Destilação: Princípios e Aplicações em Engenharia Química, Notas de estudo de Sistemas Operacionais

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LOQ 4017 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS

EXPERIMENTAL II

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ENGENHARIA QUÍMICA Profa. Lívia Chaguri E-mail: [email protected]

DESTILAÇÃO 1 ° Semestre de 2015

Retificação x Destilação Introdução Quando as fases (L e V) interagem:

• fase gasosa torna-se rica no componente mais volátil.
• fase líquida torna-se rica no componente menos volátil.

Equilíbrio L-V O estudo dessa OP está diretamente relacionado as relações de equilíbrio entre a fase líquida e vapor, dado que a transferência de massa atinge um limite quando o equilíbrio entre as fases é alcançado. Equilíbrio: TM de um dos componentes termina. Representação gráfica do equilíbrio: diagrama de equilíbrio.

Equilíbrio L-V: Pressão Constante Comportamento Não Ideal: Figura 2. Diagrama T – x sistema azeotrópico binário Pto de mínimo na curva de evaporação que corresponde à temperatura do ponto de bolha da mistura de comp. xz. Componentes puros não são obtidos em único estágio de destilação. Exemplo de mistura binária com esse comportamento:

 Destilação industrial: basicamente a P cte  Representar composição líquido-vapor em diagrama de composição ( x vs y ) – diagrama de equilíbrio.  Composições em fração molar: fase gasosa na ordenada e fase na líquida abscissa.  T de cada pto varia ao longo da curva  Vapor rico no componente mais volátil: curva acima da diagonal.  Separação dos componentes: facilitada com aumento entre diagonal e curva de equilíbrio.  Diferença entre comportamento do líquido e vapor aumenta.

Volatilidade: usada para relacionar as composições de

equilíbrio entre as fases gás (y

i

) e líquido (x

i

Definida: relação entre a pressão parcial na fase gasosa e a

fração molar na fase líquida:

i

i

x

P

Volatilidade Relativa α

AB

Volatilidade Relativa α AB Mistura Binária: Lei de Rauolt

B A

A B

B

A

AB

P x P x      Lei de Dalton ( 1 ) ( 1 )

A A

A A

AB

x y y x    

Exemplos:

Tipos de Destilação  Destilação diferencial (batelada);  Destilação flash;  Destilação com retificação (Contínuo – multiestágio).  Extração por solvente.

Destilação de Misturas Binárias Destilação diferencial ou Simples  Início: vapores formados rico no componente mais volátil;  Decorrer: produto vaporizado é mais pobre no componente mais volátil;  Temperatura de bolha da mistura aumenta;  Composição da mistura no recipiente varia continuamente;  Fração do componente mais pesado, aumenta, atingindo regime permanente.

Destilação de Misturas Binárias Destilação diferencial ou Simples

Destilação de Misturas Binárias Destilação diferencial ou Simples

Balanço Material

Destilação de Misturas Binárias  Evaporação de do líquido em que o vapor gerado entra em equilíbrio com o líquido residual;  Destilação de equilíbrio;  Fase líquida é separada do vapor;  Vapor é retirado e condensado de forma separada;  Processo ocorre somente um uma única etapa;  Mistura líquida é vaporizada parcialmente;  Em batelada ou em contínuo.

Destilação “Flash”