Simuladores de Processos:
Extração Líquido-Líquido
Prof. Dr. Félix Monteiro Pereira
Extração líquido-líquido
Para demonstrar a implementação de unidades de extração em um simulador,
estudaremos a extração do ácido acético existente numa mistura aquosa, utilizando
como solvente o benzeno. Neste estudo iremos trabalhar com: extração simples,
extração em dois estágios e extração em coluna. Vamos simular a extração simples
utilizando vasos separadores gás-líquido. Os simuladores de processos industriais
levam em consideração o desenho do equipamento de operações unitárias (nesse
caso, as características do extrator (eficiência, etc.) como o curso se trata apenas de
treinamento, deve-se levar em conta que existem limitações para a utilização dos
resultados obtidos no curso.
Para o estudo que iremos realizar, será necessária a utilização de um banco de dados
de componentes maior que o disponível no DWSIM (utilizaremos a de outro simulador
de processos, o Chemsep). Dessa forma, caso o banco de dados do CHEMSEP já esteja
presente no simulador, os próximos passos não serão necessários.
Extração líquido-líquido
Importação do banco de dados do Chemsep
Caso o banco de dados do Chemsep não esteja presente, abra o DWSIM, feche a
janela de boas vindas, clique em adicionar banco de dados do chemsep (pode ser
necessário você procurar o endereço da pasta contendo o banco de dados). Clique em
abrir.
Extração líquido-líquido
Importação do banco de dados do Chemsep
Depois de adicionar o banco de dados do CHEMSEP, basta fechar o DWSIM. Esse
procedimento só precisa ser realizado uma única vez.
Extração líquido-líquido
Extração simples
Voltemos ao problema: Pretende-se remover o ácido acético existente numa solução
aquosa utilizando o benzeno como solvente num processo de extração líquido-líquido.
A corrente de alimentação contendo 40% em massa de ácido acético entra com um
fluxo de 1 kg/s no extrator a 293K e 101325 Pa. A corrente de solvente, contém
benzeno puro sendo alimentada ao extrator a 293K e 101325 Pa.
Utilizando um separador G-L, avaliemos a quantidade de ácido acético recuperada
para vazões de benzeno variando 1 e 10 kg/s. Registre os valores obtidos. Utilize o
pacote de propriedades termodinâmicas UNIQUAC e loops-aninhados para equilíbrio
liquido-liquido-vapor.
(Obs. Nesse caso selecione o acetic acid do Chemsep).
Extração líquido-líquido
Extração simples
Como já estão treinados deixarei que resolvam o problema. O modo de operação do
vaso deve ser de três fases (indicado na figura).
Extração líquido-líquido
Extração simples
Considerando um fluxo de benzeno de 10 kg/s, avalie a influência da temperatura no
processo de extração. Considere a temperatura variando de 283 a 323 K. Para não ter
que alterar a temperatura de ambos os fluxos de entrada, insira um misturador e um
aquecedor, coloque a temperatura de ambas as alimentações em 283K e altere a
temperatura de saída do trocador de calor.
Extração líquido-líquido
Extração simples em dois estágios
Considerando agora dois estágios de extração em série, um fluxo total de benzeno de
10 kg/s, avalie a influência da razão entre as alimentações de solventes nos estágios
sobre o processo de extração. Considere uma temperatura de 293 K. Realize a razão
entre os fluxos utilizando um divisor de fluxos para a alimentação dos solventes e um
misturador nas correntes de extratos.
Extração líquido-líquido
Extração simples em dois estágios
Considerando agora dois estágios de extração em série (correntes cruzadas), um fluxo
total de benzeno de 10 kg/s, avalie a influência da razão entre as alimentações de
solventes nos estágios sobre o processo de extração. Considere uma temperatura de
293 K. Realize a razão entre os fluxos utilizando um divisor de fluxos para a
alimentação dos solventes e um misturador nas correntes de extratos.
Extração líquido-líquido
Extração em coluna
A versão 3.3 do DWSIM possui uma coluna de extração porém, para simular uma
coluna de extração em outro simulador iremos utilizar o Chemsep.
1) Abra o Chemsep e insira os componentes.
Extração líquido-líquido
Extração em coluna
2) Selecione a operação unitária como na figura.
Extração líquido-líquido
Extração em coluna
3) Selecione as propriedades e adicione os parâmetros UNIQUAC (manualmente).
Extração líquido-líquido
Extração em coluna
4) Configure as alimentações.
Extração líquido-líquido
Extração em coluna
5) Especifique a pressão da coluna.
Extração líquido-líquido
Extração em coluna
5) Clique em
para simular a coluna. Salve o arquivo no seu diretório e verifique os
resultados.