Destilao Mtodo de Ponchon Savarit

ConceitosOs clculos de destilao tambm podem ser executados graficamente pelo diagrama entalpia-concentrao (Hx). Esta operao chamada de Mtodo Ponchon-Savarit. De uma maneira geral a utilizao do diagrama de Hx mais geral que o mtodo de McCabe-Thiele, pois leva conta os efeitos trmicos.

Diagrama Entalpico H-x(y)

Diagrama Entlpico H-x(y)

Diagrama Entlpico H-x(y)

Anlise no Diagrama T-x(y)Em um diagrama de Hx, pode-se observar que as linhas referente ao ponto de orvalho e ponto de bolha so retas e paralelas, sendo assim o transbordamento de equimolar uma boa suposio.

Os pontos para a alimentao e produtos de topo e base pode ser localizado no diagrama Hx semelhante ao mtodo MacCabe thiele. Se os produtos so lquidos saturados, como o caso para condensador total sem sub-resfriamento e para um reboiler parcial, este ponto estar sob a curva de ponto de bolha no diagrama Hx. Consideraes:Calores latentes iguais;Diferenas nos calores sensveis negligenciadas;Escoamento molar constante em cada seo da coluna;

Balano de entalpia global O balano de entalpia, no estado estacionrio, para uma coluna de destilao dado por:

(01)

Para um processo adiabtico, a alimentao e os produtos de topo e base sero colineares em um diagrama Hx. Assim, til redefinir nosso sistema de destilao para um processo adiabtico, considerando o condensador e reboiler dentro do limite de sistema. Reorganizando a equao 01 temos:

(02)

Balano de entalpia global(03)(04)O balano de entalpia, com estas definies ficam: Ento ns podemos definir:(05)

Balano de entalpia globalDepois destas modificaes, para um sistema abiabtico, s haver uma linha que represente o ponto de alimentao F, os pontos (xD, hDp) e (xB, hBp). Esta linha representa o balano do sistema entlpico, e chamado de linha de entalpia global.

Relembrando: para uma dada separao o reboiler e o condensador sero independentes. Assim, deve-se escolher um ponto (condensador) e ento, atravs deste, construir uma reta, passando pelo ponto de alimento, e determinar o outro (reboiler). A taxa de refluxo dada por:(06)

Balano de entalpia globalOnde hD (hBp)representa a entalpia do produto de topo, Hy1 (hf) a entalpia do vapor entrando no condensador, e hDp o ajuste da entalpia para o produto de topo. Assim conhecendo-se a composio e temperatura pode-se obter a hD e Hy1, e pela razo de refluxo determina-se hDp. A linha de entalpia mdia pode ser obtido de hDp atravs do ponto de alimentao. A interseo com xB dar hBp.

(06)

Balano de entalpia globalNo procedimento de McCabe-Thiele, so construdas curvas operacionais que representam os equilbrios de componente ao longo da coluna assim como possvel relacionar a composio da fase lquida com a composio do vapor. Estes, atravs do estgio de equilbrio, que representa as relaes entre as duas fases, pode-se obter a composio do lquido em uma fase com o vapor que deixa a fase.Um procedimento similar pode ser obtido em um diagrama Hx, exceto no instante do uso do balano dos componentes, onde ser usado o balano de entalpia. Os dados de equilbrio so representados pelas tie lines no diagrama Hx.

Balano de entalpia globalAs linhas operacionais so obtidas pelo balano entlpico nas sees de retificao e esgotamento. Esta ser obtida conectando-se o ponto que representa o primeiro estgio (com coordenadas xn, hn) com o ponto que representa o ajuste entlpico para o final da coluna. Cruzar o ponto da linha de vapor saturado no diagrama a Hx ao ponto correspondente do vapor que deixa o estgio ( coordenada yn+1, Hn+1).

