Simuladores de Processos: Extração Líquido-Líquido

Prof. Dr. Félix Monteiro Pereira

Extração líquido-líquidoPara demonstrar a implementação de unidades de extração em um simulador, estudaremos a extração do ácido acético existente numa mistura aquosa, utilizando como solvente o benzeno. Neste estudo iremos trabalhar com: extração simples, extração em dois estágios e extração em coluna. Vamos simular a extração simples utilizando vasos separadores gás-líquido. Os simuladores de processos industriais levam em consideração o desenho do equipamento de operações unitárias (nesse caso, as características do extrator (eficiência, etc.) como o curso se trata apenas de treinamento, deve-se levar em conta que existem limitações para a utilização dos resultados obtidos no curso. Para o estudo que iremos realizar, será necessária a utilização de um banco de dados de componentes maior que o disponível no DWSIM (utilizaremos a de outro simulador de processos, o Chemsep). Dessa forma, caso o banco de dados do CHEMSEP já esteja presente no simulador, os próximos passos não serão necessários.

Extração líquido-líquidoImportação do banco de dados do ChemsepCaso o banco de dados do Chemsep não esteja presente, abra o DWSIM, feche a janela de boas vindas, clique em adicionar banco de dados do chemsep (pode ser necessário você procurar o endereço da pasta contendo o banco de dados). Clique em abrir.

Extração líquido-líquidoImportação do banco de dados do Chemsep Depois de adicionar o banco de dados do CHEMSEP, basta fechar o DWSIM. Esse procedimento só precisa ser realizado uma única vez.

Extração líquido-líquidoExtração simples Voltemos ao problema: Pretende-se remover o ácido acético existente numa solução aquosa utilizando o benzeno como solvente num processo de extração líquido-líquido. A corrente de alimentação contendo 40% em massa de ácido acético entra com um fluxo de 1 kg/s no extrator a 293K e 101325 Pa. A corrente de solvente, contém benzeno puro sendo alimentada ao extrator a 293K e 101325 Pa.Utilizando um separador G-L, avaliemos a quantidade de ácido acético recuperada para vazões de benzeno variando 1 e 10 kg/s. Registre os valores obtidos. Utilize o pacote de propriedades termodinâmicas UNIQUAC e loops-aninhados para equilíbrio liquido-liquido-vapor. (Obs. Nesse caso selecione o acetic acid do Chemsep).

Extração líquido-líquidoExtração simples Como já estão treinados deixarei que resolvam o problema. O modo de operação do vaso deve ser de três fases (indicado na figura).

Extração líquido-líquidoExtração simplesConsiderando um fluxo de benzeno de 10 kg/s, avalie a influência da temperatura no processo de extração. Considere a temperatura variando de 283 a 323 K. Para não ter que alterar a temperatura de ambos os fluxos de entrada, insira um misturador e um aquecedor, coloque a temperatura de ambas as alimentações em 283K e altere a temperatura de saída do trocador de calor.

Extração líquido-líquidoExtração simples em dois estágiosConsiderando agora dois estágios de extração em série, um fluxo total de benzeno de 10 kg/s, avalie a influência da razão entre as alimentações de solventes nos estágios sobre o processo de extração. Considere uma temperatura de 293 K. Realize a razão entre os fluxos utilizando um divisor de fluxos para a alimentação dos solventes e um misturador nas correntes de extratos.

Extração líquido-líquidoExtração simples em dois estágiosConsiderando agora dois estágios de extração em série (correntes cruzadas), um fluxo total de benzeno de 10 kg/s, avalie a influência da razão entre as alimentações de solventes nos estágios sobre o processo de extração. Considere uma temperatura de 293 K. Realize a razão entre os fluxos utilizando um divisor de fluxos para a alimentação dos solventes e um misturador nas correntes de extratos.

Extração líquido-líquidoExtração em colunaA versão 3.3 do DWSIM possui uma coluna de extração porém, para simular uma coluna de extração em outro simulador iremos utilizar o Chemsep.1) Abra o Chemsep e insira os componentes.

Extração líquido-líquidoExtração em coluna2) Selecione a operação unitária como na figura.

Extração líquido-líquidoExtração em coluna3) Selecione as propriedades e adicione os parâmetros UNIQUAC (manualmente).

Extração líquido-líquidoExtração em coluna4) Configure as alimentações.

Extração líquido-líquidoExtração em coluna5) Especifique a pressão da coluna.

Extração líquido-líquidoExtração em coluna5) Clique em para simular a coluna. Salve o arquivo no seu diretório e verifique os resultados.