O efeito da taxa de refluxo na eficiência da destilação em bandejas

Overview

Fonte: Kerry M. Dooley e Michael G. Benton, Departamento de Engenharia Química, Louisiana State University, Baton Rouge, LA

Bandejas e colunas embaladas são comumente usadas para destilação, absorção e operações de separação. ¹^,² O objetivo deste experimento é destilar uma mistura de álcoois (metanol, isopropanol) e água em uma coluna de bandeja de peneira e examinar o quão simples são seguidas teorias de destilação baseadas em suposições de equilíbrio. As bandejas de peneira fornecem a máxima área interfacial entre o líquido e o vapor. Um esquema P&ID da bandeja de peneira (cada bandeja contém furos em uma placa de suporte) sistema de destilação pode ser encontrado no apêndice A.

Nesta demonstração, a Unidade de Destilação de Bandeja (TDU) é iniciada no modo de refluxo total. Depois que um nível de tambor de refluxo constante é atingido, um switch para o modo de refluxo finito é feito ajustando os controladores de taxa de fluxo de fundo, destilados e refluxo, conforme necessário para manter os níveis estáveis no tambor de refluxo e no reboiler, e para manter uma relação de refluxo alvo R_D = L/D. Uma vez alcançado estado estável (leva pelo menos 90 minutos), amostras líquidas serão retiradas do tambor de refluxo, reboiler e em cada bandeja e analisadas em um cromatógrafo a gás. Um protocolo típico é investigar os efeitos da razão de refluxo em uma ampla faixa. A partir das análises amostrais, as eficiências da bandeja podem ser determinadas para todos os três componentes em todas as seis bandejas assumindo o constante estouro molar (método McCabe-Thiele). Os resultados também podem ser simulados usando um simulador de processo de equilíbrio, se disponível. Estes dois métodos também podem ser usados para determinar a eficiência geral da bandeja. Além disso, a reconciliação de dados dos saldos de massa pode ser realizada para determinar se existem erros brutos de medição. Qualquer livro didático de Separações ou Operações unitárias abrange os fundamentos da destilação, incluindo conceitos básicos como a relação refluxo, eficiências murphree e o método e diagrama McCabe-Thiele. ²

Procedure

O TDU é operado a partir de uma interface de computador de um sistema de controle distribuído. A interface é totalmente gráfica. A coluna contém 6 bandejas, um condensador total e um reboiler parcial (apêndice A). A mistura está contida no reservatório de ração, e a alimentação consiste nominalmente em metanol (~50 wt.%), isopropanol (~30 wt.%) e água (~20 wt.).

1. Modo de Refluxo Total Inicial

Ligue a água de resfriamento. Se o nível líquido do reboiler estiver muito...

Results

O fator de resposta apropriado (RF_i) para cada componente, que é a razão da intensidade do sinal com a quantidade de analito injetado e é fornecido no software, é usado para determinar o wt% de cada amostra.

Equation 3 (3)

A razão de refluxo (R_D = L/D) tem um tremendo efeito tanto na efic...

Application and Summary

As colunas de destilação da bandeja são muitas vezes do tipo peneira, com pequenos orifícios para o fluxo de vapor e maiores downcomers para rotear o líquido de bandeja para bandeja por gravidade. Componentes mais voláteis saem principalmente no destilado, embora parte do vapor superior seja condensado e devolvido à coluna como refluxo líquido. Foi demonstrado que determinar a eficiência da bandeja murphree pode ser importante para identificar problemas em bandejas específicas em colunas de destilação, como b...

References

Encyclopedia of Chemical Engineering Equipment. Distillation Columns. http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/SeparationsChemical/DistillationColumns/DistillationColumns.html. Accessed 10/01/16.
W.L. McCabe, J.C. Smith, and P. Harriott, Unit Operations of Chemical Engineering, 7th Ed., McGraw-Hill, New York, 2005, Ch. 21 & 22, C.J. Geankoplis, Transport Processes and Unit Operations, 3^rd Ed., 1993, Ch. 12, or J.D.Seader, E.J. Henley, D.K. Roper, Separation Process Principles, 3^rd Ed., Wiley, 2010, Ch.6 & 7.
Processing & Refining Crude Oil. Chevron Inc. http://pascagoula.chevron.com/abouttherefinery/whatwedo/processingandrefining.aspx . Accessed 10/01/16.
A Simple Guide to Oil Refining. ExxonMobil Inc. http://www.exxonmobileurope.com/europe-english/files/simple_guide_to_oil_refining.pdf Accessed 10/14/16.
R. Katzen, P.W. Madson and G.D. Moon Jr, Ethanol distillation: the fundamentals, in The Alcohol Textbook 3rd ed., K. Jacques, T.P. Lyons, and D.R. Kelsall, eds. Nottingham University Press, Nottingham, UK, pp. 269-288 (1999).
History and Technological Progress: cryogenic Air Separation. The Linde Groups. https://www.linde-engineering.com/internet.global.lindeengineering.global/en/images/AS.B1EN%201113%20-%20%26AA_History_.layout19_4353.PDF. Accessed 10/01/16.