Procedimento: Obter o diagrama composio entalpiaMarque no diagrama de entalpia os pontos correspondentes a alimentao F, e composies de base e topo B e D.Use a entalpia relacionada ao produto de topo e a taxa de refluxo para encontrar o ajuste da entalpia no topo. Plote atravs do ponto D` uma linha vertical com o ponto D.Construa a linha de entalpia global do ponto D' atravs do ponto da alimentao at o ponto B'. Plote o ponto V1. Para um condensador total. A composio que entra no condensador a mesma que o produto de topo. Este ponto estar verticalmente acima do ponto D na curva de vapor saturado. Siga a tie line do ponto V1 at a curva de lquido saturado. Esta interseo ser o ponto L1 . Construa a linha de operao conectando os pontos D' e L1. A interseo da linha de operao com a curva de vapor saturado ser o ponto V2 . Repita as duas etapas anteriores at que um dos pontos V ou L esteja esquerda da linha de entalpia total (alimentao). Uma vez que cruzada, construa as linhas operacionais usando os pontos Li e B '. Quando xi for menor do que xB , a operao estar terminada.O nmero de estgios pode ser obtido somando-se os nmeros de tringulos formados.

ExemploUma mistura contendo 40% molar de n-hexane e 60% molar de n-octano alimentada em uma coluna de destilao. Uma taxa de refluxo de 1.2 e mantida constante. O produto de topo deve conter 95% de hexano e a base de 90% de n-octano. Encontre o nmero de estgios tericos e o estgio de alimentao. Assuma que um condensador total deva ser utilizado. A coluna opera a 1 atm.

1o Passo: Obteno dos dados de equilbrio.

Com estas informaes podemos traar o diagrama de equilbrio Passo 2: Assinale os pontos de alimentao e dos produtos de topo e base. Todas estas linhas representam linhas de lquido saturado, B a xB=0.1, F a xF=0.4, e D a xD=0.95.

Passo 3: Pelos dados do diagrama de equilbrio encontre a a entalpia para, hD=3050 cal/gmol. Como um condensador total usado, o vapor conduzido ao topo deve ter uma concentra o de y1=0,95.

Conseqentemente HD=10800. Este valor, e a taxa de refluxo, podem ser usados para encontrar a coordenad a da entalpia para o ponto D' e, assim, HDp.

Portanto, HDp=20100. O ponto D' no diagrama Hx pode ser encontrado (0,95, 20100).

Passo 4: A linha de entalpia completa pode ser obtida partindo-se de D', atravs de F at interceptar x=0,1 e assim obter B' Passo 5: Como o condensador total, o ponto V1 ser a linha de vapor saturado quando x=xD.

Passo 6: Seguindo, a partir do ponto V1, identifica-se a tie line que passa por este ponto e sua interseo com a curva de lquido saturado. A interseo o ponto L1 (liquido no estgio 1). Se a tie line no est disponvel, ela pode ser obtida atravs de um diagrama xy.

Passo 6: Seguindo, a partir do ponto V1, identifica-se a tie line que passa por este ponto e sua interseo com a curva de lquido saturado. A interseo o ponto L1 (liquido no estgio 1). Se a tie line no est disponvel, ela pode ser obtida atravs de um diagrama xy.

Passo 7: Construa a linha de operao unindo o ponto L1 a D. Esta interseo com a curva de vapor saturado ser o ponto V2 Passo 8: Continue a construo, alternando entre as tie lines e as linhas de operao at que um ponto ultrapasse a esquerda da reta de entalpia global, neste caso o ponto L3

Uma vez que a linha de entalpia cruzada, continue a construo, mas as linhas de operao agora devem partir de B e no mais de D. Continue construindo at encontrar o ponto L5 o qual deve ser aproximadamente o ponto xB

Conseqentemente teremos 5 estgios ideais necessrios para efetuar esta separao com um reboiler parcial teremos 4 estgios. O prato timo de alimentao ser o de nmero 3

DFBHDp=20100V1DPASSO A PASSO

DFBHDp=20100V1DPASSO A PASSO

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