Destilação por película para misturas binárias

Abstract

A operação de colunas de destilação é um processo dispendioso em vários sentidos. Há grande gasto de energia vaporizando componentes a serem separados e também exige grande espaço físico. A própria coluna de destilação em si é um equipamento de enorme diâmetro e altura, ocupando grande espaço. Se forem levados em conta os equipamentos auxiliares, como refervedores, condensadores, bombas, pré-flash, dentre outros muitos, têm-se um volume ainda maior. Tal fato levou alguns pesquisadores como Saifutdinov (1999), Arrison (2000), Iwakabe (2006) buscar alternativas para redução de tamanho e aumento de eficiência do processo de destilação convencional. Uma das possibilidades é a destilação por película (fallingfilm). Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar a viabilidade da utilização de coluna de destilação por película assistida por câmara de vapor em substituição às colunas de destilação convencionais, visando redução de dimensões e consumo energético. O desenvolvimento do trabalho partiu da concepção, projeto e construção de uma unidade de destilação por filme líquido descendente operando com mistura etanol/água. Os experimentos foram conduzidos com duas formas de operação distintas: uma isotérmica, onde a temperatura da câmara externa permanece constante durante o processo e outra com perfil de temperatura ao longo da câmara. Os resultados permitem concluir que a câmara operando com perfil leva a resultados melhores, obtendo concentração de etanol no destilado em torno de 14% maior. Pode-se também concluir que este tipo de processo viabiliza a redução das dimensões de colunas de destilação, visto que 1m de tubo de destilação realiza a mesma separação que sete estágios de uma coluna convencional (aproximadamente 1,70m), em concentração de etanol.<br>

Abstract: The operation of distillation columns is a costly process in many ways. There are large energy expenditure vaporizing components to be separated and also requires large physical space. The very distillation column itself has a huge diameter and height, occupying great space. If taken into account auxiliary equipment such as reboilers, condensers, pumps, preflash, among many others, it can be a greater volume. This fact has led some researchers as Saifutdinov (1999), Arrison (2000), Iwakabe (2006) seek alternatives to reduce size and increase efficiency on conventional distillation. One possibility is the falling film distillation. Thus, the objective of this study is to evaluate the viability of using a falling film distillation column assisted by vapor chamber, replacing the conventional distillation columns, in order to reduce size and power consumption. The development of the work departed from conception, design and construction of a distillation unit for liquid film descending operating with ethanol/water mixture. The experiments were conducted with two distinct modes of operation: an isothermal, where the temperature of the outer chamber remained constant during the process and, in another, the temperature profile varied throughout the chamber. The results allowed to conclude that operating chamber with temperature profile leads to better results, obtaining concentration of ethanol in the distillate around 14% higher. It can also be concluded that this type of process enables reduction of distillation columns dimensions, since 1m tube distillation performs the same separation that seven stages of a conventional column (approximately 1.70 m), in ethanol concentration.