destilação - prof dr joel gustavo teleken
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DESTILAÇÃO
Prof.: Dr. Joel Gustavo Teleken
DefiniçãoA destilação é o método de
separação baseado no equilíbriolíquido-vapor de misturas. Quandotemos duas ou mais substânciasformando uma mistura líquida, adestilação pode ser um método
adequado para purificá-las: basta quetenham volatilidades diferentes
entre si, sendo necessário grandesquantidades de energia.
Definição de Destilação
ObjetivoO principal objetivo da destilação éseparar um dado volume de produtospresente em uma mistura em produtoscom maior valor agregado.
Para alcançar este objetivo três principaisaspectos devem ser respeitados:
- Qualidade dos produtos,
- Rentabilidade do processo,
- Quantidade Produzida.
Objetivo da Destilação
Conceitos eFuncionamento de
Colunas de Destilação
Destilação Simples
A destilação simples consiste navaporização de um líquido por
aquecimento seguida dacondensação do vapor e
recolhimento do condensado numfrasco apropriado.
O ponto de ebulição é a temperaturaem que o vapor e o líquido estão
em equilíbrio a uma dada pressão.
Destilação Fracionada
Destina-se à separação de líquidosmiscíveis entre si, mesmo aqueles de
pontos de ebulição próximos.Uma coluna de destilação fracionada
proporciona uma grande superfície parao intercâmbio de calor, nas condições
de equilíbrio, entre o vapor ascendentee o condensado descendente. Istopossibilita uma série completa de
evaporações e condensações parciaisao longo da coluna.
Destilação Binária
Em uma destilação binária, aespecificação da composição e da
recuperação de um componenteem uma extremidade de umacoluna, a razão de refluxo e a
localização do estágio de cargadefinem o sistema.
Equipamentos
Cilindro vertical onde é conduzida aseparação;
Equipamentos
Dispositivos internos queproporcionam a separação dos
componentes;
Equipamentos
Refervedor que fornece avaporização para o processo;
EquipamentosCondensador que permite a
condensação do vapor no topoda coluna;
Tanque acumulador de refluxo quegarante que líquido seja
retornado a coluna.
EquipamentosDescida de líquido atravésde canais e subida do vaporpelo furos do prato
Gera vapor queascende pela coluna
Condensa os vapores
Algumas restrições do processo de destilação:
Não podem ser utilizadas vazões muito altasou baixas de líquido ou vapor;
Baixas vazões de vapor = gotejamento;
Baixas vazões de líquido = formação depontos quentes;
Variação da pressão interna da coluna deveser suave;
Quanto a separação, a quantidade de refluxoé a principal restrição.
Estágio TeóricoNúmero mínimo de estágiosnecessário para promover a
separação desejada.
Estágio RealO número de estágios de equilíbrio teóricos é convertido aum número de pratos reais por meio das eficiências deprato.
Tipos de Eficiência:
i) Eficiência Global: não apresenta muito fundamentofísico, sendo a relação entre o número de pratosideiais e os que se necessitam para sepação;
ii) Eficiência de Murphree: é a variação da composiçãodo vapor ao passar de um prato ao seguinte, pelavariação que teria se o vapor que saísse estive emequilíbrio com o líquido que sai
iii) Eficiência local: o líquido que sai do pratogeralmente não é igual ao líquido médio saturadosobre o prato, então utiliza-se concentraçõespontuais.
Prato de AlimentaçãoRelacionado ao balanço de energia
devido a entrada de calor nacoluna por esta corrente.
Refluxo Mínimo
A medida que a relação de refluxo diminui onúmero de pratos aumenta
consideravelmente chegando ao ponto limitede refluxo mínimo onde atinge-se um
número infinito de pratos.
Refluxo Ótimo
Aumentando-se a razão de refluxo a partir dorefluxo mínimo diminui rapidamente o
número de pratos e depois mais lentamenteaté chegar no refluxo total.
minótimo R*5,1R
Dinâmica e Controledas Unidades de
Destilação
Controle
Balanço deMassa
Qualidade
Restrições
O controle de uma unidade de destilação deveatender três necessidades básicas:
Dinâmica do Processo
Por conta do equilíbrio entre líquido e vapor emuma coluna de destilação, mudanças no
balanço de energia se manifestam emmudanças no inventário entre as duas fases.
Se calor é adicionado à coluna mais rápido do queé retirado, existirá uma conversão de
líquido para vapor.
Se for adicionado a uma taxa inferior a necessária,existirá um acúmulo de líquido.
Dinâmica da Pressão
Embora a pressão na coluna sejaum indicador do inventario de
vapor, também existe uma relaçãoespecífica com outras variáveis
como volatilidade relativa, pontode bolha, e limite de inundação.
Dinâmica de Vazão
Alimentação, refluxo, destilado (produto detopo) e produto de base são geralmentecorrentes líquidas a temperaturas muito
próximas do seu ponto de bolha.
Se estiverem no ponto de bolha qualquervaporização exercerá ruído na medição
através de um medidor diferencial depressão como um orifício integral.
Dinâmica da Composição
Mudanças no escoamento do líquidoou do vapor na coluna irão mudar
as composições imediatamente.
Entretanto, sua taxa de mudança éfunção da massa de material na
coluna e das vazões volumétricaspresentes.
Destilação atmosférica
Estocagem
JOEL GUSTAVO TELEKEN
joelteleken@gmail.com
44 - 32118586
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