Estudo comparativo da destilação em batelada operando com refluxo constante e com composição do destilado constante.

• Ano de defesa: 2009
• Autor(a) principal: Lopes, Maíra Mendes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Batch distillation; Constant reflux; Destilação; Distillation; Laboratory distillation; Mathematical simulation; Operações unitárias; Variable reflux
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-27032009-084519/

Este trabalho tem por objetivo comparar dois modos de operação de destilação em batelada: com refluxo constante e composição do destilado constante. Desenvolveuse um modelo matemático para a destilação em batelada de uma mistura binária (metanol-etanol) para operação com cada um destes modos. O modelo consiste basicamente dos balanços de massa e entalpia, relações e diagramas de equilíbrio líquido-vapor (composição de equilíbrio, temperaturas de bolha e orvalho da mistura), estimativa das propriedades físico-químicas da mistura (calor específico, calor latente de vaporização), determinação do número de estágios ideais necessários à separação (pelo método de McCabe-Thiele), cálculo de cargas térmicas no refervedor e condensador, consumo de utilidades (vapor de água e água de resfriamento), estimativa do tempo de destilação e alguns aspectos econômicos sobre o processo (custos de equipamentos e operacionais, capacidade de produção, lucro mensal). Implementou-se em uma planilha eletrônica este modelo para as simulações matemáticas e análise técnico-econômica do processo. Em escala de laboratório (foram realizados, ao todo, oito ensaios, quatro de refluxo constante e quatro de refluxo variável, utilizando uma coluna de pratos perfurados), constatou-se uma boa concordância entre estes resultados experimentais e os calculados a partir da modelagem. Em seguida, estudaram-se, isoladamente em cada modo de operação e de modo comparativo, as principais variáveis de processo (taxa de refluxo, composição do destilado, quantidade de carga, vazão de destilado, etc.) através de simulações matemáticas, tanto no cenário de uma unidade existente como no caso do projeto de uma instalação nova. Para uma instalação existente, verificou-se, que no modo de destilação com composição de destilado constante, mantendo-se a vazão do vapor de topo constante, o tempo de destilação é menor, a capacidade de destilação é maior, resultando em maior lucro mensal. Para uma instalação a ser projetada, de novo, o processo mais vantajoso é o de refluxo variável e vazão de vapor do topo constante, pois requer menores áreas dos trocadores de calor para uma dada separação num tempo fixo de processo. No entanto, para o processamento de uma dada quantidade num mesmo tempo, à medida que se adota, no projeto, um número maior de estágios de separação na coluna, a diferença de lucro mensal torna-se praticamente indistinta para os modos de destilação estudados.