Destilação: Processo de Purificação

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Drestitacao
· Processo de purificaci
· Para separar misturas liquidar J ne possive fazer a separa
· Metodo de separate based no equi de liquidor una a ponto volatilization so proximas
librio liquido-vapor (ELU
mistura liquida, a destilica pode ser Poor
destitated
· Guando & out substancias formam una 8 processque envolve 2 fasey:
adequada para a purificate desde quie Formecil de Vapotizaca parcial da3
As especies envolvidas apresenter volati- calor mistura: T.M. do compo-
lidades diferentes mente + volatil
vantagons Fase liquida iM fase vaportobtein productos de alta prize 199,911 componentes (
I componente + volatil
ex: aroma, or essencias, alcool
a menor volates
1A +y3X = 1] ma face liquida
Desvantagem
xA +x3
y =2] na face vapor
- Requier mta E! para: A = + volatil
·vapoiza parcial da mistura liquidi 3=- volatil
·
condensar avapon purificado obtido
↳ giade volume de agra no
procator de color
Aplicacies =>QUILTBRIO LIQUIDO-VAPOR
Industria Farmaceutica: purificance de Hwd, *
= equilibria
oied essencias a fitoguimicas A transferencia de componentes volatins
Aliments: concentrace do solace, alcoolica entre as fases 2 -Vocouce a partir da
obtida apos a fermentasa, bebided (6ym, Ea de fugacidade entre as fast
Whisky ↳ evita que o vapor figure "preso"
Petroguimica: fracionamenta de hidrocarbe no liquido
meto derivador do petroco ↳ea forgamotriz pla TM.
succo-alcoteira - Equilibrio entre fases calcocado quando:
F= Fsob msmas condicies de Tel
-
equilibria de liqui
E 3
pode ten run arraste,S WeFOTE.gw maismole randot outras motealsaredo-vapor, once -as 2 fases ten give foam arrostadas junto
a mesma concen come a que entra em
tracco L ⑧ Material de topo ebolic&↳ Ex: oleo ma tampo
& galle fica no final chama Material de panela de arrow, a
de fundo more de How level esse
Ojco
O que promove a T.M. da cristalizact?
- .(Fy)
fugacidade [Pa] volatilidadea
- propriedade termodinamica p gasses mad ideas proprique indica a tendencia do substantia passar
- India a sepacidade de fuga da substam.pr do estado liquido proropol
outva face - Para que a destilacseja capas de separar efficien-
-
"presso quimical pressofisica fe of compostor presented ma mistula apreciso
- E desjado que a molecula que receke E! avalian a volatilidade relativa &AB
tenha uma fugidade daquela que ma 22.12 coeticde distrirecebe mrita E! bricedno equali3
brid *
soliousIdeas a Lei de Gaoult
-Ab =BA
=eFe kA =y*A↓
XA
- casos em quit as faces Le Use comportant de
- Adestilacosepara eficientes quando AB>>1
maneira ISEAL - se asa destilacainvited to usa outro
soliciesideasaquelar que seam a heide pat metodo de separacias * significal que passan
22.8 pr a fase Vem too mao proximas
(A
=XA.PVA
pa =xz.prg =(1
-
xAfraplica ma fase ↑-
Liquida I=chego no equilibris in term maisn
↑A weborn asa postsea and valorpq
pA
=
pressoparcial de A (fasc uquer
as a valor de fica distante de
↑ A =concentrationmolar da Ana face liquida relasies de concentractentre as faces on
↑A pressode vases de A equilibrio pr
A =composto +volitil =composti-volatil
solutesideas seguem Leide Railt
so a fase vapor tm IDEAL:Leide Balton Observa-se uma relaciolinear
22.9
y*A=kA.XA
pA
=yAp Aplicar ma face
pB
=yz.p =(1- yA).P 3 Vapor y*A=Pvt
YA=concern. molar da Ana face vapor KA=constante de-
P =presstotal proportionalidade linea
ridode
Igalando as pressorsparciaisobtides pelas bei de
Rabulte Balton, expressamos as pressivesparaissolutesReass Nasegun part
22.18 -
- Observase una curva que se afasta da dia-
pA
=yf.p =xA.PVA potencial do mistea L em sonal
13
=y*5.p =x5.Pve que & Atem de exercer ↳ a volatil: se aasta da diagonal
