Aula 07 - Operações unitárias - Destilação

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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
PROF. TÚLIO SILVA
SUMÁRIO
1. Destilação
2. Coluna destilação e suas seções
3. Linhas de operação
4. Método de Mc-Cabe Thiele
DESTILAÇÃO
 Destilação é o processo de separação que consiste em criar uma nova
fase que coexiste na mesma temperatura e pressão com outra fase em
estado físico diferente e composições diferentes.
 A coluna de destilação vai ter estágios, que são os locais onde ocorrem
a transferência de massa entre as correntes. E um estágio é chamado de
estágio ideal quando as correntes que saem dele estão nas mesmas
condições do estágio em si.
DESTILAÇÃO
DESTILAÇÃO
 Funcionamento da coluna
 A carga é a corrente que o material entra na
nossa coluna de destilação. Dependendo do
estado físico da carga, o que acontece com ela
vai ser diferente. Num primeiro momento
vamos pensar em uma carga líquida.
 Como essa carga é líquida, ela vai descer
dentro da nossa coluna. Ela desce junto do
líquido que está vindo do topo da nossa
coluna. E, ao encontrar os pratos, ela interage
com o vapor que está subindo na coluna. E é
justamente nessa interação que ocorre a
transferência de massa, separando-os.
DESTILAÇÃO
 Funcionamento da coluna
 O vapor é produzido no fundo da coluna
por um equipamento chamado refervedor,
que pode ser total ou parcial.
 O líquido que chega ao fundo da coluna
tem duas destinações possíveis. Ele pode
ser retirado como produto de fundo ou
pode ser destinado novamente ao
refervedor para produzir mais vapor que
retorna para a coluna de destilação.
DESTILAÇÃO
 Funcionamento da coluna
 O vapor sobe e vai interagindo com o
líquido pelos vários estágios da coluna até
chegar ao topo.
 No topo, o vapor é condensado em um
condensador, que no nosso esquema caso
é total. Parte do produto que é condensado
é coletado como destilado e a outra parte
volta como líquido saturado para a coluna
e é esse o líquido que desce pela nossa
coluna até se juntar com a carga.
DESTILAÇÃO
 Funcionamento da coluna
 Condensador (Total ou parcial)
DESTILAÇÃO
 Funcionamento da coluna
 Refervedor (Total ou parcial)
DESTILAÇÃO
 Seções da Coluna
 Partes da coluna onde há a saída ou entrada 
de material.
 Seção de enriquecimento ou absorção
 Seção de esgotamento
DESTILAÇÃO
 Tipos de coluna
 Coluna de vapor de arraste ■ Coluna de retificação 
ou enriquecimento
■ Coluna de 
esgotamento
DESTILAÇÃO
 Tipos de coluna
 Balanço de massa
 Entrada = saída
 F = D + B
 Por componente:
 F . Zf = D . xd + B . xb
DESTILAÇÃO
 Por prato
 Balanço de massa
 Entrada = saída
 Vn+1 + Ln -1 = Vn + Ln
 Por componente:
 Vn+1 . yn+1 + Ln-1 . xn-1 = Vn . yn + Ln . xn 
+
+
DESTILAÇÃO
 Retificação
 Balanço de massa
 V . yn+1 = Ln . xn + xD . D 
 
DESTILAÇÃO
 Retificação
 Balanço de massa
 V . yn+1 = Ln . xn + xD . D 
 Isolando yn+1 
 yn+1 = Ln . xn + D . xD
 
__ __ 
 V V
DESTILAÇÃO
 Razão de refluxo
 Balanço de massa
 R = LR
 
 Regime permanente: 
 L = LR
 Relacionando L/V com balanço global 
do condensador: 
L = L = R
__ 
 D
__ _____ _____
 V L + D R + 1
DESTILAÇÃO
 Rearranjando as equações
 yn+1 = R xn + xD
▪ Generalizando
y = ax + b
_____ _____
 R +1 R + 1 
DESTILAÇÃO
 Linha de operação de retificação
 
 Esgotamento
 Balanço de massa
 xm . L = ym+1 . V + xB . B 
 Isolando ym+1 
 ym+1 = L . xm - B . xB 
_ 
_ _ 
DESTILAÇÃO
__ ____ 
 V L - B
_ _ 
 Linha de operação de esgotamento
DESTILAÇÃO
 Alimentação
 Parâmetro q
 Parâmetro adimensional, que representa a 
condição térmica da alimentação: em geral 
indica a fração alimentação que é líquida
 F + L + V = V + L
Formas de definir o Parâmetro q
q = L – L ou q – 1 = V - V
 
