Publicação: Avaliação experimental de destilação batelada em misturas etanol hidratado-cloreto de sódio por aquecimento com micro-ondas
Carregando...
Tipo do documento
Data
Direito de acesso
Coleções
Área do conhecimento
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Autores
Orientador
Coorientador
Ataíde, Carlos Henrique
Resumo
A Destilação batelada é a base para o projeto de unidades industriais contínuas. Ela consiste
na separação da substância mais volátil presente em uma mistura líquido-líquido, que pode ter
sua representação fenomenológica obtida do equilíbrio das fases, com a aplicação dos
modelos termodinâmicos e consequente predições de propriedades importantes a essa
operação. Neste trabalho estudou-se a destilação batelada de misturas de etanol hidratadocloreto
de sódio, utilizando micro-ondas como fonte de energia para geração interna de calor.
À medida que as ondas eletromagnéticas (micro-ondas) se propagam no meio físico como
função das propriedades dielétricas do material e da temperatura, a energia na forma de rádio
frequência é convertida em calor fazendo-se com que o mesmo seja aquecido. Para o
desenvolvimento experimental dessa operação foi construído um sistema de destilação a rádio
frequência denominado Unidade de destilação a Micro-ondas com sistema de controle de
temperatura e pressão com a aquisição de dados de processo que possui uma cavidade
(refervedor) instalada com seis fontes emissoras de micro-ondas acopladas a uma coluna com
quatorze estágios de pratos perfurados que oferece a fase vapor do topo a um condensador
total que divide o produto condensado em duas correntes, produto ou destilado e refluxo. Os
resultados experimentais obtidos foram tratados utilizando o método estatístico de
planejamento composto central e superfície de resposta. Os ensaios experimentais foram
conduzidos, para a verificação do comportamento da operação de aquecimento de misturas
hidroalcoólicas por micro-ondas em coluna batelada de estágios na separação etanol-água
com a presença de cloreto de sódio em concentrações variando de 0,16% a 1,8%. Foi obtido
nos experimentos etanol hidratado com concentrações de 86% p/p quando operando com
refluxo variável em que puderam ser verificados fortes efeitos cruzados entre as variáveis
independentes. Quando relacionado com o consumo energético, foi verificado um consumo
relativo de 1,59 kWh/kg de etanol. Estes resultados apresentaram boa viabilidade técnica e
fortes indícios de viabilidade econômica, principalmente quando da presença de eletrólito
(NaCl), que melhorou a conversão de energia de RF em calor. Estes resultados indicam uma
boa alternativa para o processo de destilação visto que esta pode aumentar a capacidade de
produção de colunas já instaladas.
Abstract
The batch distillation is the basis for the design of continuous industrial units. The operation,
which consists of separation of the more volatile substance present in a liquid-liquid mixture,
might have a phenomenological representation through the balance of the phases with the
application of thermodynamic models and consequential predictions of properties important
to the operation. In this thesis, the batch distillation of ethanol blends hydrated and salt using
radio frequency energy - RF (Microwave) as a power source for internal heat generation.
Once the electromagnetic wave (Microwave) propagates on the physical environment as a
function of the dielectric properties of the material and temperature, energy in radio
frequency’s form is converted into heat making the material heats itself. For experimental
development of this operation was necessary to build a distillation system using radio
frequency with control pressure and temperature and data acquisition system called
Distillation Microwave Unit, that has a cavity (reboiler) installed six emission sources
microwave coupled to a column with sieve plates fourteen stages which offers the vapor from
the top condenser to a total dividing the condensate into two streams, product or distillate and
reflux. The experimental results were processed using the statistical method of central
composite design and response surface. Experimental tests were conducted to verify the
performance of the heating operation of water-alcohol mixtures microwave column batch
separation stages in ethanol-water in the presence of sodium chloride at concentrations
ranging from 0.16 to 1%, 8%. Was obtained in experiments ethanol with concentrations of
86% when. When related to energy consumption, has been a relative consumption of 1.59
kWh / kg of ethanol. These results showed good technical feasibility and economic viability is
strong evidence, especially when the presence of electrolyte (NaCl), which improved the
conversion of FR energy into heat. These results indicate a good alternative to the distillation
process as it can increase the capacity of columns already installed. These results indicate a
good alternative to the distillation process as it can increase the capacity of columns already
installed.
Palavras-chave
Micro-ondas, Aquecimento dielétrico, Destilação batelada, Separação, Coluna de estágio, Etanol, Microwave, Heating, Batch Distillation, Separation, Stage Column, Ethanol, Dielectric heating, Engenharia química, Destilação, Separação (Tecnologia), Álcool
Citação
MORAIS, Anderson dos Santos. Avaliação experimental de destilação batelada em misturas etanol hidratado-cloreto de sódio por aquecimento com micro-ondas. 2014. 208 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.34.