EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR
Solução ideal:
Consideremos uma solução:
-Composta de várias substâncias voláteis;
-A solução líq...
SOLUÇÕES – MAIS DE UM COMPONENTE VOLÁTIL
Conceitos básicos de equilíbrio líquido-vapor para misturas binárias ideais
Consi...
A PARTIR DAS LEIS DE DALTON E DE RAOULT, É POSSÍVEL OBTER A FRAÇÃO
MOLAR DE UM DOS COMPONENTES A PARTIR DOS VALORES DAS PR...
CONSTRUÇÃO E UTILIZAÇÃO DO DIAGRAMA TEMPERATURA VERSUS
COMPOSIÇÃO PARA UMA MISTURA BINÁRIA IDEAL
PARA A CONSTRUÇÃO DO DIAG...
CONSTRUÇÃO E UTILIZAÇÃO DO DIAGRAMA TEMPERATURA VERSUS
COMPOSIÇÃO PARA UMA MISTURA BINÁRIA IDEAL
EXEMPLO: PARA A MISTURA M...
CONSTRUÇÃO E UTILIZAÇÃO DO DIAGRAMA TEMPERATURA VERSUS
COMPOSIÇÃO PARA UMA MISTURA BINÁRIA IDEAL
TABELA DE RESULTADOS OBTI...
DIAGRAMAS DE EQUILÍBRIO
CONSTRUÇÃO E UTILIZAÇÃO DO DIAGRAMA TEMPERATURA VERSUS
COMPOSIÇÃO PARA UMA MISTURA BINÁRIA IDEAL
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DIAGRAMA TEMPERATURA VERSUS COMPOSIÇÃO MISTURA AZEOTRÓPICA
MISTURA AZEOTRÓPICA
COM TEMPERATURA DE
EBULIÇÃO MÍNIMA
EX: ETAN...
DESTILAÇÃO
DESTILAÇÃO:
- OPERAÇÃO UNITÁRIA UTILIZADA NA PURIFICAÇÃO DE MISTURAS DE
LÍQUIDOS MISCIVEIS E COM VOLATILIDADES ...
DESTILAÇÃO EM UM ÚNICO ESTÁGIO
DESTILAÇÃO SIMPLES (BATELADA)
-BAIXA EFICIÊNCIA (UM ÚNICO ESTÁGIO)
-NORMALMENTE UTILIZADA C...
DESTILAÇÃO EM MÚLTIPLOS ESTÁGIOS:
-PODEM SER OPERADAS EM
BATELADA OU DE FORMA
CONTÍNUA;
-MELHOR EFICIÊNCIA DE
SEPARAÇÃO;
-...
DESTILAÇÃO DIFERENCIAL
- LÍQUIDO É SUBMETIDO A UMA EVAPORAÇÃO LENTA;
- O VAPOR PRODUZIDO É LOGO REMOVIDO (NÃO SENDO
RECOND...
DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EQUACIONAMENTO PARA
MISTURAS BINÁRIAS
BALANÇO MATERIAL GLOBAL
VOLUME DE CONTROLE LÍQUIDO NO DESTI...
DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EQUACIONAMENTO PARA
MISTURAS BINÁRIAS
BALANÇO MATERIAL PARA UM DOS COMPONENTES
VOLUME DE CONTROLE...
DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EQUACIONAMENTO PARA
MISTURAS BINÁRIAS
PARTINDO DAS EQUAÇÕES 1 (dV = dL) E 2 (ydV = Ldx + xdL), OB...
DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EQUACIONAMENTO PARA
MISTURAS BINÁRIAS
CASO PARTICULAR: VOLATILIDADE APROXIMADAMENTE CONSTANTE:
α=...
DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EXEMPLO
Deseja-se concentrar o etanol de uma mistura contendo, praticamente, etanol
e água. Saben...
DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EXEMPLO
A) Solução:
A fração molar inicial (x0) e no resíduo (x) podem ser obtidas diretamente no...
DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EXEMPLO
Deteminação de xD:
Do diagrama:
T x y
80 0,47 0,64
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83 0,22 0,54...
DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EXEMPLO
CALCULOS:
ln(L0/L) = 1,31 L0=3,7L
BALANÇO MATERIAL GLOBAL: L0=L+D D=2.7L
BALANÇO MATERIAL...
DESTILAÇÃO FLASH - EQUACIONAMENTO PARA MISTURAS
BINÁRIAS
Balanço Material Global:
F = L + V
Balanço Material para um dos c...
DESTILAÇÃO FLASH - EXEMPLO
CONSIDERE QUE UMA MISTURA DE BENZENO E TOLUENO CONTENDO 40% EM
MOLS DE BENZENO SEJA DESTILADA E...
DESTILAÇÃO FLASH - EXEMPLO
Solução:
F=1000 mol/h, z=0,4
Do diagrama pressão versus
composição:
x=0,24 e y=0,50
Balanço Mat...
DESTILAÇÃO FRACIONADA
Exemplo:
Considere uma coluna de fracionamento na qual ocorra a separação total entre os
componentes...
SOLUÇÃO DILUÍDA IDEAL – LEIS DE RAOULT E DE HENRY
SOLUÇÃO DILUÍDA IDEAL
Exemplos:
DISTRIBUIÇÃO DE UM SOLUTO ENTRE DOIS SOLVENTES (LEI DE NERNST)
Lei de distribuição de Nernst:
Em soluções diluídas uma sub...
Exemplo 1: Suponha, que uma determinada extração proceda com um coeficiente de
distribuição de 10, ou seja, K=10. O sistem...
DISTRIBUIÇÃO DE UM SOLUTO ENTRE DOIS SOLVENTES (LEI DE NERNST)
COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR
Os coeficientes de distribuição são bastante úteis no cálculo envo...
COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – NORMÓGRAFO “DEPRIESTER”
COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – NORMÓGRAFO “DEPRIESTER”
COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – NORMÓGRAFO “DEPRIESTER”
Ex 1. Utilize o normógrafo DePriester para obter o diagrama tempera...
COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – NORMÓGRAFO “DEPRIESTER”
Ex 2. Estime as temperaturas do ponto de orvalho e do ponto de bolh...
Ponto de bolha:
Retas abaixo da vermelha
Ponto de orvalho:
Retas acima da vermelha
COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – NORMÓGRAFO “DEPRIESTER”
Ex 2.
Estimativa do ponto de orvalho (primeiro traço de líquido): z...
Ex 3. 100 lb moles/h de uma mistura contendo 15% em mols de etano, 20 % de
propano, 60% em mols de i-butano e 5 % em mols ...
SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – PROPRIEDADES DE FLUIDOS
Atualmente, a simulação computacional é uma das mais importantes ferramen...
SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – EQUAÇÕES DE ESTADO
Alguns métodos baseados em equações de estado e suas aplicações específicas
sã...
SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – EQUAÇÕES DE ESTADO
Alguns métodos baseados em equações de estado e suas aplicações específicas
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SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – MODELOS DE ATIVIDADE
Embora os modelos baseados
em equações de estado tenham
provado a sua aplica...
SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – MODELOS DE ATIVIDADE
Embora os modelos baseados
em equações de estado tenham
provado a sua aplica...
SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – MODELOS DE PRESSÃO DE VAPOR
Os modelos de pressão de vapor podem ser usados para misturas ideais ...
SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – OUTROS MODELOS
Os modelos a seguir normamente compõem o pacote de propriedade de simuladores
poré...
SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – OUTROS MODELOS
Para realizar simulações deve-se levar em conta as seguintes considerações:
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
F
xF
D
xD
Condensador
Va, ya
La, xa
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Prato de alimentação
Seção de Retificação
Refluxo
de topo...
1) BALANÇO MATERIAL (MISTURAS BINÁRIAS):
Global: F = D + B (1) F.xF = D.xD + B.xB (2)
Caldeira: Lb = B + Vb (3) Lb.xb = B....
BALANÇO MATERIAL (MISTURAS BINÁRIAS):
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
A equação (10) é denominada Linha de Operação da Dessorçã...
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
2) MÉTODO DE McCABE-THIELE:
Quando as Linhas de Operação representadas pelas equações (8) e (10...
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
2) MÉTODO DE McCABE-THIELE:
Prato de alimentação:
A alimentação pode ser realizada com a mistur...
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
2) MÉTODO DE McCABE-THIELE:
2º caso: alimentação é líquida, na temperatura de bolha (líquido sa...
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
2) MÉTODO DE McCABE-THIELE:
4º caso: alimentação é vapor, na temperatura de orvalho (vapor satu...
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
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Linha de alimentação:
As vazões de líquido e de vapor são constante...
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
2) MÉTODO DE McCABE-THIELE:
Determinação do número de pratos de uma coluna:
No projeto de uma c...
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
2) MÉTODO DE McCABE-THIELE:
A determinação do número de pratos e das composições de equilíbrio ...
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
2) MÉTODO DE McCABE-THIELE:
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
2) MÉTODO DE McCABE-THIELE – TRANSFERÊNCIA DE CALOR NO AQUECIMENTO E
RESFRIAMENTO:
Considerando...
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
3) NÚMERO MÍNIMO DE PRATOS (RAZÃO DE REFLUXO MÁXIMA):
Uma condição limite de operação ocorre qu...
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
4) RAZÃO DE REFLUXO MÍNIMA:
Na condição de refluxo mínimo o número de pratos necessários é infi...
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
5) RAZÃO DE REFLUXO ÓTIMA:
A estimativa de refluxo ótimo do processo depende de uma análise fin...
DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO
EXERCÍCIO
Uma coluna de retificação deve ser projetada para separar 13600 kg/h de uma mistura d...
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MÉTODO DE McCABE-THIELE:
EXERCÍCIO
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  1. 1. EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR Solução ideal: Consideremos uma solução: -Composta de várias substâncias voláteis; -A solução líquida e o vapor estão em equilíbrio; -A pressão total no recipiente é p=p1+p2+...+pn (Lei de Dalton); -Onde pi=xipi o (Lei de Raoult) Fase vapor p,yi Fase líquida xi -Onde pi=xipi (Lei de Raoult) -yi = pi/p -Σxi=1 -Σyi=1 -xi é a fração molar do componente i na fase líquida -pi o é a pressão de vapor do componente i puro -yi é a fração molar do componente i na fase vapor
  2. 2. SOLUÇÕES – MAIS DE UM COMPONENTE VOLÁTIL Conceitos básicos de equilíbrio líquido-vapor para misturas binárias ideais Considere uma mistura, em equilíbrio líquido-vapor, dos componentes a e b em um reservatório fechado. LEI DE DALTON: P=PA+PB LEI DE RAOULT: PA=PAºxA PB=PBºxB A,B P MISTURA BINÁRIA: xA+xB=1; yA+yB=1 SENDO: P=PRESSÃO TOTAL DO SISTEMA PA = PRESSÃO PARCIAL DE A PB = PRESSÃO PARCIAL DE B PAº = PRESSÃO DE VAPOR DE A PBº = PRESSÃO DE VAPOR DE B xA = FRAÇÃO MOLAR DE A NA FASE LÍQUIDA xB = FRAÇÃO MOLAR DE B NA FASE LÍQUIDA yA = FRAÇÃO MOLAR DE A NA FASE VAPOR yB = FRAÇÃO MOLAR DE B NA FASE VAPOR xA+xB=1; yA+yB=1
  3. 3. A PARTIR DAS LEIS DE DALTON E DE RAOULT, É POSSÍVEL OBTER A FRAÇÃO MOLAR DE UM DOS COMPONENTES A PARTIR DOS VALORES DAS PRESSÕES DE VAPOR E DA PRESSÃO TOTAL NO SISTEMA. xA=(P-PB 0)/(PAº-PBº); A FRAÇÃO MOLAR DE A NA FASE VAPOR PODE SER CALCULADA A PARTIR DA SEGUINTE RELAÇÃO: EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR LEIS DE DALTON E RAOULT yA = PA/P = (PAº xA) / P DEFINE-SE A VOLATILIDADE RELATIVA DE A PARA B (αAB) COMO SENDO: αAB=PAº/PBº=[yA(1-xA)] / [xA(1-yA)]
  4. 4. CONSTRUÇÃO E UTILIZAÇÃO DO DIAGRAMA TEMPERATURA VERSUS COMPOSIÇÃO PARA UMA MISTURA BINÁRIA IDEAL PARA A CONSTRUÇÃO DO DIAGRAMA TEMPERATURA VERSUS COMPOSIÇÃO, DEVE-SE CONHECER A PRESSÃO DE VAPOR DE CADA COMPONENTE DA MISTURA EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA. UMA EQUAÇÃO ÚTIL PARA DETERMINAR A PRESSÃO DE VAPOR DE UM DETERMINADO COMPONENTE EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA É A EQUAÇÃO DE ANTOINE: log(Pº)=A-B/(C+T) ONDE A, B, e C SÃO AS CONSTANTES DA EQUAÇÃO DE ANTOINE PARA UM DETERMINADO COMPONENTE DA MISTURA.
