XI Salão de
Iniciação Científica
PUCRS
Instrumentação de Coluna de Destilação Fracionada
Cícero Bedinot1, Airton Nobre Soares1, Jaqueval Senna de Ávila1, Eduardo Cassel1 (orientador),
Paulo Renato P. dos Santos1 (orientador).
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Faculdade de Engenharia, PUCRS
Resumo
Introdução
Destilação fracionada é uma operação unitária amplamente utiliza na indústria
química. Esta operação unitária é também denominada fracionamento ou destilação
fracionada e tem como objetivo a separação de compostos com volatilidades diferentes.
As aplicações da destilação têm uma infinita diversidade. O oxigênio puro usado
na fabricação do aço, nos foguetes e nas aplicações médicas é produzido pela destilação
do ar que foi previamente liquefeito. Pode-se considerar um processo símbolo da
indústria do petróleo, pois a partir da mesma são obtidas diversas frações do petróleo
cru como os gases leves, a nafta, a gasolina, o querosene, os óleos e o asfalto
(Mizoguchi et al., 1995).
Os processos desta natureza têm evoluído significativamente no que se refere à
instrumentação e controle das variáveis de processamento, logo o objetivo deste
trabalho foi automatizar o processo de aquisição de temperaturas e desenvolver um
sistema de refrigeração para ser incorporado à coluna de destilação fracionada instalada
no Laboratório de Operações Unitárias da Faculdade de Engenharia da PUCRS.
Metodologia
O monitoramento da variável temperatura em diferentes pontos de um processo
de destilação fracionada consistiu um dos objetivos deste trabalho. Estas informações
são necessárias para a realização de cálculos teórico-experimentais associados a este
equipamento. Para a aquisição destes dados foi desenvolvido um sistema que monitora
temperaturas em 16 pontos diferentes da coluna de destilação fracionada (Figura 1) e as
mesmas são apresentadas em formas de displays e gráficos de tendência através de uma
interface amigável com o usuário em um computador. Para isso foram utilizados
módulos de aquisição de dados com entradas analógicas ligadas a uma rede RS-485 e
um conversor RS-232/RS-485 conectado a um computador do tipo PC. O software
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supervisório foi desenvolvido sobre uma plataforma SCADA (supervisory control and
data acquisition) e protocolo de comunicação proprietário para os módulos de aquisição
de dados (Åström, Wittenmark, 1997).
Figura 1: Coluna de destilação com sistema de aquisição de dados e refrigerador
Uma das limitações da coluna instalada é o controle de temperatura no
condensador, visto que a mesma foi adquirida sem um sistema de refrigeração,
consequentemente ele opera com água encanada à temperatura ambiente. Este fato
impede a operação do condensador a baixas temperaturas, o que é indispensável quando
trabalha-se com pressões na coluna abaixo de 1 atmosfera, além de consumir grandes
quantidades de água, visto que o fluido de refrigeração não recircula, isto é, não é
reaproveitado. Visando incorporar tecnologia ao equipamento original foi desenvolvido
um equipamento de refrigeração (Anelli, 1994) que atenda as necessidades da coluna de
destilação, onde o fluido de refrigeração opere em circuito fechado e a temperatura do
condensador não exceda a 278 K.
Resultados e Discussão
Com a implantação do sistema de aquisição de dados relativo às de temperatura,
promoveu-se um up grade na coluna de destilação, o que possibilitou aos usuários
determinar e armazenar com exatidão medidas de temperatura em 16 pontos do
equipamento. Nas Figuras 2 e 3 são mostradas a tela principal do software e os módulos
de aquisição de dados, respectivamente.
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Figura 2: Tela principal do software supervisório
Figura 3: Módulos de aquisição de dados
O equipamento de refrigeração desenvolvido pode ser visualizado na Figura 4
Figura 4: Equipamento de refrigeração do fluido de arrefecimento do condensador
A incorporação do sistema de refrigeração à coluna de destilação foi responsável
por uma maior funcionalidade da unidade piloto, permitindo o fracionamento de
misturas a baixas pressões, o que é necessário quando trabalha-se com compostos
facilmente degradáveis pelo excesso de temperatura. Também é importante ressaltar que
foi eliminado o desperdício de água durante o processo de destilação, que é da ordem de
180 litros de água por hora.
Conclusão
O desenvolvimento da instrumentação da coluna de destilação possibilitou, não
somente uma precisão nas leituras de temperatura e o não desperdício de água, mas a
incorporação de tecnologia a um equipamento de uso didático. Também se conclui que
as modificações realizadas ampliaram as possibilidades de uso da coluna de destilação,
tanto para fins de ensino com para fins de pesquisa.
Referências
ANELLI, Giovani, Manual Prático do Mecânico e do Técnico de Refrigeração, Rio de Janeiro,
Editora Jacobina, 1994.
ÅSTRÖM, K. J., WITTENMARK B., Computer-Controlled Systems: Theory and Design Upper
Saddle River, N.J. USA: Prentice Hall, Inc. 1997.
MIZOGUCHI, A., MARLIN, T.E., HRYMAK, A.N., Operations Optimization and Control Design
for a Petroleum Distillation Process, Canadian J.: Chem. Eng. 1995, pp896 -907.
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