Aula 9 - Destilação

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Destilação
Profa. Gabriela Feltre
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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
Departamento de Agroindústria, Alimentos e Nutrição
LAN 2662 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS NO PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS II
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Roteiro da Aula:
 Princípios da destilação;
 Equipamentos da destilação;
 Destilação Flash ou de único estágio;
 Destilação fracionada ou de múltiplos estágios;
 Projetos de número de pratos (Método McCabe-Thiele).
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Princípios e 
equipamentos
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Destilação
Vapor
Líquido
rico no componente
mais volátil
rico no componente
menos volátil
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R
Alimentação
• Separação de substância baseado na volatilidade dos compostos
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Classificação
Quanto ao número de componentes da mistura:
• binária – Mistura é composta por 2 componentes.
Exemplo: mistura de água e álcool
multicomponente – Mistura composta por 3 ou mais componentes.
• Exemplo: Petróleo
Quanto ao número de estágios:
• único estágio – Destilação flash
• múltiplos estágios
Quanto ao modo de operação:
• operação em batelada
• operação contínua
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Classificação
Classificação pelo tipo de mistura: 
• destilação simples aquela baseada nas diferenças de volatilidade 
relativa dos componentes. Alguns autores designam "simples" a 
destilação que se baseia apenas em fornecimento/retirada de energia 
[uso de agente energético de separação]
• destilação complexa a que utiliza recursos adicionais, além dos 
citados na "simples", tais como: adição de agentes mássicos de 
separação (solventes, por exemplo), alteração de pressão de operação 
em regiões da coluna, uso de reagentes e catalisadores para provocar 
reação (destilação reativa). 
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Esquema de um destilador
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Destilação contínua Produção de etanol
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Destilação em batelada
Produção de cachaça
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Destilação multicomponentes
Refino do petróleo
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Coluna de Recheio
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Coluna de Pratos
 