  5. 5. CONSTRUÇÃO E UTILIZAÇÃO DO DIAGRAMA TEMPERATURA VERSUS COMPOSIÇÃO PARA UMA MISTURA BINÁRIA IDEAL EXEMPLO: PARA A MISTURA METANOL-ETANOL A 760 mmHg METANOL (A) ETANOL (B) A 8,07240 8,21330 B 1574,990 1652,050 C 238,870 231,480 Teb.(ºC) 64,5 78,3
  6. 6. CONSTRUÇÃO E UTILIZAÇÃO DO DIAGRAMA TEMPERATURA VERSUS COMPOSIÇÃO PARA UMA MISTURA BINÁRIA IDEAL TABELA DE RESULTADOS OBTIDOS ATRAVÉS DO EQUACIONAMENTO
  7. 7. DIAGRAMAS DE EQUILÍBRIO CONSTRUÇÃO E UTILIZAÇÃO DO DIAGRAMA TEMPERATURA VERSUS COMPOSIÇÃO PARA UMA MISTURA BINÁRIA IDEAL DIAGRAMATEMPERATURAVERSUS COMPOSIÇÃODEMETANOL(A) PARAA MISTURAMETANOL-ETANOL 72 74 76 78 80 T(ºC) 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 y,fraçãomolardemetanol fasevapor Diagrama de equilíbrio sistema metanol-etanol 64 66 68 70 72 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 fraçãomolardeA T(ºC) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 y,fraçãomolardemetanol fasevapor x, fração molar de metanol fase líquida
  8. 8. DIAGRAMA TEMPERATURA VERSUS COMPOSIÇÃO MISTURA AZEOTRÓPICA MISTURA AZEOTRÓPICA COM TEMPERATURA DE EBULIÇÃO MÍNIMA EX: ETANOL-ÁGUA 95,6% ETANOL 4,4% DE ÁGUA MISTURA AZEOTRÓPICA COM TEMPERATURA DE EBULIÇÃO MÁXIMA EX: ÁCIDO FÓRMICO – ÁGUA 22,5% ÁCIDO FÓRMICO 77,5% ÁGUA
  9. 9. DESTILAÇÃO DESTILAÇÃO: - OPERAÇÃO UNITÁRIA UTILIZADA NA PURIFICAÇÃO DE MISTURAS DE LÍQUIDOS MISCIVEIS E COM VOLATILIDADES DIFERENTES; -REALIZADA EM CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR; -O COMPONENTE MAIS VOLÁTIL É CONCENTRADO NO DESTILADO E O MENOS VOLÁTIL É CONCENTRADO NO RESÍDUO; -PODE SER REALIZADA EM UM ÚNICO ESTÁGIO OU EM MÚLTIPLOS ESTÁGIOS.ESTÁGIOS. resíduo destilado
  10. 10. DESTILAÇÃO EM UM ÚNICO ESTÁGIO DESTILAÇÃO SIMPLES (BATELADA) -BAIXA EFICIÊNCIA (UM ÚNICO ESTÁGIO) -NORMALMENTE UTILIZADA COMO UMA ETAPA INICIAL DE REMOÇÃO DE COMPONENTES MAIS VOLÁTEIS. -UTILIZADA EM ESCALA DE BANCADA, POR SER DE SIMPLES OPERAÇÃO E BAIXO CUSTO DE IMPLEMENTAÇÃO.BAIXO CUSTO DE IMPLEMENTAÇÃO. -UTILIZADA TAMBÉM NA INDÚSTRIA DE BEBIDAS. DESTILAÇÃO FLASH (CONTÍNUA) -BAIXA EFICIÊNCIA (UM ÚNICO ESTÁGIO) -NORMALMENTE UTILIZADA COMO UMA ETAPA AUXILIAR À OUTRA OPERAÇÃO DE DESTILAÇÃO
  11. 11. DESTILAÇÃO EM MÚLTIPLOS ESTÁGIOS: -PODEM SER OPERADAS EM BATELADA OU DE FORMA CONTÍNUA; -MELHOR EFICIÊNCIA DE SEPARAÇÃO; -VÁRIAS FORMAS DE OPERAÇÃO; -PODEM SER RETIRADAS FRAÇÕES DE DIFERENTESFRAÇÕES DE DIFERENTES CONCENTRAÇÕES NA COLUNA, POSSIBILITANDO A OBTENÇÃO DE DIFERENTES PRODUTOS EM UMA ÚNICA COLUNA; -CONCENTRAÇÃO DE MAIS VOLÁTEIS AUMENTA EM DIREÇÃO AO TOPO DA COLUNA; -AMPLA APLICAÇÃO INDUSTRIAL.