no V soluciesconcentrades:proportionalill observada
22.11
soliciesdividesideas
PressTotal (P) P =pA+pz
P =xA.PrA +XB.PVB Grafica da proxima pag uma representatio
↑ =XA.PVA +(1- XA).PB de un sistema binario a pressconst.:com-
posiahas faces ve em equilibrio
intervals de vaporizea intervals entre as
curvas do ponto de bolha de oevalho, once ·
comportamento · o+valetil (A) atimge Trap vapor 3&so pbaixa · o-volatil (8) permanence liquida
+
concentratos ↓
*
· XA =0 X5 =1
minimitatDiagrama Sistema BinariaT, xy
toC ebuliiode B pro
vapot saturado on ponto de orvallo
VaporizagaPartial
-
vaporizationpartial mistuaAB:aqurecer ateTF;a
frais volatilvaporiza
- L +v er equilibria pontos e C ↳
- Produce a fases:liquids saturate (A) vqe saturate (yA
& vape producide itconcentrada am Ado gure:
- A face liquida em equilibria am TFYAKXA
· ·
-
Amistural liquida original am Timicial gas
*A =0,99A =0.77 Too ebu. de Apuro
X3 =0,6 y3
=0,23
XA =1 X50
· PressConstante
· vapor superaquecido
· Curva de ponto de orvallo ("brew paint
* vapor saturate liquids satura
· Curva do ponto de batha ("Buble paint"
↳ liquido conned a entral emebulico↓
· Liquid subrestriadoun liquidafrio, baixo
da To de ebuliad
Entre as curvas: Regiade equilibria V
Vaporizacin substancias paras:ToCebr. const.
-
Historas.To lau plha pela Faixa
Destratio ELV de mitral no ideas
arrante destilato, a formecer valor para a mis
A condidode equilibripode ser expressa po
toa liquida, promoted a vaporizac,pascal da
mistura, a composishas faces evoluateatin- 22.5
giva equilibri
* severos definir a fogacidade do components Essa expressa retrata a condidode E.L.V
+volatile ma face Lev
Para condicesde baixar pressi
Fugacidade de Ama face (f) simplification <-
1
Fr =diy,p similar lesde paston - Considerando:fase voor ideal
yA =Fractmolar de Ama face
fase Liquicomportanaideal
①A =coef.de fugacidade de A:indica a desio
do idealidade da fase vapo
YA =coficiente de atividade, expressa a desvia da
P pressototal do sisten (Pa)
idealidade do face liquida, podendo sea obti-
do per ↓
Fugacidade de Ama face (f+) Modelo Maternatics: Bador Experimentas
Margulas, Van Lake,Fi. =xiY,f similar lesde Gault
Wilson, NRTLeUni - Ya
=y*.p ((3 =y*3.p
XA =Fractmolar de Ama face que XA.PVA X3.PVB
~A=coef. de atividade de A:indica o desio
do composter ideal devona mistara liquida
Fi=fugacidade de Ano estado padio125
e 1atms
↳ representa a fugacidade do elements
pure, contendo quenas modede A e se
altera of a rice do sistema:
↓
factor boyting
· Tende a sem situatedeTV
a pressafeta power a figacidade do liquid
·
Expressa a influencia da pressor ma fugacidade
do face L
*
&A =cof. de fugocidade de Aliquido puro no
equilibria
&us =presso de vapor de Ana TC do sistema
Constructdo diagrama Try on pxy
para solutionsnotideas
Consideromos a no-idealidade quinas na
fase liquide seguimos a mesmo procedic
mento:
↑Obtengoda Propos A& Propos p atraves
de correlocos
a determinar total e xxy*A
P =pA
+
p(
=((A . XA.Put
+49(1 -X3)Pra
y
*
A =4A.XA.P7 y*b =(1- y*A).48.45.Pr0
s P
③ Plotar Txy on Pxy
pesrios da idealidade
Desvias positivor:
-
quando as presses
parciaissomaioresdo
que as presses calculadas
pela Leide Roult XA
- maioria dos casos
-
pA
=yA .XA.Pvc(a >1
sesvios negatives:
- quondo as pressors partia
is somenores do que as
pressors calculados pela lei
do Ravult
-
pA =(A.XA.Prcom 4A < 1
Ponto Azeotropica xA =y*A
be minimainversa
das volatilidades
- E impossivel concen
Nar & etana aleende
ya
=0,894 por metodo
conventional usal technical de destinacioazeotropica
be matino
DESTILACAD
S
Equipmentos eModor de Geezaso
Sestilaienvolve:
Mistura (acomponentee
vqs. parcels fases onde -
a contact entre as fast Lev,
