Destilação Azeo

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Destilação azeotrópica
Cálculos envolvidos
Lara, Laura, Luiza, Matheus e Taina
Introdução
O vinho que vem da fermentação possui 7º a 10°GL (% em volume) de álcool.
Já os sólidos são
representados por
bagacilhos, leveduras e
bactérias, açúcares não
fermentescíveis, sais
minerais, matérias
albuminóides entre
outros.
Dentro dos líquidos
encontra água com
teores de 89% a 93%,
glicerol, álcoois
homólogos superiores,
furfural, aldeído acético,
ácidos succínico e
acético.
E os gasosos são
principalmente pelo CO2
e SO2.
Destilação Azeotropica
Processos de amplo emprego industrial e relacionados, principalmente, com a
desidratação do etanol hidratado para a produção de etanol anidro.
Destilação azeotrópica: uma mistura líquida contendo azeótropo pode ser
separada em seus constituintes originais pela adição de um terceiro
componente denominado agente de arraste ou aditivo. 
A função desse agente de arraste é alterar a volatilidade relativa dos
componentes da mistura original, de tal forma a “quebrar” o ponto azeotrópico e
assim permitir a sua separação.
Destilação Azeotropica
As misturas azeotrópicas podem
ter um ponto de ebulição mínimo
e máximo. No azeotrópo mínimo
as espécies se repelem, no
azeótropo máximo as especies se
atraem.
Escolha do equipamento
A utilização do vapor direto requer um número maior de pratos, porém é um
processo mais barato que a utilização de um reboiler para a geração do vapor e
dispensa os custos com limpeza
Os pratos perfurados são os mais baratos,
mas também os menos eficientes
Para melhorar o desempenho em relação
aos pratos perfurados, utilizam-se os
chamados borbulhadores
No caso de pratos com válvulas cuja
abertura é regulada pelo escoamento de
vapor .
Escolha do equipamento
Escolha do equipamento
No Brasil, ainda existem muitas usinas utilizando a desidratação por destilação
azeotrópica e extrativa apenas porque é um processo tradicional
Porém, as novas destilarias estão adotando o processo por peneiras moleculares por
apresentarem vantagens que compensam seu elevado custo. 
Etapas da coluna
O processo de destilação empregado é composto por cinco
colunas denominadas de: “A”, “A1”, “D”, “B” e “B1”. As colunas
“A”, “A1” e D são conhecidas como conjunto de epuração,
enquanto as colunas B e B1 formam o conjunto de
retificação. E também temos as colunas denominadas "C" e
"P". A coluna "C" é a coluna de desidratação e a coluna "P" é
a coluna de recuperação do desidratante.
COLUNA A/A1 – EPURAÇÃO
A EPURAÇÃO do vinho, fase que consiste na purificação do
mesmo, com a eliminação parcial das impurezas de cabeça,
como aldeídos e ésteres. Esta operação é realizada em “A1” -
coluna de epuração -, de onde resultam o vinho epurado e
uma fração denominada de álcool bruto, de segunda ou de
cabeça.
vinho
vinhaça
vapor
flegma
etanol
bruto
O produto principal da retificação é o álcool
hidratado ou retificado, mistura hidroalcoólica
de elevada pureza!
COLUNA B/B1 – RETIFICAÇÃO
As impurezas que acompanham o álcool no flegma são
álcoois homólogos superiores, aldeídos, ésteres, ácidos,
etc. Para a obtenção de um álcool tanto quanto possível
puro, livre destas substâncias indesejáveis, o flegma é
submetido a uma destilação especial, denominada
retificação, efetuada em uma coluna retificadora - B/B1 -,
onde uma complexa operação de purificação e
concentração é realizada,
flegmaça
flegma óleo fúsel
alcool
hidratado
COLUNA C - DESIDRATAÇÃO DO ÁLCOOL
No processo de desidratação com uso de
arrastadores introduz-se uma terceira substância
capaz de formar mistura azeotrópica com a água
e o etanol, de ponto de ebulição inferior ao da
mistura azeotrópica binária. 
I. Para separar álcool de alta pureza (álcool
anidro) adiciona-se ciclo-hexano, gerando um
azeótropo ternário com o álcool e a água.
II. No topo da coluna ainda sai 18,5% de etanol, e
visando recuperar parte do desidratante para
reutilizá-lo, a fração do topo é condensada e
separada.