  12. 12. DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - LÍQUIDO É SUBMETIDO A UMA EVAPORAÇÃO LENTA; - O VAPOR PRODUZIDO É LOGO REMOVIDO (NÃO SENDO RECONDENSADO NO INTERIOR DO DESTILADOR), CONDENSADO É COLETADO COMO DESTILADO; - A PRIMEIRA PORÇÃO É MAIS RICA NOS COMPONENTES MAIS VOLÁTEIS. - NO DECORRER DA A OPERAÇÃO O VAPOR VAI FICANDO MAIS POBRE NOS COMPONENTES MAIS VOLÁTEIS.
  13. 13. DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EQUACIONAMENTO PARA MISTURAS BINÁRIAS BALANÇO MATERIAL GLOBAL VOLUME DE CONTROLE LÍQUIDO NO DESTILADOR Entra – Sai = Acumula Entra = 0 Sai = dV Acumula = -dL LOGO: dV = dL(1)
  14. 14. DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EQUACIONAMENTO PARA MISTURAS BINÁRIAS BALANÇO MATERIAL PARA UM DOS COMPONENTES VOLUME DE CONTROLE LÍQUIDO NO DESTILADOR Entra – Sai = Acumula Entra = 0 Sai = ydV Acumula = - d(Lx) = -( Ldx +xdL) LOGO: ydV = Ldx + xdL (2)
  15. 15. DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EQUACIONAMENTO PARA MISTURAS BINÁRIAS PARTINDO DAS EQUAÇÕES 1 (dV = dL) E 2 (ydV = Ldx + xdL), OBTÉM-SE: INTEGRANDO O LADO ESQUERDO DA EQUAÇÃO E REARRANJANDO: A INTEGRAL DO LADO DIREITO DA EQUAÇÃO PODE SER INTEGRADAA INTEGRAL DO LADO DIREITO DA EQUAÇÃO PODE SER INTEGRADA UTILIZANDO MÉTODOS NUMÉRICOS, COMO POR EXEMPLO O MÉTODO DOS TRAPÉZIOS. n = NÚMERO DE INTERVALOS UTILIZADOS NA INTEGRAÇÃO
  16. 16. DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EQUACIONAMENTO PARA MISTURAS BINÁRIAS CASO PARTICULAR: VOLATILIDADE APROXIMADAMENTE CONSTANTE: α=[y(1-x)] / [x(1-y)] y = αx/[1+(α-1)] DESTA FORMA: OU OU AINDA:OU AINDA: PARA MISTURA DE MULTICOMPONENTES IDEAL PODE-SE RELACIONAR L, L0 DE DOIS ELEMENTOS QUAISQUER (i E j) E A RESPECTIVA VOLATILIDADE RELATIVA :
  17. 17. DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EXEMPLO Deseja-se concentrar o etanol de uma mistura contendo, praticamente, etanol e água. Sabendo-se que a temperatura de ebulição da mistura inicial é de 80ºC e que o corte da destilação foi realizado a 85ºC, estime a fração molar de etanol na mistura inicial (x0), no resíduo (x) e no destilado (xD). A) Considere para a estimativa as condições operacionais de destilação diferencial. B) Compare xD com o valor médio de y. Dado: Diagrama T versus fração molar de etanol
  18. 18. DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EXEMPLO A) Solução: A fração molar inicial (x0) e no resíduo (x) podem ser obtidas diretamente no diagrama temperatura versus composição. x0 = 0,47 x = 0,14
  19. 19. DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EXEMPLO Deteminação de xD: Do diagrama: T x y 80 0,47 0,64 81 0,37 0,60 82 0,29 0,56 83 0,22 0,5483 0,22 0,54 84 0,17 0,52 85 0,14 0,48
  20. 20. DESTILAÇÃO DIFERENCIAL - EXEMPLO CALCULOS: ln(L0/L) = 1,31 L0=3,7L BALANÇO MATERIAL GLOBAL: L0=L+D D=2.7L BALANÇO MATERIAL PARA O ETANOL: L0x0=Lx+DxD 3,7*L*0.47=L*0.14+2.7*L*xD xD=0,59 valor médio de y = 0,56
  21. 21. DESTILAÇÃO FLASH - EQUACIONAMENTO PARA MISTURAS BINÁRIAS Balanço Material Global: F = L + V Balanço Material para um dos componentes: X F = x L + y V
  22. 22. DESTILAÇÃO FLASH - EXEMPLO CONSIDERE QUE UMA MISTURA DE BENZENO E TOLUENO CONTENDO 40% EM MOLS DE BENZENO SEJA DESTILADA EM UM TAMBOR DE FLASH OPERANDO A 300K E 50 mmHg. SE O FLUXO MOLAR DA ALIMENTAÇÃO FOR DE 1000 mol/h, CALCULE OS FLUXOS E AS FRAÇÕES MOLARES NAS SAÍDAS DE LÍQUIDO E DE VAPOR. DADO: DIAGRAMA PRESSÃO VERSUS COMPOSIÇÃO. 90 110 30 50 70 90 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 fração molar de benzeno P(mmHg) xA=(P-PBo)/(PAº-PBº) yA =(PAº xA) / P l a v
  23. 23. DESTILAÇÃO FLASH - EXEMPLO Solução: F=1000 mol/h, z=0,4 Do diagrama pressão versus composição: x=0,24 e y=0,50 Balanço Material Global: F = L + V V=1000-L (1) Balanço Material de benzeno: 30 50 70 90 110 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 fração molar de benzeno P(mmHg) xA=(P-PBo)/(PAº-PBº) yA =(PAº xA) / P l a v Balanço Material de benzeno: z F = x L + y V (2) Substituindo... 0,4*1000=0,24*L+0,5*(1000-L) L=100/0,26=384,6 mol/h V=1000-384,6=615,4 mol/h
  24. 24. DESTILAÇÃO FRACIONADA Exemplo: Considere uma coluna de fracionamento na qual ocorra a separação total entre os componentes em uma mistura binária, apresente qual a composição de cada componente no resíduo e no destilado para as seguintes condições: A) Mistura ideal com A mais volátil que B; B) Mistura ideal com B mais volátil que A; C) Mistura com formação de azeótropo com temperatura de ebulição mínima; D) Mistura com formação de azeótropo com temperatura de ebulição máxima.