de s volatilidades haT.M pode
sea conducido de s formas
x+ -> yA & sestila alambique
batehaha
(L) (V) Destilazacontinua
SestilageAlambique:caso simples
linha de g. isofermicaTrabalha cam soI condit de qualibi&
Bolhas de vapor formador ascendom pelo liquidsto M ↑
Producesde a correnter extrate on destilable (constante) * y*A
removidavasor - condensadoL
residue
Extensiodo temple -toreduce pureza
yey>ys
> gy regime transiente
Destilacasimples sestilaFracionada face destilaa o teosde purea
- rendimento poses puredo destined · Fazestasio redimenttoa carode eg. go soutro
Aplicco.pprocessepreliminaarenotnecessita
· Realizatio de estaguasde equilibriaL-V de maneiasuccessive, armova
do sonde pureza ↓do 1 destinatodo condensado obtidie
y83 · abaixar da TOC y<y2<y3<3u
sestilaicontinua:columa de Destilas
·
proposcional contato intime entre as faces:TM.
liquids pure qui vaiajudar a tirar o que in topure no Vapor +
PUB,T.C
vapos, purifica orapor
descendenteliquido 3
y1> yz, yz)yy
S zona de & preocuparaascendentvapor contato intima extracterretiriaco mou
proposeque vai
= p. o refluxe
Condensa:-volatilnataseabove become sociate de A Zona de pro destitado
extrace
Gegotamento-
As mesmo temps que queror vaporiza o +
volatil aprecise so preocupar corn & araste
↓doin
do menor volatil para o vga
1
Andar de Equilibrio - seas de contato
** Ye *x0
Andar I Entram a corrents:Ya,to
Coluna de Recheio: preechica de
A you ** saem a concentes: ye, to material inert que ajudara a
m
esta em equilibria espalbar of a flutose or fazer
quiem sai, sai no equilibrio encontrarem (beito Pocoso T.M.
ye-on-indica oestagio emque essa substancia
- Sesvantagan: no at efetire to
for produtida
no hope tem [A]
a de practor pa pode ten espacesI
concente de entrato (vaor): Y1 >82>43>Y... secon/ vazios
corrente de residue lliquidof: x.<X2<X3<XU
- Cala intervalo dc=estagio de equi
Zona de retification on enriquecimento:
- Area nobre y1 > y2> y3xyuI-intensifica a pureza
- acima doe alimentacoo Start/Partida da operaco de uma columna de
-envique a CAT no vapore retira B
destinato CONTINUA
- Alimentao n entra pela parte inferior
zond de escotamento
-concentra of menos volatil (B), se preocupa Topoda Columa-sessa de RetificatedI em extraic o A - Alimentacoo na forma de voor-dando particle
- Abaito do alimento No colund
Lextraic a composto do interess (A do liquido - It vapor taco a prato frio, aquiere a pratoe
condensa, preenche a prato de liquida
Topo da columna - avgso: Prato ma Toc do vapor
-condensador: condensa o vapor proveniente - se repete en todos or pratos
do columna - Todos of practor fic cheios, mas a vapor gue
- Reflute proporana purifica (P(A]) chega no top term baixa pureza, pais ntene
- Rico no+ volatil contato com a fase liquida rica em 2A], o
refluto que purifica
Base do columa
- vaprizador: vaporiza a corrente de alimentaco ↳esse primeiro vapor are alance a top do
on entra em forma de vapor coluna e integralments condensadoe return
↳funcional come a practo para a columa refluto - a partic disso
- Residua (products de fundor: rico no-volatic todo a vapor que ascende entra am contato
com esse refluto descendente permitiondo
Tipos de Columas mai grau de pureca- agora a proxima
coluna de practor: sequencia de practors perturados vapor gerado vai poder ser condensado para
-vgoc borbulka i T.M. a refeutoe para obtenos de extrao
- Cada prato=estagio de equili
-Variaveis: quant.de practor, Base do columa beacumula
altura da columna -ten-se o liquido do refluxoeda alimental
o vapor bobulla a liquido ↳encontra-se or-composts volatins
promovendo una interoco - Referredor: evapora a liquido vapor ascendente
intima entre as a fases (T.M
nerse espace no tera T.M.
