Modelagem e simulação da destilação multicomponente em batelada

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

1993

RESUMO

Um modelo dinâmico realístico da coluna em batelada foi desenvolvido, o qual incluiu as equações dos balanços de massa e energia, os acúmulos líquidos ("holdups") na coluna e considera o cálculo rigoroso das propriedades termodinâmicas. O modelo gera um sistema de equações diferenciais e algébricas freqüentemente rígido ("stiff"). Um método confiável e robusto de integração numérica foi empregado e ajustado para problemas de destilação em batelada, e além disso foi comparado outros métodos de integração. O modelo foi validado utilizando simulações e dados experimentais apresentados na literatura, este mostrou-se representativo e versátil. A flexibilidade da coluna em batelada foi analisada, utilizando-se duas misturas com características termodinâmicas diferentes, e além disso também foram modificadas a composição da carga inicial e a razão de refluxo. Esta está diretamente ligada ao grau de idealidade da mistura a ser separada. A composição da carga inicial também exerce grande influência no desempenho de uma coluna de destilação em batelada com "design"fixo. As influências do holdup dos pratos e das volatilidades dos componentes no método de integração foram avaliadas. O desempenho do método é mais afetado pelo holdup quando as volatilidades são elevadas. Além da influência no método de integração, os holdups dos pratos e do condensador interferem no comportamento da destilação em batelada. Holdups elevados podem levar a uma menor recuperação ou até a não obtenção dos produtos desejados. Em alguns casos os comportamentos foram diferentes do anteriormente citado. Gráficos tri-dimensionais foram empregados para representar as composições instantâneas e acumuladas do destilado em função do tempo para diferentes razões de refluxo gerando superfícies de resposta para uma separação. A visualização destes gráficos contribuiu para o melhor entendimento da separação para diferentes composições de carga inicial. Duas estratégias de operação foram comparadas e resultados equivalentes (produção e consumo total de energia) foram obtidos. Outra configuração da destilação em batelada, a destilação invertida, foi modelada rigorosamente e simulada usando o mesmo método de integração. Os resultados foram comparados com os obtidos para o esquema convencional. A destilação invertida, em geral, não é melhor que a convencional, porém, em alguns casos a obtenção do produto rico em componente mais pesado foi melhor (menores tempo e consumo de energia), levando em conta que este era o produto desejado. Talvez a operação alternada entre as duas configurações levasse a um melhor desempenho de uma determinada separação

ASSUNTO(S)

misturas superficies de resposta (estatistica) destilação

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