  25. 25. SOLUÇÃO DILUÍDA IDEAL – LEIS DE RAOULT E DE HENRY
  26. 26. SOLUÇÃO DILUÍDA IDEAL Exemplos:
  27. 27. DISTRIBUIÇÃO DE UM SOLUTO ENTRE DOIS SOLVENTES (LEI DE NERNST) Lei de distribuição de Nernst: Em soluções diluídas uma substância se distribui entre dois solventes imiscíveis então a razão da concentração em um solvente para a concentração em segundo solvente sempre resulta em uma constante (a T cte).Essa razão constante de concentrações para a distribuição de um soluto entre dois solventes particulares é chamado de coeficiente de distribuição ou coeficiente de partição para uma substância entre dois solventes. Coeficientes de distribuição de = conc. de A em 1 = K (a T cte) A entre solventes 1 e 2 conc. de A em 2 O coeficiente de distribuição tem um valor constante para cada soluto considerado e depende daO coeficiente de distribuição tem um valor constante para cada soluto considerado e depende da natureza dos solventes usados em cada caso. É evidente que nem todo soluto A será transferido para o solvente 2 numa extração simples a não ser que K seja muito grande. Normalmente são necessárias várias extrações para remover todo soluto A do solvente 1. Na extração do soluto de uma solução, é sempre melhor usar diversas porções pequenas do segundo solvente do que fazer uma extração simples com uma porção grande.
  28. 28. Exemplo 1: Suponha, que uma determinada extração proceda com um coeficiente de distribuição de 10, ou seja, K=10. O sistema consiste de 50mg de componente orgânico dissolvido em 1,00mL de água (solvente 1). Nesse caso, compare a eficácia de 3 extrações de 0,50mL com éter etílico (solvente 2) com 1 extração de 1,50mL de éter etílico. DISTRIBUIÇÃO DE UM SOLUTO ENTRE DOIS SOLVENTES (LEI DE NERNST)
  29. 29. DISTRIBUIÇÃO DE UM SOLUTO ENTRE DOIS SOLVENTES (LEI DE NERNST)
  30. 30. COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR Os coeficientes de distribuição são bastante úteis no cálculo envolvendo a destilação contendo vários componentes voláteis na mistura: Ki=yi/xi O conhecimento do valor de Ki possibilita o cálculo da concentração em uma fase em função da concentração conhecida na outra. Para misturas não ideais existem várias metodologias para o cálculo de Ki, essas metodologias normalmente empregam métodos de modelagem e simulação que serão apresentadas futuramente.serão apresentadas futuramente. Uma metodologia empregada é a utilização de diagramas como, por exemplo o normógrafo DePriester, que pode ser encontrado no “Manual de Engenharia Química”, Perry e Chilton.
  31. 31. COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – NORMÓGRAFO “DEPRIESTER”
  32. 32. COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – NORMÓGRAFO “DEPRIESTER”
  33. 33. COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – NORMÓGRAFO “DEPRIESTER” Ex 1. Utilize o normógrafo DePriester para obter o diagrama temperatura- composição para a mistura binária de isobutano com propano a 150 psia. Resolução: Considerando isobutano=a e isopropano=b Ka=ya/xa; Kb=yb/xb; xa+xb=1; ya+yb=1 (4 equações e 4 incóginitas) Colocando tudo em função de xa: xb=1-xa; ya=Ka*xa; yb=Kb*(1-xa) para ya+yb=1: Ka*xa+Kb*(1-xa)=1 xa=(1-Kb)/(Ka-Kb) Para encontrar o intervalo de temperaturas:Para encontrar o intervalo de temperaturas: A temperatura de ebulição de a ocorre para Ka=1; A temperatura de ebulição de b ocorre para Kb=1; Agora, o trabalho “braçal” fica por conta do aluno!!!
  34. 34. COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – NORMÓGRAFO “DEPRIESTER” Ex 2. Estime as temperaturas do ponto de orvalho e do ponto de bolha para uma mistura contendo 20% (molar) de n-butano, 50% (molar) de n-pentano e 30% molar de n-hexano a 15 psia. Resolução: o método é iterativo. Considerando nbutano=1; npentano=2; nhexano=3; Estimativa do ponto de bolha (primeiro traço de vapor): zi=xi Supondo que aquele com a volatilidade intermediária (n-butano) tenha K2=1: Traçando a reta no DePriester ver próximo slide: Primeira iteração (linha vermelha)Primeira iteração (linha vermelha) K1=3, K2=1 e K3=0,33; Deve satisfazer a igualdade: Σyi= ΣKixi =1 3*0,2+1*0,5+0,33*0,3=1,199>1 T muito elevada. Nova estimativa de K2 = 1/1,199=0,834 Segunda iteração linha azul: K1=2,85; K2=0,83; K3=0,29 2,85*0,2+0,83*0,5+0,29*0,3=1,072 Tmuito elev. Nova estimativa K2=0,83/1,072=0,77 Terceira iteração linha verde: K1=2,7;K2=0,78;K3=0,26 2,7*0,2+0,78*0,5+0,26*0,3=1,008 Erro pequeno Logo Tbolha=84ºF (primeiro traço de vapor)
  35. 35. Ponto de bolha: Retas abaixo da vermelha Ponto de orvalho: Retas acima da vermelha
  36. 36. COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – NORMÓGRAFO “DEPRIESTER” Ex 2. Estimativa do ponto de orvalho (primeiro traço de líquido): zi=yi Supondo que aquele com a volatilidade intermediária (n-butano) tenha K2=1: Traçando a reta no DePriester ver próximo slide: Primeira iteração (linha vermelha) K1=3, K2=1 e K3=0,33; Deve satisfazer a igualdade: Σxi= Σyi/Ki =1 0,2/3+0,5/1+0,3/0,33=1,476>1 T muito baixa. Nova estimativa de K2 = 1,476/1=1,476 Segunda iteração linha laranja:Segunda iteração linha laranja: K1=4,7; K2=1,5; K3=0,54 0,2/4,7+0,5/1,5+0,3/0,54=0,93 Tmuito elev. Interpolando entre1,476 (K2=1) e 0,93 (K2=1,5) e para 1, obtem-se: K2=1,25 Terceira iteração linha roxa: K1=4;K2=1,25;K3=0,44 0,2/4+0,5/1,25+0,3/0,44=1,13 Interpolando entre1,13 (K2=1,25) e 0,93 (K2=1,5) e para 1, obtem-se: K2=1,41 Quarta iteração linha cinza: K1=4,4;K2=1,4;K3=0,49 0,2/4,4+0,5/1,4+0,3/0,49=1,01 erro pequeno Torvalho=118ºF
