Coluna Destilação

É comum em projetos de colunas de destilação onde existe a necessidade de purificar uma determinada mistura atendendo a exigências diversas o dimensionamento do número de pratos que a coluna deve possuir. Por isso existem alguns métodos diferentes para se determinar o número de pratos teóricos de uma coluna para atingir-se uma determinada especificação do destilado. Neste relatório utilizou-se o método de McCabe-Thiele.

Considere um estágio n qualquer de uma coluna de destilação de uma mistura binária, na seção de enriquecimento. A seção de enriquecimento é acima do prato onde é feita a alimentação da coluna, e consequentemente a secção abaixo da alimentação é a seção de stripping.

Figura 6 – Estágio de aquecimento

Adota-se que as vazões molares na seção de enriquecimento sejam iguais.

Figura 7 – Secção de enriquecimento da coluna

A linha de operação denominada de reta de trabalho na seção de enriquecimento (RTE) pode ser escrita da seguinte forma.

Adota-se que as vazões molares na seção de stripping sejam iguais

Figura 8 – Seção de stripping da coluna

A linha de operação denominada de reta de trabalho na seção de stripping (RTS) pode ser escrita da seguinte forma.

É necessário determinar também a reta de alimentação (RA). Para isso deve-se calcular a condição térmica da alimentação, q. É calculada por:

Onde pode ser especificado HV como a entalpia específica do vapor saturado, HL como a entalpia específica do líquido saturado e HF como a entalpia específica da corrente de alimentação.

A reta de alimentação é função da condição térmica de alimentação (RA).

A Figura9 e a Tabela 1 mostram as possibilidades da reta de alimentação da coluna. Essas retas dizem com é a condição de alimentação.

Figura 9 – Gráfico das possibilidades da linha de alimentação

Tabela 1 – Condições de alimentação em função do parâmetro q.

q Condição

q = 0 Vapor Saturado

q = 1 Líquido Saturado

0 < q < 1 Mistura Líquido-Vapor

q > 1 Líquido Sub-Resfriado

q < 0 Vapor Superaquecido

Depois de construir as retas de trabalho, o próximo passo é construir o número de pratos teóricos da coluna. Para isso, basta começar a traçar os pratos a partir da composição de alimentação utilizando a área compreendida entre as linhas de operação e a curva de equilíbrio líquido vapor. A figura 10 mostra um exemplo para se determinar o número de pratos teóricos de uma coluna.

Figura 10 – Procedimento para determinar o número de pratos

Posteriormente deve-se levar em conta a eficiência da coluna. Com o número de pratos reais é possível determinar a eficiência de cada prato.