&ESTILAGEO CONTINUA
Dimensionamento de cotuna
0 principal parametro a sea dimensionado to seven analisms as sessies de retificit ees
n= de estagios de equilibro da columa, was ten gotamento com a sistemarts, paiscada una ten
outrow parametion que intenancian no it doestagio an objective
eda set de Retifican Hipoteses: consideranda que o refluto eo
Aplicando Balanco de Massa (B.M. upon apresentan vacies continentes a lon-
go do enviqueil: (n = cte e Un+1 = cte
Substituindo: v =L + s na ef 22.40
yn + 1
= EXm +1. To rearranjandoL+1
8Ye
&
Vn+1 = (n + B (6eral)
xay=x +*
22.38 · B 3
un+ 1 . yn+ 1 =Ln.xan + xxxp(pocomponente yn + 1 = -0.xn + 1.te.22.4222.39
prato qualquer 2p
+ 1 xy + 1
L
s= vazo de destilado que done said pelotope da Queme/s =r?r=vazo de reflux
colunce (fornecem essa informacies
↳ xs =pureza do produto final ↳ via relaco entre a vaco de liquido gure
so inversamente proporciondis retorna a columa - a vaco de destilado
Oque devemos determinar no projeto?
gn+ 1 = r.x + l · X0
Ln = vaz de reflexo r+ 1 r+ 1
Un+1= vaza de vapor m um estagia gualogues y - a X + b Coef. limear:
do retificatio
coef angular S ↳ posit
onde a
Econveniente a eq. obtida no B.M. (e
da reta reta intercepta
22.38e22.39) evidenciando a relacio da ↳ o eicoy
↓
composia de face vapor (yn+1) a call es pr plotar a reta precisanos do a ponto
tagio de equilibrio com a composia da fase
Lxn)
Linha de Opera da Retificati ⑧
yn + 1 =(n.xn + 1.t(e62.40)
Vn+1 Vn+ 1 ⑧
y
=a.x + b
dase de ezgotam =STAGIO DE ALIMENTACAO
Aplicando B.M.
Precisamor analisar a inferencia guve a concente
de alimentaof exerce sobie of funcionamento
do colunc esobie onde estagios de equilibri
Alimentacof"ado -
subrestrialto
Saturado
liguido gue ↳ -
saturado
todescendo Vapor - superaqueado
* Vapo
-m =Vm+ 1 + B Sua TOC influencia no projeto do columna
Lm.xm =Vm+ 1 ym+ 1 + 3x3 Feito a construct day linker de operact pes.M.
O que connector previamente:
28. Enriqueamento:yamti
= .xan+
r + 1
B=vazoo do produto de fundo
x3 = concentra do componente A no
L.0. Esgetamento: y +n + 1 =
L
· xan--. XAB
*As 2
-B L-B
Oque deveros determinar:Um+ e Lm
L.8.da Alimentaco: precisans considerar B.Me B.E.
on linka g
pois tea salon envelvido
Econveniente esceever a equa obti
do no B.M. relacionado ymto: com xm, ↳"no scan de esgotomento: retificaceo
F alimentaco
ym+ 1 =km.xm -by t ↳JesgetamentoL - B
Hipotezes: Lm e Vm+1 5 constantes entra - sai
F + L + v =c + r(e 22.48)
A L.0.no egotal representa o BM no f + (v - v =1 - 1)
ergotamento
so conseguimor determinar I ponto, Aplicando o B.E., multiplicase as concentes por
fazerng xn= Xs, assim: swar respectives entalpias:
yn + 1 =.xz
- .t =Ho + L 2 + Vi=L'Hn+Var
L - B
rearranjando
(L-L1.H=(vV)Hs + F. He (eg 22.solyn + 1 =(L
-B)
substituindo Ivvv = (c-L) - F ma 22.50
yn+1
= xx ponto(x, 3) -Lt = 12-l).Hv-F.Hu + F.HFL-L1.(He-Hul = He-Hv .F -> E! necessaria
F
i-L=
HEEIrHFTHTFPXpassto
pr vapor
Chamanos de f a quantidade de calor
necessaria or converter on mol de ali-
mentaem vapor saturado em value
latente de vaporizaco &Hupp.