  37. 37. Ex 3. 100 lb moles/h de uma mistura contendo 15% em mols de etano, 20 % de propano, 60% em mols de i-butano e 5 % em mols de n-butano são expandidos em um tambor de flash a 32°F e 50 psia. Calcule os fluxos e as frações molares de cada componente nas correntes de líquido e vapor na saída do tambor de flash. COEFICIENTES DE DISTRIBUIÇÃO – NORMÓGRAFO “DEPRIESTER”
  38. 38. SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – PROPRIEDADES DE FLUIDOS Atualmente, a simulação computacional é uma das mais importantes ferramentas tecnológicas de processos, sendo amplamente utilizada não só na fase de projeto mas também (e principalmente) durante a fase de operação das unidades. A seguir será apresentada uma breve descrição de modelos capazes de descrever as propriedades de fluidos para equilíbrios mono, bi e trifásicos, as quais são comumente empregadas na simulação de operações unitárias tais como destilação, extração, evaporação, entre outras.
  39. 39. SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – EQUAÇÕES DE ESTADO Alguns métodos baseados em equações de estado e suas aplicações específicas são descritos no quadro seguinte.
  40. 40. SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – EQUAÇÕES DE ESTADO Alguns métodos baseados em equações de estado e suas aplicações específicas são descritos no quadro seguinte.
  41. 41. SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – MODELOS DE ATIVIDADE Embora os modelos baseados em equações de estado tenham provado a sua aplicabilidade na previsão das propriedades da maior parte dos fluidos constituídos por hidrocarbonetos numa larga gama de condições operatórias, a sua aplicação tem sido limitada a componentes essencialmente não polares ou pouco polares. Para sistemas altamente não polares ou muito polares, devem usar-se preferencialmente modelos de atividade. Os modelos de atividade listados no quadro seguinte estão comumente disponíveis no pacote de propriedades dos simuladores.
  42. 42. SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – MODELOS DE ATIVIDADE Embora os modelos baseados em equações de estado tenham provado a sua aplicabilidade na previsão das propriedades da maior parte dos fluidos constituídos por hidrocarbonetos numa larga gama de condições operatórias, a sua aplicação tem sido limitada a componentes essencialmente não polares ou pouco polares. Para sistemas altamente não polares ou muito polares, devem usar-se preferencialmente modelos de atividade. Os modelos de atividade listados no quadro seguinte estão comumente disponíveis no pacote de propriedades dos simuladores.
  43. 43. SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – MODELOS DE PRESSÃO DE VAPOR Os modelos de pressão de vapor podem ser usados para misturas ideais a baixas pressões. Misturas ideais incluem sistemas de hidrocarbonetos e misturas tais como cetonas e álcoois, onde o comportamento da fase líquida é aproximadamente ideal. Estes modelos podem também ser usados como uma primeira aproximação para sistemas não ideais.
  44. 44. SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – OUTROS MODELOS Os modelos a seguir normamente compõem o pacote de propriedade de simuladores porém não se enquadram em nenhum dos grupos mencionados anteriormente.
  45. 45. SIMULAÇÃO DE PROCESSOS – OUTROS MODELOS Para realizar simulações deve-se levar em conta as seguintes considerações:
  46. 46. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO F xF D xD Condensador Va, ya La, xa a Prato de alimentação Seção de Retificação Refluxo de topo Produto de topo B xB Coluna de retificação CaldeiraVb, yb Lb, xb b Seção de Dessorção Refluxo de fundo Produto de fundo
  47. 47. 1) BALANÇO MATERIAL (MISTURAS BINÁRIAS): Global: F = D + B (1) F.xF = D.xD + B.xB (2) Caldeira: Lb = B + Vb (3) Lb.xb = B.xB + Vb.yb (4) Condensador: Va = D + La(5) Va.ya = D.xD + La.xa (6) DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO F xF D xD B xB Coluna de retificação Condensador Caldeira Va, ya La, xa Vb, yb Lb, xb a b Prato de alimentação Seção de Retificação Seção de Dessorção Refluxo de topo Refluxo de fundo Produto de topo Produto de fundo A equação (8) é denominada Linha de Operação da Retificação (LOR) e mostra a relação entre as composições de equilíbrio de dois pratos consecutivos da Seção de Retificação. A equação relaciona yn+1 (composição do vapor do prato n+1) e xn (composição do líquido do prato n). O prato n+1 é o prato abaixo do prato n.
  48. 48. BALANÇO MATERIAL (MISTURAS BINÁRIAS): DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO A equação (10) é denominada Linha de Operação da Dessorção (LOD) e mostra a relação entre as composições de equilíbrio de dois pratos consecutivos da Seção de Dessorção. A equação relaciona ym+1 (composição do vapor do prato m+1) e xm (composição do líquido do prato m). O prato m+1 é o prato abaixo do prato m. As equações da LOR e da LOD mostram que os estados de equilíbrio líquido-vapor nos diversos pratos na coluna estão relacionados. O equilíbrio líquido-vapor em cada prato é o resultado do equilíbrio térmico entre os fluxos que entram no prato (líquido que vem do prato acima e vapor que vem do prato abaixo). As composições de equilíbrio x e y são função da temperatura de equilíbrio do prato.
