Construction and operation of a distillation column

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i15.37635

Keywords:

Distillation; Unit Operations; Azeotrope; Distillation Column; Simulation.

Abstract

Distillation is an important unit operation in several industrial processes. It is used to purify and separate various compounds, and it is based on the difference in volatility between the components present in the operation. The objective of the present work was to build a distillation column of removable perforated stages for laboratory practices of students at the Universidade Federal do Triângulo Mineiro, which also allows to study the effects of some variables: number of stages, reflux, feeding condition, thermal load employed and compositions in the output currents. For such analyses, the thermodynamic models used were validated through experimental and simulated data. The simulations were performed using the free software COFE®, ChemSep® and Excel®. The parameters were evaluated taking into account the exit of nearly pure water at the bottom of the column and an overhead stream of anhydrous ethanol leaving the column. Adaptations in order to optimize both the available structure and equipment operation as well as the results are the purposes of this work.

Author Biography

Davi Leonardo de Souza, Universidade Federal do Triângulo Mineiro

Departamento de Engenharia Química (DEQ)

References

Arce, A., Martinez-Ageitos, J., & Soto, A. VLE for water + ethanol + 1-octanol mixtures. Experimental measurements and correlations. Fluid Phase Equilibria, Santiago, v. 122, n. 1-2, p. 117-129, jul. 1996. Elsevier BV. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/0378-3812(96)03041-5. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0378381296030415. Acesso em: 15 de outubro de 2021.

Battisti, R., Claumann, C. A., Marangoni, C. & Machado, R. A. F. (2019). Optimization of pressure-swing distillation for anhydrous ethanol purification by the simulated annealing algorithm. Brazilian Journal Of Chemical Engineering. 36(1), 453-9. ISSN 0104-6632 DOI: dx.doi.org/10.1590/0104-6632. https://www.scielo.br/j/bjce/. Acesso em: 01 de junho de 2022.

Cavalcanti, C. J. S. (2018). Simulação e otimização da produção de etanol anidro combustível. 115 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Química, Centro de Tecnologia e Geociências, Universidade Federal de Pernambuco. https://repositorio.ufpe.br/. Acesso em: 01 de junho de 2022.

Carlson, E. C. Don’t Gamble With Physical Properties For Simulations. Chemical Engineering Progress. Cambridge, p. 35-46. jan. 1996. http://www.cchem.berkeley.edu/cbe150b/docs/VLE/Guidelines.pdf. Acesso em: 25 de setembro de 2021.

Dias, R. M. Estudo de equilíbrio líquido-vapor de soluções hidroetanólicas contendo frutose. 2016. 150 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Química, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2016.

Figueiredo, M. F. Obtenção de etanol anidro via destilação extrativa: simulação e otimização. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Química, Universidade Federal de Campina Grande. Paraíba, 2019. <http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/5249>. Acesso em: 31 de maio de 2022.

Geankoplis, C. J., Hersel, A., Lepek, D. H. Transport Processes and Separation Process Principles. 5. ed. Nova Iorque: Pearson, 2018.

Kister, H. Z. Distillation Operation. 1ed New York: McGraw-Hill, 1990.

McCabe, W., Smith, J., Harriot, P. Unit Operations of Chemical Engineering. 7. ed. New York: McGraw-Hill, 2005.

Moussa, L. S. Análise Termodinâmica de Colunas de Destilação Visando à Otimização Energética. 2001. 107 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Química, Área de Concentração Sistemas de Processos Químicos e Informática, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2001. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/267546. Acesso em: 22 de outubro de 2021.

Mulia-Soto, J. F., Flores-Tlacuahuac, A. Modeling, simulation and control of an internally heat integrated pressure-swing distillation process for bioethanol separation. Computers & Chemical Engineering, [S.L.], v. 35, n. 8, p. 1532- 1546, ago. 2011. Elsevier BV. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.compchemeng.2011.03.011. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098135411001013. Acesso em: 16 nov. 2022.

Oliveira, L. A., Cardoso, C.R., Sousa, N.G. Análise de sensibilidade de um sistema de destilação por alternância de pressão para a produção de etanol anidro. Revista Brasileira de Ciência, Tecnologia e Inovação. Abril, 2022.

Pereira, M. D., Sousa e Silva, I., & Siqueira, A. M. de O. (2022). Estudo de uma planta de destilação industrial utilizando o software livre ChemSep. The Journal of Engineering and Exact Sciences, 8(3), 14209–01e. https://doi.org/10.18540/jcecvl8iss3pp14209-01e.

Perry, R. H., Green, D. W. Perry's Chemical Engineers' Handbook. 6. ed. New York: McGraw-Hill, 1999.

Seader, J. D., Henley, E. J., Roper, D. K. Separation process principles: chemical and biochemical operations. 3. ed. Hoboken: Johnwiley & Sons, Inc., 2010. 849 p.

Smith, J. M., Van Ness, H. C., Abbott, M. M., Swihart, M. T. Introdução à Termodinâmica da Engenharia Química. 8. ed. Rio de Janeiro: Ltc, 2019. 575 p.

Souza, A. E. C., Cerqueira, D. A., Souza, N. G., Cardoso, C. R. Simulation of the extractive distillation process to produce anhydrous ethanol using ethylene glycol as a separating agent. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 4, p. e45610414228, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i4.14228. https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/14228. Acesso em: 16 nov. 2022.

Souza, B. D., Alvarez, J. G. Projeto de uma coluna de destilação didática. Orientador: Marlus Pinheiro Rolemberg. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Química, Instituto de Ciência e Tecnologia. Universidade Federal de Alfenas. Poços de Caldas, 2013.

Teleken, J. G. Destilação. Material didático (Mestrado) – Universidade Estadual do Centro Oeste, Guarapuava, Paraná, 2014. https://www.unicentro.br/posgraduacao/mestrado/bioenergia/material_didatico/2014/DESTILACAO_Prof_Joel_538343204e119.pdf. Acesso em: 02 de novembro de 2022.

UFRGS. Manual de experimentos – Química orgânica experimental. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2004. Disponível em: http://www.iq.ufrgs.br/dqo/images/apostilas/Apostila-QUI02004--2019.pdf . Acesso em: 02 de novembro de 2022.

Published

25/11/2022

How to Cite

SILVA, F. G. R.; PITTA, J. V. T.; SIQUEIRA, L. de M.; OLIVEIRA, L. A.; GUARDIEIRO, B. de P.; MOREIRA , E. .; PEREIRA, T. . P.; SOUZA, D. L. de. Construction and operation of a distillation column. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 15, p. e532111537635, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i15.37635. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/37635. Acesso em: 31 jan. 2023.

Issue

Section

Engineerings