Acionando a term na equaldo BM.
1.8. esgotamento:y.v' =('.x +3x5
1.8. enriquement y =(x
+bx
F +1 +r =1+v subtraindo y(vv) =x(- 1) - +8x)
&) +f · y(v
- V) =x(-1 - F.z=
-
+
z +1=1 +E
-
(EV(.y =x((2) - 2
Ev =2- 1 - 1 +V =9 - 1 VeLIdiffalde consaquis
& - regulagem do column
V- v =f(q- 1)eg22,52- Sobendo:VV =(q-1) e -1 =q+F
->Px A L.O.da alimentacto
Fzf swigh de fato saburns y
=
x -
25
8
- (q- 1)y =q.x - z7 *-
que el passa ma
q- 1
-> bxB
intersectentre:
& L.8. Alimentatio:Forma termina↳
*o vendiments massmuito, as send um vapor panty: (0,Z) y1
mais pure.
So in a validde vapor, maispurea term
①vando & a vazoo, ↓
rendiment
Analisando as possibilidades de alimentatio
· Lada tip toca em uma sea (enriqueciment on esgotamental
· Nomuda onede practor, was sin as condicesdo processo
Liquid subresfriada cas q>1 Liquida Saturado (b q =1
vapor
+puro (+ [A]) *
· No condensa over,
20 3 fica retideno master interactcan o
liquido liquide V.
[ · privilegia a enriqueci 1 · o Lda alimentatio1 · AlimentadaaTC abaixo a referto estoma
da tode vaporization
>
Mesena ToC
· ↓ · Nas ten interferencia da ratiode vguer> perde uma vazde vqua po L. tooentrena to da coluna a aliments
Mistura Parialmente vaporiza (c) 8q<1 var Saturado(a) 9 =0
· Almenta a vazade vapo
· Toda alimentatosobe
que valsubir. pila column, aumentando
· vape junta ovape, Ic/I ~ a variode vapor, poiso
1 · no promove um pro-
& > duto muitopuro
>
vapor superaquiido (es q <0 Analise quantitativa
· Vape into quente que vai g
=Hr-Ht be accords of estado da alimen
authora vaporizar a liquids
HV - HL tactemos:
do refertolevands a composto
9> 1 5=501. Liq. subrestriado HFCHL
q =1 F=50). Liq. Saturado HE =HL
1
+Volatil (A
⑤ 0<q<1 falim.parcialvapor Hr <H=<Hv
9 =0 Fvapor saturado HF =HV
>
q <0 F:vape superaquecido H => Hv
*a Maine rmaxsa of limites de funcionaments do sistema de columa
Inclinacada linkade acords can see
estado termico Raziode Reflux (r) ↑ r * N
Be acords to estado da alimentatio:
-
aa rateentre as vatiesdo contentes de liquids
-
a de destilado IL/po qure volta or column ·
* aa propostodo que volta retire to que sai
come afeta o m de Estagiosin *
- One min, depratos acouse do refluxmaximu
↳L > D =rmax - NE min. -
Ponto em que as 1.0. s sobrepam a diagonal
q>1
& beneficia a pureza,consign trabalhas aarmax
Como afeta o mde estaigneN? *
&to +fio entra a alimentato practor precisa
-
a reflux minions implica com of infinitepractos
&to quiente
- +prati precisa * Lp =rmin - Nas ->
esgotaenviqueci/ Ponto a que as 1.0. encostain ma L.E.
~ linha de alimenta sermin
=0,3 precisa plicas as reficto maidque↑
linha de opera,do enriqueeasevaloran conjunto aberto, que na per-....
-...
apaga essa parte da linba fence as sistema, notraballa classe valor
>
1.8. deesgotamento
messa parte form as
linha de equilibrio ~ Niangular -
nomin de practor
tovaziodevapor *---- M
to vazade liquido
+pratisno enrique
-> &
M rmin > Mmax >
so a columna joestaconstruida o mde estaign
N fixo, mas a possive corrigisa purez do
productofinal, alterando-se a tec da alimentati
LE. SEM mudanca de concavidade
Se a objective : ↑ T q ↑min
=
xb - y)
· Aumentar a pureza YA rendimento Y Mmin
+1 Xs - x)
- ammentar a eficiencia da retificatio, reduc x'ey' of positor de
Zinda o ugor circulando pela retifica intersectlinhag&aL.E.
