Desenvolvimento do algoritmo para simulação de colunas de destilação multicomponente em estado estacionario utilizando a modelagem de estagios de não equilibrio

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

1996

RESUMO

Para eliminar completamente fatores de correção empíricos, como as eficiências utilizadas no modelo de estágios de equilíbrio, Krishnamurthy e Taylor, em 1985, descreveram um modelo de estágios de não equilíbrio para processos de separação multicomponentes que considera a transferência simultânea de massa e energia entre as fases líquida e vapor. Enquanto no modelo de estágios de equilíbrio, descrito pelas equações MESH, existem 2nc+1 equações para cada estágio (nc é o número de componentes), no modelo de estágios de não equilíbrio existem 5nc+3 equações para cada estágio: balanços de massa por componente na fase líquida, balanço de energia na fase líquida, balanços de massa por componente na fase vapor, balanço de energia na fase vapor, balanços de massa por componente na interface, balanço de energia na interface, equações de somatório na interface e relações de equilíbrio por componente na interface. Neste trabalho, é desenvolvido um algoritmo para resolver as equações do modelo de estágios de não equilíbrio resultantes de simulações em estado estacionário.O algoritmo é formulado de maneira que as equações que descrevem o modelo e o método de solução são independentes dos métodos utilizados para predizer os fluxos de transferência de massa e energia, e das propriedades físicas, de transporte e termo dinâmicas do sistema. As equações não lineares são resolvidas simultaneamente utilizando o procedimento descrito por Naphtali e Sandholm e o método de convergência de Newton-Raphson. Para o condensador e o refervedor, as equações do modelo de estágios de equilíbrio são utilizadas, dependendo das especificações feitas (fluxo de destilado, razão de refluxo, fração molar do componente mais volátil, produto de fundo, calor no refervedor, calor no condensador) e do tipo de condensador (total ou parcial). Os perfis de composição e temperatura para cada fase, preditos pelo software DISNON desenvolvido para a simulação de colunas de destilação multicomponente de pratos, utilizando o algoritmo do modelo de estágios de não equilíbrio descrito neste trabalho, são comparados com os perfis do modelo de estágios de equilíbrio utilizando a eficiência global de Murphree para diversos sistemas multicomponentes, ideais e não ideais. No trabalho, os perfis do modelo de estágios de não equilíbrio ficaram próximos dos perfis do modelo de estágios de equilíbrio com 50% de eficiência. Verificou-se que os valores dos coeficientes de transferência de massa influenciam em todos os perfis, enquanto que os coeficientes de transferência de energia somente influenciam nos perfis de temperatura. A exatidão do modelo de estágios de não equilíbrio é basicamente limitada pela exatidão da correlação utilizada para calcular os coeficientes de transferência de massa. A consideração de equilíbrio térmico não altera os perfis de composição ou de temperatura na fase líquida e interface, somente altera o perfil de temperatura na fase vapor, e conseqüentemente, o calor que deve ser fornecido ao refervedor e o calor que deve ser removido do condensador. Os resultados obtidos, neste trabalho, revelam o grande potencial da modelagem de estágios de não equilíbrio na simulação dos processos de separação, por se tratar de um modelo bem realista, mas, tem a desvantagem de requerer um tempo computacional alto

ASSUNTO(S)

destilação termodinamica de sistemas em não-equilibrio equilibrio liquido-vapor

ACESSO AO ARTIGO

Documentos Relacionados