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Coluna de Pratos
 
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Destilação Flash
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Destilação Flash ou único estágio
• Sistema Líquido-Vapor entram em contato, atingem o equilíbrio e se 
separam;
•Transferência de massa entre as duas fases;
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Destilação Flash ou único estágio
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Destilação 
fracionada
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Destilação Fracionada ou Múltiplos estágios
• Vários estágios;
• Vapor e líquido passam por cada estágio em
contracorrente;
• Estágios dispostos em uma coluna verticalmente;
• Líquido – flui para baixo;
• Vapor – borbulha para cima;
• Contagem dos pratos – de cima para baixo
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Destilação Fracionada ou Múltiplos estágios
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Destilação Fracionada ou Múltiplos estágios
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Destilação Fracionada
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Seção de enriquecimento ou retificação
Seção de esgotamento
Destilação Fracionada ou Múltiplos estágios
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Projetos
McCabe-Thiele
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Projeto de Colunas de Destilação
• escolha do tipo de prato e dimensões do mesmo;
• distância entre dois pratos;
• avaliação da perda de pressão em cada estágio e das vazões máximas
e mínimas adequadas para o tipo de prato escolhido; 
• determinação do número total (real) de estágios (ou de pratos);
• localização do prato de alimentação;
• fixação dos parâmetros de operação, tais como, taxa de refluxo, vazões
e concentrações dos diversos fluxos.
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Simplificações 
• componentes da mistura possuem calores latentes molares iguais (para 
cada 1 mol de fase vapor que condensa, um mol de fase líquida evapora, 
e assim, as vazões molares se mantém constantes na seção de 
esgotamento e de enriquecimento da coluna);
• não ocorrem perdas de calor pela parede;
• não há formação de calor de mistura; 
• não há alteração do calor específico e latente dos componentes com a 
variação da temperatura ao longo da coluna;
Desprezamos o balanço de Energia!
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Projeto de Colunas de Destilação
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Projeto de Colunas de Destilação
 Curva de equilíbrio
Pratos e estágios em equilíbrio
Linha de operação
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Balanço Geral
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Balanço Global
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Balanço Global
Os balanços serão feitos sempre em 
relação ao componente mais volátil
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Seção de 
Enriquecimento
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Seção de Enriquecimento ou Retificação
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Razão de Refluxo
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Seção de Enriquecimento ou Retificação
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Seção de Enriquecimento ou Retificação
Taxa de refluxo: razão do líquido que entra na
coluna em relação ao destilado.
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D
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Seção de Enriquecimento ou Retificação
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Seção de Enriquecimento ou Retificação
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Seção de 
Alimentação
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Seção de Alimentação
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Seção de Alimentação
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Seção de Alimentação – Parâmetro q
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Seção de Alimentação
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Seção de Alimentação
Linha de operação para 
líquido saturado
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Seção de 
Esgotamento
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Seção de Esgotamento
D
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Seção de Esgotamento
D
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Seção de Esgotamento
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Exercício 1
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Exercício 1. Uma coluna que deve destilar uma mistura metanol-água 36%. O
produto final deve ter o teor de metanol de 94% e o produto de fundo apenas 2%.
Para cada mol de alimentação 0,5 mol permanece na fase líquida dentro da coluna.
A razão de refluxo é 2,5.
a) Calcule o número mínimo de pratos para se ter uma separação.
b) Qual é o número de prato necessário? E em qual prato deverá ser a
alimentação?
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xB xF xD
51
xB xF xD
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xB xF xD
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Valores de q
Seção de Alimentação
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Parâmetro q
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o
Parâmetro q
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Razão de Refluxo
Seção de Enriquecimento
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Razão de Refluxo
REFLUXO TOTAL:
Se r é total, D = 0
Número de pratos = mínimo.
As linhas de operação se encontram na linha de 
45°.
Não há produto D sendo produzido. Não é viável.
D
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Razão de Refluxo
REFLUXO MÍNIMO:
Se r é mínimo, D é máximo
Maior quantidade possível de D.
As linhas de operação em cima da linha de 
equilíbrio.
Número de pratos = máximo – altura da 
coluna infinita. Não é viável.
D
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Razão mínima de Refluxo
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Exercício 2
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Exercício 2. Uma coluna de destilação é alimentada com 100 kg-mol/h de uma
mistura METANOL(1)-ÁGUA(2) e que x1F=0,4 e x1D=0,8, x1B = 0,038, calcule:
a) Razão mínima de refluxo quando a alimentação for um vapor saturado.
b) Razão mínima de refluxo quando a alimentação for um líquido saturado.
c) O número ideal de pratos quando Razão de Refluxo for igual a 1,5 e
alimentação for um vapor saturado.
x1F=0,4
x1D=0,8
x1B = 0,038
F = vapor saturado – q = 0
F = líquido saturado – q = 1
62
xB
xF xD
Número mínimo 
de pratos
63
xB
xF xD
q = 0
vapor saturado
x1D
Rmín + 1
Refluxo mínimo 
quando q = 0
64
x1D
Rmín+1
= 0,36
Rmín = 1,22
0,36 ∗ Rmín + 0,36 = 0,8
a) Razão mínima de refluxo quando a alimentação for um vapor saturado.
65
xB
xF xD
q = 1
Líquido saturado
x1D
Rmín + 1
Refluxo mínimo 
quando q = 1
66
x1D
Rmín+1
= 0,66
Rmín = 0,21
Razão mínima de refluxo quando a alimentação for um líquido saturado.
0,66 ∗ Rmín + 0,66 = 0,8
67
xB
xF xD
Número ideal de 
pratos quando 
R = 1,5
68
xB
xF xD
Número ideal de 
pratos quando 
R = 1,5
69
6 𝑝𝑟𝑎𝑡𝑜𝑠
𝐴 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑒𝑣𝑒 𝑠𝑒𝑟 𝑛𝑜 4° 𝑝𝑟𝑎𝑡𝑜.
O número ideal de pratos quando Razão de Refluxo for igual a 1,5 e alimentação
for um vapor saturado.