| dc.identifier | da Cunha Teixeira, Jonathan; Marcos Francisco Da Silva, José. Dinâmica e estudo dos efeitos da transferência de massa na destilação em batelada: mapeamento das principais variáveis de processo. 2010. Dissertação (Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2010. | |
| dc.description | Praticamente, toda planta química de grande porte, tem uma ou mais unidades de
separação para preparação, purificação e tratamento de misturas multicomponentes
como: produtos, subprodutos e matérias-primas não convertidas em produtos. Para cada
unidade de separação, muitas operações unitárias podem ser viáveis, e assim, a melhor
seqüência de operações de separação deve ser estabelecida, ao se considerar um
processo completo de separação. As ferramentas mais utilizadas para a análise de novos
esquemas de separação são os mapas de curvas residuais e os simuladores de processos.
Contudo, essas ferramentas computacionais são geralmente baseadas no conceito de
equilíbrio. Entretanto, a hipótese de equilíbrio para a destilação não é realista, pois
existe um fluxo finito de massa entre as correntes de vapor e líquido que deixam a
coluna. Portanto, para uma simulação mais realista, deve-se dispor de simuladores que
incluam em seus cálculos a transferência de massa e energia simultânea entre as fases
líquidas e vapor (modelos de estágios de não-equilíbrio). Além de levar em conta
modelo mais realista para a simulação dos processos de destilação, deve-se dar
importância também aos mapas de curvas residuais, pois é uma ferramenta muito
utilizada na síntese de processos de separação, já que têm um papel importante na
interpretação do comportamento e da viabilidade de colunas de destilação reativa,
azeotrópicas homogêneas e/ou heterogêneas. Neste trabalho, foi elaborado um programa
em Matlab® para analisar o comportamento dinâmico de um processo de destilação em
batelada simples usando o modelo irreversível. Foram simuladas as trajetórias de
composição e construídos mapas de curvas residuais para a mistura de
metanol/isopropanol/água. O modelo irreversível foi validado comparando os resultados
experimentais publicados para esta mistura. Nas simulações realizadas foi observada,
numericamente, diferentes valores de azeótropos binário na mistura estudada quando se
variou à área interfacial de transferência de massa, entre a fase líquida e a fase vapor, e
a taxa de fluxo molar da destilação. Foi observado também que, simulando um
destilador com uma grande área interfacial, as curvas residuais do modelo irreversível
se assemelham às curvas simuladas pelo modelo de equilíbrio, o mesmo ocorreu para
um destilador simulado com um fluxo molar da ordem de grandeza de 1x10-5 mol/s e
para as fronteiras de destilação (separatrizes). Na construção das curvas residuais
próximas às separatrizes foi observada uma mudança de estabilidade, caracterizando
uma multiplicidade de estados estacionários, onde é possível obter no destilador ou
apenas isopropanol ou apenas água. Para analisar esta mudança de estabilidade foi feito
um mapeamento do processo através de diagramas de bifurcação (co-dimensão 1)
utilizando a área interfacial e a taxa de fluxo molar como parâmetros de continuação,
determinando o valor crítico (valor dos parâmetros de continuação onde ocorre a
mudança de estabilidade) | |
