SIMULAÇÃO E MODELAGEM DE UMA COLUNA DE DESTILAÇÃO BINÁRIA

Cláudia Destro dos Santos1, Jhessica Ketlyn Hanauer 2, Samara Silva de Souza3

PALAVRAS-CHAVE: modelagem; destilação binária; scilab.

1. INTRODUÇÃO

A coluna de destilação é um dos equipamentos de separação mais empregados na indústria química e petroquímica. A operação de uma coluna ocorre inicialmente com a entrada da alimentação no meio da coluna. Os componentes de menor e maior temperatura de ebulição são chamados respectivamente, destilado e resíduo ou produto de fundo. O projeto e controle da destilação são importantes para produzir produtos de requerida pureza (BEQUETTE, 1998).

Será apresentado o modelo dinâmico e estacionário de uma coluna de destilação …exibir mais conteúdo…

No estado estacionário as equações são caracterizadas pelo mesmo tipo de equações do modelo dinâmico, porém excluindo-se a dependência do tempo. Tais equações consistem numa série de equações algébricas não lineares, desde que a relação volatilidade relativa seja não-linear em estado variável. Para simulação utilizou-se o Método de Newton-Raphson.

3 MÉTODOS NUMÉRICOS

A parte programacional foi realizada no software SciLab 5.2.1 (Scientific Laboratory), permitindo a confirmação do estado estacionário através do Método de Newton-Raphson e a geração e análise gráfica do processo através do Método de Runge-Kutta.

3.1 EXEMPLO NUMÉRICO

Considerou-se uma coluna de destilação com 41 estágios, e entrada de alimentação no prato 21. Os valores de alguns parâmetros e entradas foram dados e outros foram calculados conforme o balanço na coluna.

Parâmetros de controle:
[pic]
Variáveis de entrada:
[pic]
Variáveis de estado:
[pic]

Classificações e hipóteses fundamentais do modelo:

-Modelo teórico;
-Modelo Dinâmico;
-Modelo a parâmetro concentrado (agregado);
-Volatilidade Relativa constante e fluxo equimolar.

MÉTODO NEWTON-RAPHSON

A simulação com 41 variáveis de estado não gerou problema algum neste método. Os valores de x1=0,989996, x21=0,4987256 e x41 = 0,010004 referem-se, respectivamente a composição no condensador, na alimentação e no refervedor.

O programa simulado e os resultados obtidos das