  49. 49. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO 2) MÉTODO DE McCABE-THIELE: Quando as Linhas de Operação representadas pelas equações (8) e (10) são traçadas em um diagrama yx junto com a Curva de Equilíbrio para a mistura, o Método de McCabe- Thiele permite determinar o número de pratos necessários para se obter a diferença de concentração definida quer na Seção de Retificação, quer na Seção de Dessorção. Aproximações do Método McCabe-Thiele: os fluxos de líquido (descendente) e de vapor (ascendente) são admitidos constantes em todos os pratos de uma mesma seção da coluna. Assim, na Seção de Retificação, temos fluxos constantes V e L e na Seção de Dessorção temos fluxos constantes V’ e L’. Razão de Refluxo – No topo da coluna, o vapor (com a vazão Va) flui para um condensador. Parte do condensado é retirado como produto de topo (com a vazão D) e o restante é refluxado para a coluna (com a vazão L ). A relação entre as vazões de líquidorestante é refluxado para a coluna (com a vazão La). A relação entre as vazões de líquido que retorna para a coluna e produto de topo é denominada Razão de Refluxo: RD=La/D. Como o Método de McCabe-Thiele considera que as vazões de líquido e de vapor são constantes em cada Seção da coluna, na Seção de Retificação L = La e: RD=L/D=(V-D)/D.
  50. 50. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO 2) MÉTODO DE McCABE-THIELE: Prato de alimentação: A alimentação pode ser realizada com a mistura em cinco estados físicos diferentes, que podem ser representados, matematicamente, por um fator representado por f, definido como o número de moles de vapor escoando na Seção de Retificação que resultam da introdução de cada mol de alimentação. Os estados possíveis de alimentação são: 1º caso: alimentação é líquida, em uma temperatura inferior à temperatura de bolha (líquido sub-resfriado): Toda a vazão de alimentação é líquida e escoará para a Seção de Dessorção, sem gerar vapor para a Seção de Retificação. Como a alimentação entra a uma temperatura baixa, para atingir o equilíbrio térmico, trocará calor com o fluxo de vapor, causando a condensação de parte desse fluxo, assim, na Seção de Retificação, o fluxo de vapor será menor que o fluxo de vapor da Seção de Dessorção. Dessa forma, a alimentação não gerará vapor na Seção de Retificação, ao contrário irá diminuir o fluxo de vapor, e o fator f terá um valor negativo.
  51. 51. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO 2) MÉTODO DE McCABE-THIELE: 2º caso: alimentação é líquida, na temperatura de bolha (líquido saturado): A vazão de alimentação é líquida, na temperatura de bolha e escoará na Seção de Dessorção, sem contribuir para o escoamento de vapor na Seção de Retificação, logo o fator f será zero.fator f será zero. 3º caso: alimentação é uma mistura em equilíbrio de fases líquida e vapor: A parte da alimentação que constitui a fase líquida irá escoar na Seção de Dessorção e a parte da alimentação que constitui a fase vapor irá escoar na Seção de Retificação, na forma de vapor, logo o fator f será igual à fração de vapor na alimentação. Assim, se na alimentação tivermos 1/4 de vapor e 3/4 de líquido, f será igual a 1/4.
  52. 52. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO 2) MÉTODO DE McCABE-THIELE: 4º caso: alimentação é vapor, na temperatura de orvalho (vapor saturado): A vazão de alimentação é vapor, na temperatura de orvalho e escoará na Seção de Retificação, gerando um mol de vapor para cada mol alimentado, logo o fator f será igual 1. 5º caso: alimentação é vapor, em uma temperatura superior à temperatura de orvalho5º caso: alimentação é vapor, em uma temperatura superior à temperatura de orvalho (vapor superaquecido): Toda a vazão de alimentação é vapor e escoará para a Seção de Retificação. Como a alimentação entra a uma temperatura alta, para atingir o equilíbrio térmico, trocará calor com o fluxo de líquido, causando a evaporação de parte desse fluxo, assim, na Seção de Retificação, o fluxo de vapor será maior que o fluxo de vapor da Seção de Dessorção. Dessa forma, na Seção de Retificação irá escoar mais de um mol de vapor, para cada mol alimentado e o fator f será maior que 1.
  53. 53. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO 2) MÉTODO DE McCABE-THIELE: Linha de alimentação: As vazões de líquido e de vapor são constantes em cada Seção da coluna. Entretanto, devido à introdução da alimentação, as vazões de líquido e de vapor mudam de uma Seção para outra. Tem-se, então:
  54. 54. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO 2) MÉTODO DE McCABE-THIELE: Determinação do número de pratos de uma coluna: No projeto de uma coluna de destilação com retificação, serão dados: a vazão de alimentação (F), a composição da alimentação (xF), as composições desejadas dos produtos (xD e xB), a razão de refluxo (RD) e o estado da alimentação (f). Com esses dados, pode-se determinar as equações da Linha de Operação da Retificação, Linha de Operação da Dessorção e Linha de Alimentação. A Linha de Operação da Retificação sempre irá cruzar com a linha y=x no ponto (xD; xD). A Linha de Operação da Dessorção sempre irá cruzar com a linha y=x no ponto (xB; xB) e a Linha de Alimentação sempre irá cruzar com a linha y=x no ponto (xF; xF).Linha de Alimentação sempre irá cruzar com a linha y=x no ponto (xF; xF). As Linhas de Operação representam as Seções da Coluna e a Linha de Alimentação está associada ao prato de alimentação. Como o prato de alimentação é a interface entre as duas Seções, as três linhas irão se cruzar num mesmo ponto. Representando as três linhas num diagrama yx, juntamente com a Curva de Equilíbrio, obtém- se o gráfico apresentado na sequência.
