Destilação em lote - Batch distillation

Destilação em lote refere-se ao uso de destilação em lotes, o que significa que uma mistura é destilada para separá-la em suas frações componentes antes que a destilação seja novamente carregada com mais mistura e o processo seja repetido. Isso está em contraste com a destilação contínua, onde a matéria-prima é adicionada e o destilado é retirado sem interrupção. A destilação em lote sempre foi uma parte importante da produção de produtos químicos sazonais ou de baixa capacidade e alta pureza . É um processo de separação muito frequente na indústria farmacêutica .

Retificador de lote

Diagrama de um retificador de lote

A configuração mais simples e mais frequentemente utilizada é a destilação descontínua rectificador lote , incluindo o alambique e alambique . O retificador de lote consiste em uma panela (ou reboiler ), coluna retificadora, um condensador , algum meio de dividir uma parte do vapor condensado (destilado) como refluxo e um ou mais receptores.

A panela é preenchida com a mistura líquida e aquecida. O vapor flui para cima na coluna de retificação e condensa no topo. Normalmente, todo o condensado é inicialmente devolvido à coluna como refluxo . Este contato de vapor e líquido melhora consideravelmente a separação. Geralmente, esta etapa é chamada de inicialização. O primeiro condensado é a cabeça e contém componentes indesejáveis. O último condensado são as fintas e também é indesejável, embora acrescente sabor. No meio está o coração e isso forma o produto desejado.

A cabeça e as fintas podem ser jogadas fora, refluxadas ou adicionadas ao próximo lote de mash / suco, de acordo com a prática do destilador. Após algum tempo, uma parte do condensado superior é retirada continuamente como destilado e é acumulada nos receptores, e a outra parte é reciclada na coluna como refluxo.

Devido às diferentes pressões de vapor do destilado, haverá uma mudança na destilação aérea com o tempo, pois no início da destilação em lote, o destilado conterá uma alta concentração do componente com a maior volatilidade relativa. Como o suprimento do material é limitado e os componentes mais leves são removidos, a fração relativa dos componentes mais pesados ​​aumenta à medida que a destilação progride.

Removedor de lote

Diagrama de um Batch Stripper

A outra configuração simples de destilação em lote é o stripper em lote . O stripper batch consiste nas mesmas peças que o retificador batch. No entanto, neste caso, o pote de carga está localizado acima da coluna de separação.

Durante a operação (após carregar a panela e inicializar o sistema), os constituintes de alto ponto de ebulição são separados principalmente da mistura de carga. O líquido na panela é esgotado nos constituintes de alto ponto de ebulição e enriquecido nos de baixo ponto de ebulição. O produto de alto ponto de ebulição é encaminhado para os receptores de produto de fundo. O produto residual de baixo ponto de ebulição é retirado da panela de carga. Este modo de destilação em lote raramente é aplicado em processos industriais.

Diagrama de uma coluna de vaso médio

Coluna do vaso médio

Uma terceira configuração de coluna de lote viável é a coluna do vaso do meio . A coluna do vaso do meio consiste em uma seção de retificação e de remoção e o potenciômetro de carga está localizado no meio da coluna.

Estudos de viabilidade

Geralmente, os estudos de viabilidade de destilação em lote são baseados em análises dos seguintes mapas:

  • Mapa da curva de resíduos
  • ainda mapa de caminho
  • mapa do caminho do destilado
  • mapas de perfis de colunas diferentes

Durante os estudos de viabilidade, as seguintes suposições básicas de simplificação são feitas:

  • número infinito de estágios de equilíbrio
  • taxa de refluxo infinita
  • sustentação insignificante da bandeja nas duas seções da coluna
  • estado quase estacionário na coluna
  • transbordamento molar constante

Bernot et al. usou as regiões de destilação em lote para determinar a sequência das frações. De acordo com Ewell e Welch, uma região de destilação em lote dá as mesmas frações após a retificação de qualquer mistura dentro dela. Bernot et al. examinou os caminhos do destilado e do destilado para a determinação dos limites da região sob alto número de estágios e alta razão de refluxo, denominada separação máxima. Pham e Doherty, em um trabalho pioneiro, descreveram a estrutura e as propriedades dos mapas de curvas de resíduos para misturas azeotrópicas heterogêneas ternárias. Em seu modelo, a possibilidade de separação de fases do vapor condensado ainda não é levada em consideração. Os pontos singulares dos mapas da curva de resíduos determinados por este método foram usados ​​para atribuir regiões de destilação em lote por Rodriguez-Donis et al. e Skouras et al. Modla et al. apontou que este método pode dar resultados enganosos para a quantidade mínima de arrastador. Lang e Modla estenderam o método de Pham e Doherty e sugeriram um novo método geral para o cálculo de curvas de resíduos e para a determinação de regiões de destilação em lote de destilação heteroazeotrópica.

Lelkes et al. publicou um método de viabilidade para a separação de azeótropos de ponto de ebulição mínimo por destilação em lote de alimentação de arrastador contínua. Este método foi aplicado para o uso de um arrastador de luz no retificador e stripper de lote por Lang et al. (1999) e aplicado para azeótropos máximos por Lang et al. Modla et al. estendeu este método para destilação heteroazeotrópica em lote sob alimentação de arrastador contínua.

Veja também

Referências

Leitura adicional

  • Perry, Robert H. & Green, Don W. (1984). Perry's Chemical Engineers 'Handbook (7ª ed.). McGraw-Hill. ISBN   978-0-07-049841-9 .
  • Johann G. Stichlmair; James R. Fair (1998). Destilação: princípios e prática . Wiley-VCH. ISBN   978-0-471-25241-2 .
  • IM Mujtaba (2004). Destilação em lote: projeto e operação . Imperial College Press. ISBN   978-1-86094-437-6 .
  • Hilmen Eva-Katrine, Separação de Misturas Azeotrópicas: Ferramentas para Análise e Estudos sobre Operação de Destilação em Lote , Tese, Departamento de Engenharia Química da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia, (2000).
  • Beychok, Milton (maio de 1951). "Solução Algébrica do Diagrama de McCabe-Thiele". Progresso da Engenharia Química .

links externos

  • Programa de destilação em lote online Destilação em lote dos compostos de hidrocarbonetos.