&Alimenta+fria 9x1
· Reduce a puta GArendiments
- reduara eficiencia da retificant, an
L.E. COM mudanca de concavidade
mentando a valor circulando pela retificat
Xs
= ye
↳ Alimentaco quenteq
rmin +1
x'ey' of positor de
y) intersectlinhag /
a 1- tangente da LE
Exemplo:
· consider uma column or eficiencia de 60%
-
prcadia separatiosonecessavias Festagion
tearicos
- is de platoron bendejas terticas.7
↓ N= de = "reais:1 =11,7
0,6 banded
Metodo de McCabe. Thiele
Analise Quantitativa
-
pro calcula do it de estaigiosdo equilibrinecessarios
- consiste en estabeleces triangular a cada estaigne
de equilibr, ligands as linhas de operate
linhas de equilibri
!↑linha de equilibrialinha de operaci5
ma ratificatio I no esgotamento
poienmen todos of estagionatimgemo
equilibria devide a tempo de contato insufic
cente on so do mistuta
Nimero de EstaignesReais (Noobtide pelo calculapara discontar a mat idealidade que acontess
da eficienciaglobal (EG) ma vida real.
· No diagrama incontracos onde practis
Na =1 I expressa o questo sda andor Ideas, may atprecisamos considerar que
H so descious do equilibri mo estamos mum monder perfeito, assis
precisa considerar essa eficiencia global d
Eficiencia de Murphree Un =yin- yin+1 cluna
y,n- yin+1
mindica a condicialideal
y =eficiencia media pr todosas practor da una eficiencia de do practo
Eficiencia:EC =N= deEstagionideas
Global N= de Estaigisrealis
Exercicio 1
⑤ 1.8. Alimentatio:achar a positor
· pdefinir o If posts consideramos xm =0
->
O
y =7.xm - zzmyf=f q - 1 9 -1
18:0,72) y = =0.72 yx
= - 036 *
If ponto 0.5 - 1
i tragar a diagonal no diagrama x, y com
a linha de equilibris 2: ponto:encontrado tracondo una reta
2: Marcos a linka diagonal as valories de entre & 1fponto a ponto xx ou f
Xf,XB,X0
3: trocar as linkers de opera, c 1.8. Esgotamento:saberos as 3 limber
de operatose interceptan ma alimentation,
sados fornecidos: entijasaberos of a ponto da L.Oesgotar
9=0.5X1,7 =0,36 r =z =2,5
· tracer a meta da interseccodato enriques&
XAb =0.99 xA5
=0.02 mentalimentacatex
A:metanal B =agua
8/ a Ternas grafica class 3 linhas de operacies,
1,0- do equilibro
(L.Es
entiagora podemos takenonde estaigies
0.9
-
limba
1
*
0.8 2 & 9.1-comnecaam X Ina diagonal vai ateL.E.
0.72
0.7 ↑ horizontalmente
8,6 -
3
↑
4.2-Besce verticalment atea Co. In variate
8,5
- · a diagonala repete ateXs, chegando ate
&
0,4 -
u
a intersect da L.O. do endiquecommentia a
↑ 1
↑
2.8 da alimentacofar a triangulatea L.S
029- : 1 esgotamenta↑
· XB 7.3-Conta-se o mde intersecutedog triangular01-j XA,7 =0,56 8.94 come a LE n=de estagion↑ I I (, , , I 1 >
0.02
0 0,2 03 0.4 0,5 0.6 0.70.8 0.9 1.0
X
9.9-oprati da alimentacsaquele que engloba&
a limba &on a intersectiondas 3.1.0.
@ L.P. Retifical y = M · Xn +Xp
n+1 r+1 Assim term-se:a stagion ideas alimen
Encontrary a pontos ptracal metal takeno estagiode equilibri
· intersectcan enoy, fazendo xm=0
y =.8
+xs - y =1
=0.94 =0.27
n+1 n+1G,5 +1
Ponto 1: (0,0,27)
· Pontoa:io ponto XP sobe a diagonal