Destilação Diferencial e Flash - Operações Unitárias III

DESTILAÇÃO DIFERENCIAL E DESTILAÇÃO FLASH OPERAÇÕES UNITÁRIAS III PLANO DE ENSINO Ementa DESTILAÇÃO DIFERENCIAL OU EM BATELADA httpsitespoliuspbrpluizterrondestilacao2paginasequipamentos 2detilacaocolunastiposhtm A mistura é alimentada no vaso destilador e é aquecida até a ebulição As bolhas de vapor que se formam contém maior teor do componente mais volátil O vapor é retirado continuamente e condensado de forma que o líquido é acumulado em um receptor O processo é conduzido lentamente PLANO DE ENSINO Ementa DESTILAÇÃO DIFERENCIAL OU EM BATELADA httpsitespoliuspbrpluizterrondestilacao2paginasequipamentos 2detilacaocolunastiposhtm Indicada para misturas de componentes com grande diferença de volatilidade ou quando não é necessária elevada pureza Princípio da destilação em alambique para a produção de bebidas alcoólicas destiladas em pequena escala A temperatura aumenta com o tempo pois a mistura vai ficando cada vez mais pobre no componente menos volátil PLANO DE ENSINO Ementa DESTILAÇÃO DIFERENCIAL OU EM BATELADA httpsitespoliuspbrpluizterrondestilacao2paginaseq uipamentos2detilacaocolunastiposhtm Balanço de massa global dL dt ሶnV d xiL dt yi ሶnV Balanço de massa por componente L número de mols na fase líquida mol ሶnV vazão molar do vapor mols Em qualquer instante t é assumido que a fase líquida está em equilíbrio com o vapor PLANO DE ENSINO Ementa DESTILAÇÃO DIFERENCIAL OU EM BATELADA Integrando a equação desenvolvimento no quadro න L0 L dL L ln L L0 න xA0 xA 1 yA xA dxA Equação de Rayleight A relação entre as frações molares de A no líquido e no vapor deve ser obtida a partir de dados de equilíbrio ELV diagramas ou tabelas ou de um modelo de equilíbrio líquidovapor yA xA A variação com o tempo é implícita pois o número de mols de líquido e as frações molares variam com o tempo PLANO DE ENSINO Ementa Utilizando a volatilidade relativa න L0 L dL L ln L L0 න xA0 xA 1 yA xA dxA yA αABxA 1 αAB 1 xA 1 yA xA 1 αABxA 1 αAB 1 xA xA 1 αABxA 1 αAB 1 xA xA 1 αAB 1 xA 1 αAB 1 xA 1 αABxA xA αAB 1 xA 2 1 αAB 1 xA 1 αAB 1xA αAB 1 xA 2 1 αAB 1 xA 1 αAB 1xA xA 2 1 αAB 1 xA 1 αAB 1xA xA 2 1 αAB 1 xA 1 αAB 1 xA αAB 1xA xA 2 DESTILAÇÃO DIFERENCIAL OU EM BATELADA EQUIPAMENTOS E MODOS DE OPERAÇÃO DESTILAÇÃO DIFERENCIAL OU EM BATELADA න L0 L dL L ln L L0 න xA0 xA 1 yA xA dxA න L0 L dL L ln L L0 න xA0 xA 1 αAB 1xA xA 2 dxA න xA0 xA 1 1 xA dxA Para volatilidade relativa constante a integração fornece que ln L L0 1 αAB 1 ln xA xA0 αAB ln 1 xA 1 xA0 DESTILAÇÃO DIFERENCIAL OU EM BATELADA 1 αAB 1 xA αAB 1xA xA 2 PLANO DE ENSINO Ementa DESTILAÇÃO DIFERENCIAL OU EM BATELADA EXEMPLO 1 Desejase separar uma mistura de ácidos graxos saturados formados por ácido cáprico e ácido esteárico A quantidade inicial da mistura binária formada por 050 molmol total de cada componente é igual a 25 kmol A taxa de evaporação é constante e igual a 10 kmolh Calcule para a fração de ácido cáprico na fase líquida igual a 02 A quantidade de líquido no destilador e de destilado O tempo de processo A composição média do destilado As pressões de vapor do ácido cáprico e esteárico a 240C são 40159 kPa e 2355 kPa respectivamente PLANO DE ENSINO Ementa EXEMPLO 2 Uma mistura de 50 mol de A e 50 mol de B é destilada em um destilador em batelada diferencial a 10132 kPa até que a concentração de A no destilador líquido remanescente seja igual a 0254 Qual a composição média do vapor destilado e do líquido remanescente Os dados de equilíbrio são xA yA 10 10 0867 0984 0594 0925 0398 0836 0254 0701 0145 0521 0059 0271 0 0 DESTILAÇÃO DIFERENCIAL OU EM BATELADA PLANO DE ENSINO Ementa DESTILAÇÃO FLASH Também chamada de destilação súbita instantânea ou de equilíbrio Ocorre em um estágio Pode ser contínua ou batelada A mistura líquida é aquecida sob pressão maior que a do tanque e em seguida a pressão é reduzida subitamente formando a fase vapor pressão deve ser menor que a pressão de vapor da mistura httplabvirtualequcptsiteJoomlaindexphpoptioncomcontenttaskviewid223Itemid4137 PLANO DE ENSINO Ementa DESTILAÇÃO FLASH As fases vapor e líquida são separadas em um tambor de separação A fase vapor é mais rica no componente mais volátil mas ainda é uma mistura Pode ser utilizada como uma préseparação prédestilador Não propicia alto grau de separação httplabvirtualequcptsiteJoomlaindexphpoptioncomcontenttaskviewid223Itemid4137 PLANO DE ENSINO Ementa DESTILAÇÃO FLASH F V L Fzi Vyi Lxi FhF VHv Lhl zi xi e yi são as frações molares do componente i na alimentação na corrente de líquido e na corrente de vapor respectivamente hF hL e HV são as entalpias molares da alimentação do líquido e do vapor respectivamente Balanço de massa global Balanço de massa por componente Balanço de energia QTC FhF VHv Lhl QPerdas Balanço de energia considerando o trocador de calor e as perdas Definindo a fração da alimentação que é vaporizada Dividindo o balanço de massa por componente por F e substituindo f Isolando yi DESTILAÇÃO FLASH f V F F F zi V F yi F V F xi zi fyi 1 fxi yi zi f 1 f f xi Linha de operação No diagrama de equilíbrio y x a linha de operação corresponde à equação de uma reta que conecta a composição da mistura inicial com a composição das correntes de vapor e de líquido A linha reta deve ter a inclinação 1 ff Deve iniciar na linha diagonal no ponto zi 𝑧𝑖 PLANO DE ENSINO Ementa DESTILAÇÃO FLASH Exemplo Uma mistura equimolar de benzeno e tolueno é submetida a uma destilação flash a 1 atm Os dados do equilíbrio líquidovapor são fornecidos a partir dos diagramas Se 40 da alimentação for vaporizada determine A fração das correntes de vapor e de líquido que deixam o separador A temperatura do separador PLANO DE ENSINO Ementa DESTILAÇÃO FLASH Exemplo PLANO DE ENSINO Ementa DESTILAÇÃO FLASH Exemplo