Coco Simulator

Escola Superior de Administração Marketing e Comunicação               ESAMC

Coco Simulator (ChemSep)

Simulações de destilação de misturas em processos flash e retificação

Alexandre Venturini Carrara

Leonardo Sia

Carlos Eduardo

Vitor Santos

Campinas, 11 de maio de 2016.

Sumário

1 – Resumo

2 – Introdução

3 – Desenvolvimento

4 – Conclusão

5 - Referências

1 - Resumo

“ A Destilação é uma das muitas operações de separação utilizada quer a nível laboratorial quer industrial, para purificar as correntes do Processo (Matérias Primas ou Produtos).

A separação por destilação só é possível se os diferentes componentes da mistura a separar tiverem volatilidades diferentes, ou seja, pontos de ebulição diferentes. Estas diferenças estão necessariamente relacionadas com diferenças nas forças intermoleculares de cada componente, dependentes das respectivas estruturas moleculares, o que conduz a pressões de vapor diferentes para os vários componentes da mistura. A Pressão de Vapor de um líquido a uma dada temperatura é a pressão na situação de equilíbrio (quando o número de moléculas que deixam o líquido é igual ao das que retornam), exercida pelas moléculas que passam através da superfície livre. Diz-se que um líquido entra em ebulição quando a sua pressão de vapor iguala a pressão ambiente. Os líquidos com pressões de vapor elevadas entram em ebulição a temperaturas mais baixas (para uma dada pressão total). Diz-se, por isso, que são mais voláteis. ”    

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Com o programa de simulação COCO Simulator, nós podemos fazer diversas simulações, obtendo resultados satisfatórios para experimentos e possíveis futuras implantações e controle dos processos industriais, nesse caso, o estudo foi feito através de uma destilação flash com duas misturas distintas e uma destilação retificada com a mesma mistura na alimentação, somente mudando os parâmetros.

2 - Introdução

“ Podemos definir os dois processos utilizados nessa simulação em destilação Flash e destilação Retificada. A destilação súbita ou instantânea (flash) é uma operação de separação contínua de um andar de equilíbrio onde uma mistura líquida de dois ou mais componentes é parcialmente vaporizada através da passagem por uma válvula de expansão (de volume interno muito pequeno). É o processo de destilação em continuo mais simples, ocorre num único andar, com formação de uma fase vapor em equilíbrio com um líquido fi partir da corrente de alimentação (feed). As quedas de temperatura e de pressão da corrente de alimentação na passagem através da válvula podem ser ajustadas para a vaporização da alimentação originar o vapor de composição desejada. O vapor e o líquido em equilíbrio formados são posteriormente separados.

Já a destilação retificada, que é uma das mais utilizadas, a separação é efetuada numa sucessão de andares de equilíbrio, nos quais ambas as fases entram em contato, se misturam, transferem energia e massa e saem, teoricamente, em equilíbrio.

Os andares de equilíbrio devem garantir um contato íntimo entre ambas as fases, proporcionando uma grande interface entre elas, de modo a promover uma eficiente transferência de massa. O tempo de residência da mistura liquido-vapor em cada andar deve ser adequado, para garantir que o equilíbrio seja atingido”. (Azevedo e Alves (2009)).

3 - Desenvolvimento

Através do programa de apoio COCO Simulator, fizemos os quatro experimentos que foi pedido e iremos mostrar o passo a passo com fotos e explicações, mostrando como fazer e uma breve discussão e análise de resultados, através de dados e gráficos.

Procedimento Flash

1.  Após escolhermos os componentes da mistura, que no primeiro caso foi uma mistura equimolar de Pentano e Propano e a segunda de Butano e Octano, deverá selecionar o tipo de destilação a ser feito, nesse caso é a Flash.

1. – Logo após o passo 1 ser feito, deveremos especificar algumas propriedades de modelos termodinâmicos do sistema, nesse caso utilizamos da seguinte forma para os dois experimentos:

 [pic 1]

1. – Após determinarmos as propriedades termodinâmicas do sistema, é necessário colocar os dados da alimentação do sistema, no caso o Feed, novamente, em ambos os modelos, foi programado da seguinte forma: [pic 2] 

Podemos notar, que foi pedido para especificar T,p e frações molares dos componentes em uma vazão molar de 1 kmol/s.

1. – Feito o passo anterior, é necessário especificar as condições flash, novamente, foi pedido para especificar T,p e frações molares dos componentes em uma temperatura de 400°C e uma pressão de 101,325 (N/m²): [pic 3] 
2. – Após todas as especificações, basta clicar no botão de play na simulação e analisar os resultados:

Resultado da mistura de Propano e Pentano:

[pic 4]

Resultado da mistura Octano e Butano: [pic 5]