COLUNA P - RECUPERAÇÃO DO DESIDRATANTE
(CICLO-HEZANO) E DO ETANOL
etanol
anidro
pr
od
ut
o 
de
fu
nd
o
etanol
hidratado
DADOS DA COLUNA
800.000 L/dia
8,0 °GL
vapor com pressão de 0,7 Kgf/ cm2
Água de refrigeração com 30 °C
Produção:
DADOS DA COLUNA
Vazão 400.000 kg/h
Temperatura: 90 ºC 
 Teor alcoólico : 6,42 % 
Vinho:
Vazão mássica do vapor: 62.781,8
kg/h
Temperatura do vapor: 115 ºC
Vapor direto:
Vazão: 402.672 kg/h
Teor alcoólico: 0,025%
Vinhaça:
Vazão mássica: 59.819,3 kg/h
Teor álcoólico: 42,5 %
Flegma:
DADOS DA COLUNA
Vazão mássica: 59.819,3 kg/h
Teor álcoólico: 42,5 %
Flegma:
Vazão mássica: 59.631,12 kg/h
Teor álcoólico: 96 %
Álcool hidratado:
DADOS DA COLUNA
Vazão mássica: 33.333,33 kg/h
Teor álcoólico: 99,5 %
Álcool anidro:
Benzeno
Vazão mássica: 59.631,12 kg/h
Teor álcoólico: 96 %
Álcool hidratado:
Número teórico
Pode ser obtido através de
diversos métodos como Lewis-
Sorel, McCabe-Thiele,
Ponchon-Svarit e Fenske.
Número real
Calculado a partir do número teórico,
dependendo de uma série de fatores
associados com o sistema processado,
a operação, o equipamento e o projeto.
Cálculo do número de
pratos
Medida do afastamento das condições de
equilíbrio entre as fases líquida e gasosa, uma vez
que essas não são alcançadas a cada andar.
Eficiência global
O método de Ponchon-Savarit
foi escolhido para definição do
número de etapas ideais da
coluna de destilação por ser
um método que considera as
vazões molares não
constantes.
Primeiro é necessário realizar
o balanço de energia global:
Etapas ideais
Em termos de entalpias
ajustadas teremos: 
Expressão geral para
balanço de energia na
secção de retificação:
Retificação
Balanço de massa: Balanço de energia:
Esgotamento
Rearranjando balanço de massa + energia:
Razão de ebulição:
Esgotamento
Expressão geral para balanço de
energia na secção de esgotamento:
Qualidade da alimentação
Relaciona as entalpias do vapor (Hv) e do
liquido (Hl) saturado e da alimentação(Hf)
Alimentação
Isolando o termo da entalpia da alimentação,
temos:
Essa eq. será usada para analisar a representação do estado
fisico da alimentação num gráfico de entalpia x composição
Alimentação
Mistura líquido-vapor saturados: (0<q<1)
Para 0<q<1, temos: 
A corrente estará
entre o ponto de
orvalho e o ponto
de bolha
Linha verde: linha de
operação do BGE 
Linhas azuis: linhas de uniao 
Linhas vermelhas: linhas de
opeação em cada estágio
Refluxo mínimo e total
Es
go
ta
m
en
to
Ebulidor
Re
tif
ic
aç
ão
Condensador
Retificação
Esgotamento
A linha de operação do BGE coincide com a
linha de união que passa pelo ponto F
Refluxo mínimo (Rmin)
Estimativa de Rmin:
Onde Hd' é substituído por Hdmin', correspondente ao ponto
∆Dmin
Todas as correntes de passagem de liquido e
vapor são saturadas e possuem composições
iguais (xi=yi):
Refluxo total 
Num diagrama de composição x, y as linhas de
retificação e esgotamento coincidem com a
linha de 45º (linha de referência);
As linhas de operações necessariamente serão
verticais pois garantem a mesma composição;
Essas linhas fornecem o número mínimo de
estágios de equilíbrio;
Correntes de passagem: X2 -> Y3; X3 -> Y4. 
 Correntes em equilíbrio: X1 -> Y1; X2 -> Y2.
McCabe-Thiele considera
que o líquido que preenche
um prato e o vapor que
coexiste com esse líquido
estão em equilíbrio.
Linha operatória: relação
entre a composição do gás,
Yn+1, e a do líquido, Xn, em
qualquer secção da coluna:
Pratos reais
Desenhar a linha operatória
e a curva de equilíbrio num
diagrama XY. 
Para a construção do andar
1 (topo), começa por um
balanço molar do
componente A entre o topo
e o andar 1 da mesma forma
que se fez anteriormente
para determinar a equação
da linha operatória. 
Ponto de
azeotropia
Composição das vazões
considerando o entrainer
(benzeno)
Mapa de curvas residuais
Temperatura dos
azeótropos:
AZ1- 78,2 °C
AZ2- 67,7 °C
AZ3- 69,3 °C
AZ4- 64,69°C
Obrigada pela atenção!
(N.d.). Uniube.Br. from
https://repositorio.uniube.br/bitstream/123456789/431/1/T
CC%20-%20Felipe%20Alves%20dos%20Santos.pdf(N.d.-b). Unb.Br. from
https://bdm.unb.br/bitstream/10483/17776/1/2016_Angelo_D
eborah_Isabella_Joanna_tcc.pdf
(N.d.-c). Usp.Br. from
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/391132/mod_resou
rce/content/1/Destila%C3%A7%C3%A3o%202015.pdf
Referências: