Adaptação e avaliação do desempenho de uma coluna de destilação de bancada

Abstract

A destilação é um processo clássico da Engenharia Química, que envolve a separação dos componentes de uma mistura líquida homogênea. Existem parâmetros fundamentais de operação e projeto da coluna de destilação, como a quantidade de estágios na torre, a razão de refluxo de operação e a energia fornecida ao sistema. O refluxo é diretamente proporcional a pureza, sendo assim, quanto maior for a sua razão, ou seja, a vazão que retorna para a coluna de destilação, maior é a separação dos componentes, com o enriquecimento do componente mais volátil no destilado, em consequência disso, o volume de destilado é reduzido. Neste trabalho foi realizada a destilação da mistura azeotrópica entre etanol e água utilizando uma coluna de destilação existente no Laboratório de Engenharia Química do IFRS - Campus Feliz, para isso, foi necessário a modificação da coluna para permitir a variação e controle da razão de refluxo baseado no uso de uma válvula solenoide, um controlador lógico programável e uma bomba peristáltica. Após, foi avaliado o efeito da potência no refervedor e da razão de refluxo na pureza e vazão do destilado. Foi observado que o aumento da potência resultou em um aumento na vazão de topo, e que ainda, o aumento da razão de refluxo foi responsável pelo aumento na pureza do destilado, em consequência disso a vazão de destilado reduziu. Com base nos resultados, pode-se concluir que após a modificação da coluna foi possível controlar e ajustar a razão de refluxo, além de que foi possível determinar que a potência igual a 170 W e o refluxo de 0,1 resultaram na maior produtividade de etanol por unidade de energia consumida.

The distillation is a classical Chemical Engineering process, this process involves the separation of components of a homogeneous liquid mixture. There are fundamental parameters of operation and project distillation column, such as the number of stages in the column, the reflux ratio of operation and the energy supplied to the system. The reflux is directly proportional to the distillate purity, the greater is ratio, the greater the purity of the distillate. As a result, the distillate volume is reduced. In this work, the distillation of the azeotropic mixture between ethanol and water was carried out using a distillation column existing at the Chemical Engineering Laboratory of IFRS - Campus Feliz. The column was modified to allow the variation and control of the reflux rate based on the use of a solenoid valve, a programmable logic controller and a peristaltic pump. After that, the effect of the power in the reboiler and the reflux ratio on the purity and flow rate of the distillate was evaluated. It was observed that the increase in power resulted in an increase in the column overhead flow rate, and that the increase in the reflux ratio was responsible for the increase in the distillate purity, as a result of a lower distillate flow rate. Based on the results, it can be concluded that after the modification of the column it was possible to control and adjust the reflux ratio. In addition to that, it was possible to determine that the power equal to 170 W and the reflux of 0.1 resulted in the highest productivity of ethanol per unit of energy consumed.