a utilizao de uma segunda coluna pararecuperar o solvente utilizado.

Destilao extrativa

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Destilao ExtrativaUtilizao: a destilao extrativa muito empregada para separarcomponentes com volatilidades muito prximas, o que pelos mtodosconvencionais requer estgios e razes de refluxos elevadas.

Escolha do Solvente:

B

ABAS

=

,

onde:A = coeficiente de atividade do componente A na soluo, a diluio estrema no solvente. B = coeficiente de atividade do componente B na soluo, a diluio estrema no solvente.

1 Seletividade mede o efeito do solvente sobre a volatilidade relativa, e consequentemente sobre a facilidade de separao.

Destilao Extrativa

2 Ter semelhana estrutural com o componente mais pesado;

8 O solvente deve ser ainda estvel e de baixo custo.

7 O solvente no deve reagir com qualquer dos componentes que esto sendo separados;

6 O solvente no deve ser txico, inflamvel ou corrosivo;

5 O solvente deve ser completamente miscvel com ambos componentes, na faixa de concentrao envolvida;

4 Satisfazendo as condies de volatilidade, o ponto de ebulio do solvente deve ser o menor possvel, de modo a reduzir a temperatura de operao;

3 Ser menos voltil do que qualquer componente do sistema o que facilita sua recuperao por stripping;

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Destilao AzeotrpicaPrincpio: este mtodo de destilao consiste na separao de um azetropode mnimo, ou de componentes de ponto de ebulio muito prximos quepodem formar um azetropo de mximo, por adio de outro componente namistura, de modo que, o novo sistema formado e suas novas misturasazeotrpicas seja mais fcil de separar que o sistema original.

Destilao Azeotrpica

Destilao AzeotrpicaUtilizao: as possibilidades de uso da destilao azeotrpica so classificadas de acordo com os objetivos seguintes:

1 Separao de uma mistura binria com pontos de ebulio prximos:

a) A nova mistura forma um azetropo binrio de mnimo com um s dos componentes constituintes.

c) A nova mistura forma um azetropo ternrio de mnimo de ponto de ebulio mais baixo que o binrio original, e com uma nova composio, onde a proporo relativa dos componentes a serem separados seja diferente da mistura inicial.

b) A nova mistura forma um azetropo binrio de mnimo com os dois constituintes e seus pontos de ebulio esto suficientes separados.

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Destilao Azeotrpica2 Separao de um azetropo de mnimo

a) A nova mistura forma um azetropo binrio de mnimo com um dos componentes e seu ponto de ebulio mais baixo que o azetropooriginal.

b) A nova mistura forma um azetropo ternrio de mnimo de ponto de ebulio mais baixo que o binrio original, e com uma nova composio, onde a proporo relativa dos componentes a serem separados seja diferente da mistura original.

Destilao Azeotrpica

Colunas de processamento de lcool anidro.

Documents

Destilação_Partes 1, 2 e 3