  55. 55. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO 2) MÉTODO DE McCABE-THIELE: A determinação do número de pratos e das composições de equilíbrio de cada prato é feita graficamente, utilizando-se as linhas representadas, da seguinte forma: 1. Em cada prato, deve-se determinar as composições das fases líquida e vapor, x e y. 2. No prato 1 (prato do topo), a composição do vapor, y1 é igual a xD. 3. Determina-se, na curva de equilíbrio, a composição x1 correspondente a y1. 4. Determina-se, na LOR, a composição y2 correspondente a x1. 5. Determina-se, na curva de equilíbrio, a composição x correspondente a y .5. Determina-se, na curva de equilíbrio, a composição x2 correspondente a y2. 6. Determina-se, sucessivamente, as composições x e y, na LOR e na curva de equilíbrio, até se obter um valor de x menor que o valor de x do ponto de interseção das três retas. 7. Passa-se, então, a utilizar a LOD para a determinação das composições y, ao invés da LOR. 8. Continua-se a determinar, sucessivamente, as composições x e y, na LOD e na curva de equilíbrio, até se obter um valor de x menor que xB. 9. Cada ponto sobre a curva de equilíbrio representa um prato da coluna e as coordenadas x e y desses pontos representam as composições de equilíbrio de cada prato.
  56. 56. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO 2) MÉTODO DE McCABE-THIELE:
  57. 57. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO 2) MÉTODO DE McCABE-THIELE – TRANSFERÊNCIA DE CALOR NO AQUECIMENTO E RESFRIAMENTO: Considerando que os efeitos de transferência de calor pela coluna sejam insignificantes perante os apresentados no condensador e na caldeira, considerando constante o calor latente λ, o calor fornecido pela caldeira será igual ao produto V’ λ o calor removido no condensador será – V λ Se vapor saturado for utilizado no aquecimento o fluxo de vapor ms será: ms = V’ λ / λs. Se água líquida for utilizada no resfriamento, o fluxo de água mc será: mc= V’ λ / ∆Tágua.
  58. 58. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO 3) NÚMERO MÍNIMO DE PRATOS (RAZÃO DE REFLUXO MÁXIMA): Uma condição limite de operação ocorre quando se utiliza o refluxo máximo (infinito), ou seja V=L. Nesta condição as linhas de operação coincidem com a linha diagonal base de 45º. Esta condição é chamada de refluxo total e nessa condição número de pratos é mínimo, porém, nessas condições todos os fluxos, de alimentação e dos produtos de topo e de fundo são iguais a zero. A partir do conceito de volatilidade relativa média, o número mínimo de pratos pode ser estimado pela equação de Fensk-Underwood. = log 1 − 1 − log αAB Se a variação de αAB entre a base e p topo da coluna for moderada, uma média geométrica entre os valores extremos é recomendada para αAB. Outra forma é resolver o problema graficamente, utilizando como linha base a linha de 45º para a estimativa do número mínimo de pratos = log 1 − 1 − log αAB
  59. 59. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO 4) RAZÃO DE REFLUXO MÍNIMA: Na condição de refluxo mínimo o número de pratos necessários é infinito. Considere a figura a a seguir (figura 19-21 do Mc.Cabe). Na linha de operação afb tem-se a condição de operação limite para número mínimo de pratose refluxo infinito. Nas linhas de operação representadas pelos pontos aeb tem-se condições normais de operação. Na linha de operação adb tem-se a condição limite de reciclo mínimo. Para reciclos menores que o mínimo obtem-se a linha agcb, a qual apresenta linhas de operação fora das condições de equilíbrio ou fora das condições operacionais de um destilador. Nessa condição a taxa de refluxo mínima é dada por: RD=(xD-y’)/(y’-x’) Essa equação não é aplicável para todos os sistemas, como no caso da mistura etanol-água, onde a condição de refluxo mínimo é obtida a partir da tangente com a curva de equilíbrio , conforme apresentado na figura 19-22 do McCabe.
  60. 60. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO 5) RAZÃO DE REFLUXO ÓTIMA: A estimativa de refluxo ótimo do processo depende de uma análise financeira dos custos envolvidos , principalmente com os encargos fixos que envolve o custo da unidade que é proporcional à área total dos pratos utilizados no destilador (Mc.Cabe) e os custos envolvidos no aquecimento (caldeira) e resfriamento (condensador) na torre, que são proporcionais à taxa de refluxo utilizada.
  61. 61. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO EXERCÍCIO Uma coluna de retificação deve ser projetada para separar 13600 kg/h de uma mistura de 40% em massa de benzeno e 60% em massa de tolueno, fornecendo um produto de topo contendo 97% em massa de benzeno e um produto de fundo contendo, 98% em massa de tolueno. A razão de refluxo deve ser de 3,5 moles de retorno para a coluna para cada mol de produto de topo obtido. O calor latente molar do benzeno e do tolueno na alimentação são, respectivamente, 30795 J/mol e 33305 J/mol. (Mbenz.=78 g/mol; Mtol.=92) a) Determinar as vazões (molares) de produto de topo e de produto de fundo; b) Determinar o número de pratos, as composições de equilíbrio em cada prato e a posição do prato de alimentação se: b.1) a mistura está líquida na temperatura de bolha;b.1) a mistura está líquida na temperatura de bolha; b.2) a mistura está líquida a 26,7ºC (Cp = 1841 J/kg.ºC); b.3) a mistura contém 2/3 de vapor e 1/3 de líquido. c) Se vapor saturado a 1,4x105 Pa for utilizado no aquecimento, quanto vapor será requerido para o aquecimento em cada um dos 3 casos do item b, assumindo desprezíveis as perdas de calor pela coluna e considerando que na saída da caldeira tenha-se liquido saturado. d) Considerando que a água de resfriamento entra no condensador a 27,6ºC e sai a 65,5ºC, estime a quantidade de água requerida. e) Estime a razão de refluxo mínima e o número de pratos mínimo para os casos b.1, b.2 e b.3.
  62. 62. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO MÉTODO DE McCABE-THIELE: EXERCÍCIO
  63. 63. DESTILAÇÃO COM RETIFICAÇÃO MÉTODO DE McCABE-THIELE: EXERCÍCIO

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