Número de estágios de uma Coluna de extração - Apostilas - Engenharia Química, Notas de estudo de Engenharia Química
Roberto_880
Roberto_88013 de Junho de 2013

Número de estágios de uma Coluna de extração - Apostilas - Engenharia Química, Notas de estudo de Engenharia Química

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Apostilas de Engenharia Química sobreo estudo da Determinação do número de estágios de uma Coluna de extração e o método de hunter-nash, Tipos de Sistemas Ternários.
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Diagrama Triangular

Tipos de Sistemas Ternários

Curva de Equilíbrio

Cálculo do número de estágios de equilíbrio pelo método analítico; Arranjos das operações: concorrente, cruzado e contracorrente;  Desenhos das configurações dos estágios de acordo com cada arranjo; Balanço da torre usando o método gráfico de Hunter-Nash.

 Corrente Cruzada:

 Contracorrente:

 Concorrente: Não é viável!!!

Correlações de Equilíbrio Químico:

O equilíbrio líquido/líquido também pode ser descrito pela igualdade dos potenciais químicos (μ) das duas fases líquidas, tal como acontece nos sistemas líquido/vapor.

No caso do equilíbrio líquido/líquido:

Um parâmetro importante a ter em conta na seleção do solvente para a extração é o Coeficiente de Partição ou Razão de Equilíbrio (K) do soluto entre as duas fases líquidas (solvente adicionado ao processo e diluente da alimentação). Este coeficiente define-se para o componente i, como:

DIAGRAMA TRIANGULAR:

Outra forma de representar o equilíbrio líquido/líquido é traçar a Curva de Distribuição onde se representa a fração mássica de soluto no extrato em função da fração mássica de soluto no resíduo. A curva de distribuição pode obter-se diretamente a partir do diagrama ternário:

MÉTODO ANALÍTICO PARA SOLVENTES IMISCÍVEIS:

Em cada estágio se realiza o contato entre a carga e o solvente;

Os estágios são teóricos ou ideais; Alcança-se o equilíbrio entre o extrato e o

refinado; Ocorre a separação das fases formadas; O solvente é recuperado.

Contato Contra-corrente com Solventes Imiscíveis:

1 1.( )n n f AY X X Y S

     

1 1. . . .f n nA X S Y A X S Y  

Onde:

A quantidade do solvente do refinado

S quantidade do solvente do extrato

X Concentração do soluto relativa ao solvente do refinado

Y concentração do soluto relativa ao solvente do extrato

Linha de Operação

REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DOS ESTÁGIOS E DA LINHA DE OPERAÇÃO:

Contato em Corrente Cruzada:

Se a curva de distribuição for dada por uma reta do tipo y’= mx’:

' 'log ' '

log(1 )

S S F n

y yx x m m

n

                       

 ' '' ' . 1/ ( 1) nS Sn F y yx x m m

               

1/( 1) ' '' '

n

S S F n

y yx x m m

 

                       

(1)

(2)

(3)

Onde:

N nº de estágios

ε fator de extração (relação entre as quantidades de soluto no extrato e no refinado) x’ (massa de soluto)/massa de co-solvente y’ (massa de soluto)/(massa de solvente extrator)

Contato Co-corrente com Solventes Imiscíveis:

Fazendo um Balanço Material:

1 1. . .fA X A X S Y  1

1( )f

Y A X X S

  

REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DOS ESTÁGIOS E DA CURVA DE EQUILÍBRIO:

 Se a curva de equilíbrio é uma linha reta dada por Y = mX. O balanço material sobre o soluto pode então ser reescrito como:

Considerando a operação em contra-corrente:

Balanço Mássico da Coluna:

Balanço Mássico ao Extrator no Diagrama Triangular:

Uma vez conhecido E1 podemos determinar a composição do resíduo R1 em equilíbrio com o extrato, recorrendo às relações de equilíbrio. Na Figura a seguir tem-se a representação da tie line que une E1 e R1 em equilíbrio, a qual corresponde ao primeiro andar teórico do extrator.

Equações utilizadas no Método de Hunter-Nash: Para Calcular E2: O ponto operário P é encontrado pela

equação abaixo.

Graficamente ele corresponde à interseção dos prolongamentos dos segmentos de reta: RNS e FE1.

E2 pode ser localizado na binodal, na zona dos extratos, no prolongamento do segmento de reta PR1. (ver figura)

Correlações de equilíbrio Rn Balanço mássico com o Rn En+1

O número de tie lines corresponde ao número de andares teóricos do extrator.

CONTRACORRENTE

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