VIII. Destilação Azeotrópica

Considere duas misturas de solventes oriundas de duas fábricas distintas (Tabela 1). Pretende-se recuperar os solventes com purezas mínimas (molares) de 92% para a Acetona, 99.5% para o Metanol e 99.99% para a Água.

Tabela 1- Características das correntes a purificar

  1. Analise as condições de equilíbrio dos três binários envolvidos, em especial a mistura acetona(1)-metanol(2).

 2. Identifique na curva do sistema ternário, os azeótropos do sistema. Existe algum azeótropo ternário? Analise a curva de resíduos.

 3. O azeótropo acetona-metanol é quebrado recorrendo a um solvente. Os utilizados a nível industrial são a anilina, etileno-glicol e a água. O solvente é alimentado à coluna de destilação para recuperação da acetona acima da(s) corrente(s) de solvente a purificar (minimum boiling azeotrope). Recorrendo à água, determine qual o caudal necessário e as condições de funcionamento das colunas de destilação (RR, Razão D/F, nº de pratos e entrada da(s) corrente(s) de alimentação) adequadas ao objectivo do problema.

 Percurso de Optimização Sugerido

 i) Simular a coluna para valores elevados de número de pratos (100) e razão de refluxo (10). Solvente a entrar a meio da coluna (50) e a água um pouco acima (40). Razão D/F exigida muito baixa (0.01). Através de uma análise de sensibilidade determinar o valor D/F que conduz a bons valores para a pureza de acetona no destilado e no resíduo.

 ii) Para o óptimo escolhido gerar os perfis de composição ao longo da coluna. Diminuir o número de pratos em cada região para um valor mais aceitável. Realizar nova análise de sensibilidade para estudar o efeito da razão de refluxo e do caudal de água de entrada na composição da acetona no destilado e no resíduo.

 iii) Para os novos valores de D/F e RR estudar a influência do prato de entrada das três alimentações. Escolher os valores óptimos com base, novamente, nos valores da pureza do destilado e do resíduo em acetona.

 iv) Simular a segunda coluna de destilação (separação metanol-água). Como o sistema não tem azeótropos, utilizar primeiro o modelo DSTWU e depois o RADFRAC.

Plano de resolução