Destilação - Exercício de Gasto Energético

Estela Hiromi Yanase
Luiza Adelita de Andrade
Roberta F. Pereira Martignago

COMPARAÇÃO DO GASTO ENERGÉTICO
DA COLUNA DE DESTILAÇÃO

Dados:

F= 3 kmol/h xetanol = 0,30 xágua = 0,70

Recuperação= 0,99 xD=0,80 RR= 2,1

P= 1 atm = 1 bar = 1kgf/cm².

1 BALANÇO DE MASSA

Quantidade alimentada de etanol:

Recuperação de 99% de etanol:

No destilado, 80% da quantidade recuperada é etanol:

0,80 ---------------- 0,891
1 -------------------- D

20% será água:

Sabe-se que:

Para toda a coluna: (1)

Por componente, para o etanol:

(1)

Para o condensador:

(2)

Como ,

2 BALANÇO DE ENERGIA

2.1 BALANÇO GLOBAL

(5)

No qual qF, qD e qB são os calores na alimentação , no destilado e no resíduo, respectivamente e e a carga térmica a ser quantificada.
2.2 BALANÇO NO CONDENSADOR

(6)

A partir da Equação 4 e sabendo que qL=qD , na seção de retificação tem-se que :

(7) Ou então:

(7.1)

Onde (qV - qL) = ΔHcond (entalpia de condensação no topo da coluna) = -ΔHvap.
Da literatura, podem-se obter os valores de entalpia de vaporização para a água e o etanol (NIST, 2011).

(Tebu= 78,35 °C)

(Tebu= 99,6 °C)

Da Equação 7:

(8)

Logo, o calor retirado do condensador será:

Assim, restam os valores de entalpia na alimentação (qF), destilado (qD) e fundo (qB), para se efetuar o balanço de energia global. Para a mistura de água e etanol, a Figura 1 permite encontrar os valores de entalpia, com as considerações: alimentação de líquido saturado, vazão L e B saturadas. TF=78,35 °C; TL= 78,35 °C e TB = 100°C.

Figura 1. Diagrama de entalpia pela composição etanol e água

Do gráfico:

Para obter a entalpia molar, multiplica-se pela massa molar da corrente, ponderada pelas frações molares:

Enfim, pela Equação 5:

(recebido)