Destilação

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OPERAÇÕES UNITÁRIAS IIIOPERAÇÕES UNITÁRIAS III
Aula 03 (16/08/2016)Aula 03 (16/08/2016)
Destilação FlashDestilação Flash
Destilação FlashDestilação Flash
Operação de destilação em um simples estágio em que uma alimentação éOperação de destilação em um simples estágio em que uma alimentação é
parcialmente vaporizada, produzindo um vapor rico nos constituintes maisparcialmente vaporizada, produzindo um vapor rico nos constituintes mais
voláteis ou parcialmente condensada produzindo um líquido rico nosvoláteis ou parcialmente condensada produzindo um líquido rico nos
constituintes menos voláteis .constituintes menos voláteis .
OBSOBS: Em ambos os casos, é esperado que as correntes efluentes estejam em: Em ambos os casos, é esperado que as correntes efluentes estejam em
equilíbrio.equilíbrio.
OBSOBS: Ao menos que a volatilidade relativa seja muito alta, o grau de separação: Ao menos que a volatilidade relativa seja muito alta, o grau de separação
obtido é muito pobre.obtido é muito pobre.
Destilação Flash  –  Algumas aplicações
Em geral, a destilação flash é empregada como operação de
preparação/tratamento de correntes de processo.
Flash Isotérmico –  Equações Fundamentais
iii LxVy Fz  
 F  V   L
1 i x 1 i y1 i z 
i
i
i
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 y
 K  
T  L  T V  P  L   P V 
l v  f   LhVhQ Fh 
Suposição dos equilíbrios térmicos e mecânicos:
Balanço de massa global:
Balanço de massa por componente:
Frações molares (para cada corrente):
Relações de equilíbrio (para cada componente):
Balanço de energia:
Destilação Flash  –  Método Gráfico para misturas Binárias
Para misturas binárias o percentual de vaporização ou condensação pode ser
convenientemente determinado a partir de métodos gráficos.
iii LxVy Fz   F  V   L
  f  
 z 
 x
  f  
  f  
 y iii 


)1(
(linha de operação)
Onde:
 f - fração vaporizada (V/F)
( I )
O método gráfico para se obter a composição das correntes de saída como função
de  f  consiste na determinação da interseção da linha de operação com a curva de
equilíbrio.
Procedimento:
Partindo da equação do balanço de massa para um componente i   e eliminando L,
podemos deduzir as equações para a determinação das concentrações no equilíbrio:
Flash Isotérmico Multicomponente  –  Método de Rachford and Rice
iii LxVy Fz  
 F  V   L
i
i
i
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iii xV  F Vy Fz  )(  iii x
 F 
V 
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V 
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 F 
V 
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iii x  f    fy z  )1( 
iiii x  f   x  fK  z  )1(  )1(1 
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i
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 K   f  
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
i
ii
i
 K   f  
 z  K 
 y
Sabendo que, , podemos considerar que:
Flash Isotérmico Multicomponente  –  Método de Rachford and Rice
1 i x 1 i y
0)(
1
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Logo,
0
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ii
 K   f  
 K  z 
Eq. de Rachford-Rice
 Aplicação do Método de Newton na resolução da equação de Rachford-Rice:
Flash Isotérmico Multicomponente  –  Método de Rachford and Rice


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 
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

c
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ii
 K   f  
 K  z 
 F 
1 )1(1
)1(
O método de Newton calcula a melhor raiz para a função usando a última estimativa
e a razão da função e sua derivada calculadas com a ultima estimativa:
 
 k 
k 
k k 
  f   F 
  f   F 
  f    f  
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1 
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1
2
2
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)]1(1[
)1(
OBS: O procedimento da forma apresentada neste texto, só deve ser empregado
para casos em que os coeficientes de distribuição (K) podem ser considerados
independentes da composição.
De forma análoga, poderíamos pensar em uma configuração que concentre os
componentes pesados na corrente de fundo.
Seção de Esgotamento
Operações em multiestágios
Coluna de destilação
Combinando as idéias anteriores.....
Uma coluna de destilação é dividida
em duas seções:
Retificação (acima do prato de
alimentação)
Esgotamento (abaixo do prato de
alimentação)
OBS: Os estágios localizados na seção de retificação aumentam a pureza do
produto de topo. Os estágios localizados na seção de esgotamento aumentam a
recuperação das frações leves no destilado.