aula 3 - destilação

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DestilaoPrincpio da separao: diferena nos pontos de ebulio Separao baseada no equilbrio Lquido-Vapor.Calor Mistura lquida Equilbrio: Fase lquida Fase vapor A composio das duas fases diferente yA + yB Ex.: Mistura binria A + B xA + xB

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Destilao SimplesPara lquidos que possuem uma diferena no ponto de ebulio maior do que cerca de 80 C . um mtodo rpido e deve ser usado sempre que possvel - uma tcnica fcil e, se respeitado seus limites, eficaz.

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Alambiques para destilar bebidas

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Destilao IndustrialNa maioria dos casos um processo contnuo. Grandes colunas cilndricas verticais conhecidas: "torres de destilao ou fracionamento" ou "colunas de destilao" Dimetro: 65 cm - 6 metros Altura: 6 - 60 metros ou mais.

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Destilao FlashO caso mais simples de uma separao por destilao a Destilao Flash. Normalmente, a corrente de alimentao (lquido) aquecida em um trocador de calor, passando depois por um flash adiabtico (despressurizao rpida) que d origem a duas correntes saturadas, uma de lquido e outra de vapor, em equilbrio. O tanque flash permite facilmente a separao e remoo das duas fases.

Destilao Flash s permite um grau de separao razovel se a diferena de volatilidade entre os dois compostos a separar (A e B) for elevada.5

Destilao fracionadaTipo de destilao mais utilizado nas indstrias de grande porte. Realizada nas colunas de destilao Gerao de diferentes regies de equilbrio lquido-vapor, levando a sucessivas microdestilaes simples Possibilidade de separao vrias fraes em uma mesma colunaColunas De pratos (ou bandejas) Perfurados Com borbulhadores Valvulados6

Com recheio Randmico Estruturado

Coluna de pratos:Perfurados

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Coluna de pratos:Com borbulhadores

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Coluna de pratos:Valvulados

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Coluna com recheio:Recheios randmicos Recheios estruturados

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Coluna De pratos Contatos em estgios Com recheio Contato contnuo

Recheio X Pratos O recheio prov contato lquido-vapor mais eficiente do que os pratos; A eficincia da separao com recheio maior para mesma altura de coluna; Colunas de recheio so mais baratas do que as de pratos. Em compensao as perdas de carga nas colunas de recheio so maiores do que as observadas em colunas de pratos.11

O processo de destilao, em linhas gerais, funciona como esquematizado na figura:

A zona acima da alimentao designa-se por zona de retificao, enquanto que a zona abaixo se designa por zona de esgotamento.

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Dimensionamento do nmero de pratos

Existem diferentes mtodos... Mtodo de MCCABE-THIELE Para misturas binrias

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R = L/D

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Exemplo Destilao fracionada usada nas refinarias de petrleo para separar o leo cru em diferentes substncias (ou fraes) teis tendo hidrocarbonetos de diferentes pontos de ebulio. As fraes de leo cru com maior ponto de ebulio: Tem maior peso molecular So mais escuros So mais viscosos So mais difceis de se iniciar a combusto

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A destilao fracionada tambm usada na separao do ar, produzindo oxignio lquido, nitrognio lquido e argnio de alta pureza.

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Misturas azeotrpicasSo misturas, mas que se comportam como uma substncia pura no sentido de ebulio. Ou seja, os componentes j no podem mais ser separados pela diferena de ponto de ebulio. Ex.: O lcool pode ser separado da gua at que se atinja uma concentrao de 95,57% v/v (lcool hidratado), acima desta concentrao se estabelece uma mistura azeotrpica. Para contornar este problema pode-se acrescentar um terceiro componente, como o ciclohexano, o que altera a condio do sistema e o lcool pode ento ser separado por destilao dando origem ao lcool anidro.17

Problemas que podem ocorres nos pratos das colunas Problema de arraste: O vapor arrasta gotculas de lquido do prato inferior para o prato superior, causando a contaminao deste ltimo com compostos mais pesados. O arraste pode ser provocado pelo aumento da vazo de vapor (m3/s), que por sua vez pode ser decorrente da diminuio da presso. Problema de pulsao: Este fenmeno ocorre quando o vapor, que ascende do prato inferior para o superior, no tem presso suficiente para vencer continuamente a perda de carga do prato em questo. O vapor, ento, cessa temporariamente sua passagem pela bandeja e, quando a sua presso volta a ser restabelecida, vence a perda de carga de forma brusca e novamente perde a presso. O fenmeno descrito a formao de pulsos de presso.18

Problemas que podem ocorres nos pratos das colunas Problema de vazamento de lquido: o fenmeno da passagem de lquido da bandeja superior para inferior, atravs dos orifcios dos dispositivos existentes no prato destinados a passagem do vapor. Isto acontece quando a vazo de vapor baixa e a vazo de lquido excessivamente alta. Problema de inundao: Ocorre quando o nvel do lquido do tubo de retorno atinge o prato superior. Pode ocorrer em regies localizadas, ou, caso o problema no seja solucionado em tempo em uma das sees e at mesmo na torre como um todo.

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