EXPERIÊNCIA DE DESTILAÇÃO; COLUNA FRACCIONAL DO PRATO COM ENCHIMENTO

EXPERIMENTO DE DESTILAÇÃO; COLUNA FRACIONADA DE PRATOS COM RECHEIO

Cleiton C. da Rosa; Diogo da R. Crepaldi; Everton P. da Silva; Luiz C. de Souza Filho; Maiko J. Goulart

*Departamento de Engenharia Química

Universidade do Extremo Sul Catarinense

Resumo

No presente trabalho, foi realizado o experimento de destilação em batelada de um sistema composto por etanol e água, sendo que as frações mássicas inicias dos componentes, foram de 0,13 e 0,87 respectivamente.Para a realização e obtenção de dados experimentais foi utilizado equipamento otimizado para este tipo de estudo. As razões de refluxo empregadas foram total, 1,07 e zero. O cálculo do número de estágios teóricos foi realizado pelo método gráfico simplificado de McCabe-Thiele.. A correlação de Murch foi utilizada para determinação da Altura Equivalente a um Prato Teórico (AETP) no caso de refluxo total. O valor obtido por esta expressão empírica foi significativamente menor que o obtido para o refluxo 1,07 indicando, como esperado, maior eficiência para o refluxo total.

Palavras-Chave: Destilação, Coluna Fracionada, Refluxo

1. Introdução

A separação de uma mistura de líquidos nos seus principais componentes é uma das principais operações nas indústrias químicas, e a destilação é o método mais freqüentemente utilizado para que este objetivo seja atingido.

Hoje, a destilação é uma operação largamente utilizada nos setores da indústria do petróleo, química, petroquímica, bebidas e farmacêutica. É importante não só para o desenvolvimento de novos produtos, mas também para a recuperação e reutilização de solventes. Por exemplo, farmacêuticos fabricantes utilizam grandes quantidades de solventes, a maior parte das quais podem ser recuperados por destilação com economias substanciais em termos de custos e redução da poluição.

A força motriz efetiva da separação no processo de destilação é a diferença de volatilidade existente entre os componentes da mistura. O agente que promove esta separação é o calor, aliado aos internos do equipamento de separação que permitem um maior contato entre a fase líquida e a fase vapor.

Na destilação, uma fase vapor entra em contato com uma fase líquida, e há transferência simultânea de massa do líquido pela vaporização, e do vapor pela condensação sendo que o efeito final é o aumento da concentração do componente mais volátil no vapor e do componente menos volátil no líquido.

Muitas misturas são difíceis de separar pela destilação em virtude de terem as volatilidades relativas próximas de 1,0 ou quando ocorre a formação de azeótropo entre os componentes. Algumas dessas misturas podem ser separadas pela adição de outro componente que aumenta as volatilidades relativas dos constituintes originais. O fracionamento, depois da adição de um componente, que concorre para aumentar as volatilidades relativas, é denominado destilação azeotrópica ou destilação extrativa, dependendo da natureza do componente adicionado.

A destilação pode ser em regime batelada ou contínua.

1.1. Destilação Batelada

A destilação em batelada é muito utilizada na indústria de processos químicos quando há uma pequena quantidade de material a ser processada ou quando uma flexibilidade operacional é necessária. Este tipo de configuração possui apenas a “seção de enriquecimento ou retificação” pois a alimentação, na condição de vapor saturado, se dá pela base da Coluna. Não possui “seção de esgotamento”.

a b

Figura 1 – Destilação batelada (a) simples (b) Fracionada

Esse tipo de separação é aplicada na indústria alimentícia para produção de bebidas alcoólicas destiladas como cachaça, tequila, whisky e conhaque. Segundo fabricantes este método tradicional oferece destilados de grande delicadeza, com sabor característico e agradável.

1.2. Destilação Contínua

a) Destilação Flash: Conhecida também como destilação integral ou destilação de equilíbrio é uma técnica de separação normalmente usada como uma operação auxiliar, pois só permite uma separação razoável da mistura se a diferença de volatilidade dos compostos for elevada.

Separações flash simples são muito comuns na indústria, particularmente no refino de petróleo. Mesmo quando algum outro método de separação pode ser usado, não é incomum se utilizar um “pré-flash” para reduzir a carga de separação que entra em uma coluna de destilação. Também são utilizadas na preparação de carga para outros processos como absorção, extração, etc.

Figura 2 - Tambor separador de flash.

Nos sistemas de dessalinização da água se recorre a unidades sucessivas de destilação Flash.

Figura 3 – Destilação Flash multiestágio para dessalinização de água.

b) Destilação Fracionada (ou destilação multiestágios): A destilação fracionada é o processo de separação que utiliza uma coluna de fracionamento com dois ou mais estágios na qual é possível realizar a separação de diferentes componentes que apresentam diferentes pontos de ebulição, presentes em uma mistura.

As duas fases presentes em cada estágio sofrem transferência de massa e calor e assume-se que estão encontram em equilíbrio. No topo da coluna existe, geralmente, um condensador que arrefece e condensa o vapor proveniente da coluna, sendo parte do condensado, designado por refluxo, reenviado para o estágio superior. Na base da coluna encontra-se um revaporizador que vaporiza parte da corrente de líquido da base, para o estágio inferior, onde entra sob a forma de vapor. A zona da coluna acima da alimentação é denominada “seção de retificação”, enquanto que a zona abaixo da alimentação designa-se como “seção de esgotamento”.

Figura 4 – Coluna de destilação fracionada com prato perfurado

Uma