Destilação Binária em Batelada
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Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Binária em Batelada Prof. Rodolfo Rodrigues Universidade Federal do Pampa BA310 – Operações Unitárias II Curso de Engenharia Química Campus Bagé 30 de agosto de 2016 Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 1 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada 1 Destilação batelada em um único estágio ou destilação batelada simples ou destilação diferencial; 2 Destilação batelada em múltiplos estágios. Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 2 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada Utiliza-se a destilação batelada quando se pretende: • Produzir poucas quantidades ou composições variáveis de destilado; • Destilar esporadicamente, p. ex., quando a mistura a separar é produzida sazonalmente; • Usar o mesmo equipamento para destilar diferentes produtos. A destilação batelada pode ser realizada com 2 objetivos: • Obter um determinado grau de pureza no destilado ou no resíduo. • Destilar uma determinada quantidade da mistura inicial. Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 3 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada Simples Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 4 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada Simples Destilação Batelada Simples ou Diferencial 1 A carga, F, é introduzida no refervedor onde é aquecida e vaporizada; 2 O vapor formado (rico no mais volátil) é condensado e recolhido — o destilado, D; 3 O líquido que permanece no refervedor, rico no menos volátil, é o resíduo, W. Obs.: Por ser um processo em batelada (descontínuo), F, W e D representam quantidades (mol ou kg) e não vazões. Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 5 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada Simples Figura 1: Destilação diferencial ou em batelada com um único estágio. Fonte: Azevedo & Alves (2013). Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 6 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada Simples Tabela 1: Dinâmica da destilação binária em batelada com um único estágio. Fonte: Azevedo & Alves (2013). Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 7 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada Simples Em um problema típico de destilação batelada, sabe-se: A quantidade e a composição da carga inicial. e deseja-se determinar: 1 A quantidade e a composição do destilado. 2 A quantidade e a composição do resíduo. 3 A energia que é necessária fornecer ao refervedor. 4 O tempo que demora a destilação. Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 8 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada Simples Equação de Rayleigh Wf = ln F Z xWf xF dxW yD − xW (1) O tempo está presente implicitamente pois tanto Wf como xW são dependentes do tempo. Para integrar a equação é necessário conhecer a relação entre yD e a variável de integração, xW , através ELV: Sob a forma gráfica (ou em tabelas); Expressões analíticas. Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 9 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada Simples Passo-a-passo 1 2 3 4 Traçar a curva x-y; Para valores de x, obter 1/(y − x ), usando valores de x entre xF e um chute para xWf ; Representar graficamente f (x ) = 1/(y − x ) em função de x; Determinar área sob a curva desde x = xF até x = xWf , p. ex., numericamente pela regra de Simpson: Z xW f xF f (x )dx = xF − xW f · 6 f (xWf ) + 4f Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada (2) x Wf + xF 2 + f (xF ) Operações Unitárias II 10 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada Simples Figura 2: Representação da integração gráfica para destilação batelada simples. Exemplo 9-1 de Wankat (2012). Fonte: Wankat (2012). Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 11 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada Simples Passo-a-passo 5 Com a equação de Rayleigh, calcular a quantidade de líquido que permanece no refervedor terminada a destilação, Wf : "Z Wf = F · exp xW f xF 6 dxW yD − xW # (3) Obter a quantidade total de destilado produzida: Dtotal = Df = F − Wf Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada (4) Operações Unitárias II 12 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada Simples Passo-a-passo 7 Determinar a composição média do destilado a partir de um balanço por componente: xDf = 8 xF F − xWf Wf F − Wf (5) Comparar o valor calculado com o valor pretendido. Se for diferente, repetir os passos 2 a 7 para um novo xWf . Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 13 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada por Estágios Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 14 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada por Estágios Quando a destilação simples não permite atingir a composição de destilado desejada, é colocada sobre o refervedor uma coluna de destilação com vários estágios. Nesta operação, parte da corrente de destilado retorna à coluna para retificação. Ao contrário da destilação contínua, não há uma seção de esgotamento. Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 15 / 16 Destilação Batelada Simples Destilação Batelada por Estágios Destilação Batelada por Estágios Figura 3: Destilação batelada por N estágios. Neste caso, L /V ou xD (ou ambos) variam durante a destilação. Fonte: Azevedo & Alves (2013). Rodolfo Rodrigues Destilação Binária em Batelada Operações Unitárias II 16 / 16