DESTILAÇÃO
____ ____ 
 F F
_ _ 
F, zf 
_ _ 
 Alimentação
 Parâmetro q
 Parâmetro adimensional, que representa a 
condição térmica da alimentação: em geral 
indica a fração alimentação que é líquida
 y = q x zf
DESTILAÇÃO
____ _ ____ 
q - 1 q - 1
F, zf 
 Alimentação
DESTILAÇÃO
 Linhas de operação
DESTILAÇÃO
DESTILAÇÃO
 Funcionamento da coluna
 Tipos de carga
 Líquido Subresfriado - é um liquido que entra na coluna numa temperatura 
abaixo da sua temperatura de saturação em uma determinada pressão.
 Líquido Saturado - é um líquido que está na sua pressão e temperatura de 
saturação. Portanto, equivale ao estágio que vimos como líquido em 
equilíbrio com a última bolha de vapor, ou seja, β=0.
 Líquido Saturado + Vapor Saturado - condição em que temos uma mistura de 
líquido e vapor nas condições de saturação. Portanto, temos 0 0
 Vapor superaquecido: β > 1, qXB Zf
EXEMPLO 01
 Zf = 0,36 
 XD = 094
 XB = 0,02
Linha de retificação:
y = 0,71 x + 0,27
1 ponto (XD; XD ) = (0,94; 0,94)
2 ponto ( x = 0) = (0; 0,27)
▪ R = 2,5
▪ q = 0,5
XD
XB Zf
EXEMPLO 01
 Zf = 0,36 
 XD = 094
 XB = 0,02
Linha de alimentação:
▪ R = 2,5
▪ q = 0,5
XD
XB Zf
EXEMPLO 01
 Zf = 0,36 
 XD = 094
 XB = 0,02
Linha de alimentação:
y = - x + 0,72
1 ponto (Zf; Zf ) = (0,36; 0,36)
2 ponto ( x = 0) = (0; 0,72)
▪ R = 2,5
▪ q = 0,5
XD
XB Zf
EXEMPLO 01
 Zf = 0,36 
 XD = 094
 XB = 0,02
Linha de alimentação:
y = - x + 0,72
1 ponto (Zf; Zf ) = (0,36; 0,36)
2 ponto ( x = 0) = (0; 0,72)
▪ R = 2,5
▪ q = 0,5
XD
XB Zf
EXEMPLO 01
 Zf = 0,36 
 XD = 094
 XB = 0,02
Linha de esgotamento:
▪ R = 2,5
▪ q = 0,5
XD
XB Zf
Ponto de 
interseção
EXEMPLO 01
 Zf = 0,36 
 XD = 094
 XB = 0,02
Linha de esgotamento:
1 ponto 
y = 0,71 x + 0,27 e y = - x + 0,72
0,71 x + 0,27 = - x + 0,72
x = 0,26 e y= 0,46
▪ R = 2,5
▪ q = 0,5
XD
XB Zf
EXEMPLO 01
 Zf = 0,36 
 XD = 094
 XB = 0,02
Linha de esgotamento:
1 ponto 
x = 0,26 e y= 0,46
2 ponto: (XB; XB) = (0,02; 0,02)
▪ R = 2,5
▪ q = 0,5
XD
XB Zf
EXEMPLO 01
 Zf = 0,36 
 XD = 094
 XB = 0,02
Linha de esgotamento:
Pontos: (0,26; 0,46) e (0,02; 0,02)
▪ R = 2,5
▪ q = 0,5
XD
XB Zf
EXEMPLO 01
 Zf = 0,36 
 XD = 094
 XB = 0,02
Linha de esgotamento:
Pontos: (0,26; 0,46) e (0,02; 0,02)
▪ R = 2,5
▪ q = 0,5
XD
XB Zf
EXEMPLO 01
 Fixando F = 100 mol, tem-se que:
 Então: D = 36,96 mol e B = 63,04 mol
XD
XB Zf
EXEMPLO 01
XD
XB Zf
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	Slide 1: Operações unitárias
	Slide 2: Sumário
	Slide 3: destilação
	Slide 4: destilação
	Slide 5: destilação
	Slide 6: destilação
	Slide 7: destilação
	Slide 8: destilação
	Slide 9: destilação
	Slide 10: destilação
	Slide 11: destilação
	Slide 12: destilação
	Slide 13: destilação
	Slide 14: destilação
	Slide 15: destilação
	Slide 16: destilação
	Slide 17: destilação
	Slide 18: destilação
	Slide 19: destilação
	Slide 20: destilação
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	Slide 22: destilação
	Slide 23: destilação
	Slide 24: destilação
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	Slide 26: destilação
	Slide 27: destilação
	Slide 28: destilação
	Slide 29: destilação
	Slide 30: destilação
	Slide 31: Destilação - Método Mc-Cabe Thiele
	Slide 32: Destilação - Método Mc-Cabe Thiele
	Slide 33: Destilação - Método Mc-Cabe Thiele
	Slide 34: EXEMPLO 01
	Slide 35: EXEMPLO 01
	Slide 36: EXEMPLO 01
	Slide 37: EXEMPLO 01
	Slide 38: EXEMPLO 01
	Slide 39: EXEMPLO 01
	Slide 40: EXEMPLO 01
	Slide 41: EXEMPLO 01
	Slide 42: EXEMPLO 01
	Slide 43: EXEMPLO 01
	Slide 44: EXEMPLO 01
	Slide 45: EXEMPLO 01
	Slide 46: EXEMPLO 01
	Slide 47: EXEMPLO 01
	Slide 48: EXEMPLO 01
	Slide 49: EXEMPLO 01