Comparação entre colunas de destilação e paradestilação : analise do comportamento hidrodinamico e da eficiencia de separação
Michele Di Domenico
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP D712c
[Comparison between distillation and parastillation columns]
Campinas, SP : [s.n.], 2010.
130 p. : il.
Orientador: Teresa Massako Kakuta Ravagnani
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: Com o propósito de aumentar a eficiência no processo de destilação convencional, e conseqüentemente diminuir o consumo excessivo de energia, inúmeras alternativas foram propostas na literatura. Uma destas metodologias, denominada paradestilação, é baseada na divisão da corrente gasosa em...
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Resumo: Com o propósito de aumentar a eficiência no processo de destilação convencional, e conseqüentemente diminuir o consumo excessivo de energia, inúmeras alternativas foram propostas na literatura. Uma destas metodologias, denominada paradestilação, é baseada na divisão da corrente gasosa em duas partes iguais no fundo de uma coluna de separação. Para este esquema de fluxo, uma divisória é colocada centralmente em toda a altura da coluna, e a corrente líquida contata, em estágios alternados, ambas as correntes do vapor. As vantagens deste processo incluem um aumento no número de estágios e uma diminuição na queda de pressão por unidade de altura da coluna convencional. Apesar das vantagens apresentadas em trabalhos computacionais, faz-se necessário o estudo experimental envolvendo os dois tipos de colunas sob as mesmas condições de operação. Assim, este trabalho apresenta um estudo comparativo entre uma coluna de destilação e outra de paradestilação, contendo respectivamente, 4 e 6 pratos perfurados, dotados de vertedores circulares. Para tanto, as colunas foram construídas de acordo com as recomendações de dimensionamento da literatura, de modo a fornecerem uma mesma eficiência de separação. Os experimentos foram realizados utilizando uma mistura de etanol-água, à pressão atmosférica e em condições de refluxo total e parcial. A comparação entre os processos foi realizada através da análise do comportamento hidrodinâmico e da eficiência de pratos de Murphree, avaliando-se parâmetros como a velocidade superficial da fase vapor, limites operacionais, tipo e altura da dispersão formada sobre o prato e perfil de composição da fase líquida ao longo das colunas. Verificou-se que as colunas de destilação e paradestilação apresentam uma faixa de operação muito semelhante. Sob condições de refluxo parcial, a coluna alternativa é menos sensível a uma variação na razão de refluxo. Ainda, as eficiências de Murphree foram fortemente influenciadas pelas propriedades do sistema destilante, composição da fase líquida e velocidades das fases líquida e gasosa. Os maiores valores de eficiência foram encontrados sob condições de refluxo total e em baixas velocidades da fase vapor.
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Abstract: In order to increase the operation efficiency of conventional distillation and therefore reduce the excessive energy consumption, several techniques have been proposed in the literature. One of these methods, called parastillation, is based on the division of the vapor phase into two equal...
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Abstract: In order to increase the operation efficiency of conventional distillation and therefore reduce the excessive energy consumption, several techniques have been proposed in the literature. One of these methods, called parastillation, is based on the division of the vapor phase into two equal parts at the bottom of a separation column. For this configuration, an axial partition run the full height of the column, and the whole falling liquid stream contacts alternatively on a stage-by-stage basis with both parts of the vapor. The advantages of this process also include an increase in the number of stages and a decrease in pressure drop per unit of column height. Despite of the advantages presented in computational works, experimental studies involving distillation and parastillation columns operating under the same conditions are necessary. Therefore, this work presents a comparative study between a distillation and a parastillation column, using six and four sieve trays, respectively, with circular downcomers. The columns were assembled in agreement to the recommendations of literature design, in order to provide the same separation efficiency. The experiments were conducted using an ethanol-water system at atmospheric pressure and under total and partial reflux conditions. The comparison between the processes was carried out by analyzing the hydrodynamic behavior and the Murphree tray efficiency, evaluating parameters such as vapor phase velocity, operating limits, type and height of the dispersion formed above the trays and liquid composition profile along the columns. It was found that the distillation and parastillation columns have similar operating range. Under partial reflux conditions, the alternative column presented a lower sensitivity to a modification of the reflux ratio. In addition, the Murphree efficiency appears to be strongly dependant on system properties, composition of the liquid phase and vapor and liquid flow rates. The higher values of efficiency were found under total reflux conditions and at low vapor velocities.
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