Título: DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE PARA PROJETO DE COLUNA DE DESTILAÇÃO

Título alternativo: DEVELOPMENT OF A PROJECT SOFTWARE OF DISTILLATION COLUMN

Autoria de: Thales Rarick Arruda

Orientação de: Suellen Mendonca Nascimento

Coorientação de: -

Presidente da banca: Suellen Mendonca Nascimento

Primeiro membro da banca: Lidja Dahiane Menezes Santos Borel

Segundo membro da banca: Gilson Campani Junior

Palavras-chaves: Coluna de destilação, Processos de Separação, Destilação Binária, Excel, Software.

Data da defesa: 30/04/2021

Semestre letivo da defesa: 2020-2

Data da versão final: 21/05/2021

Data da publicação: 21/05/2021

Referência: Arruda, T. R. DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE PARA PROJETO DE COLUNA DE DESTILAÇÃO. 2021. 77 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.

Resumo: A destilação é uma das operações unitárias de separação mais utilizadas na Engenharia Química, tendo como força motriz a volatilidade relativa entre os componentes. Essa diferença de volatilidade faz com que o vapor produzido por uma mistura líquida possua os mesmos componentes da alimentação, mas em frações molares diferentes. Havendo então a transferência simultânea de massa do líquido pela vaporização e do vapor pela condensação, ocorre um aumento da concentração do componente mais volátil no vapor e do componente menos volátil no líquido. A separação entre o líquido e o vapor ocorre por diferença de gravidade, sendo então uma operação complexa. Apesar de as destilações binárias terem pouca aplicação industrial, o projeto dessas colunas envolve uma extensa sequência de cálculos e é fundamental para entender os princípios aplicáveis a outras operações unitárias e no ensino de Engenharia Química. O método mais comum para projetar colunas de destilação em processos binários é o método de McCabe-Thiele. Este método, apesar de clássico e amplamente utilizado, requer vários procedimentos gráficos, o que implica a ocorrência de erros de paralaxe e erros de aproximação que podem influenciar na acurácia dos resultados. Assim, este trabalho teve como objetivo desenvolver um código capaz de calcular computacionalmente todos os parâmetros do projeto, por meio da linguagem de programação do Excel - o Visual Basic for Applications (VBA), de uma coluna de destilação binária usando o método de McCabeThiele. Após a elaboração do código, foram realizados testes comparativos a fim de verificar a funcionalidade e aplicabilidade do programa. Para validação dos resultados foram utilizados exemplos propostos na literatura. Dentre esses exemplos, foi feita a estimativa das vazões de topo e fundo de uma coluna, para diferentes condições de alimentação. Para alimentação de líquido saturado, o erro encontrado foi de 0,25 para a vazão de produto de topo e 0,33 para a vazão de produto de fundo. Os valores de número de estágios e prato de alimentação encontrados através do código desenvolvido, para as três condições de alimentação, se mostraram próximos àqueles reportados na literatura. Além das vazões, o código desenvolvido permite a determinação do diâmetro da coluna. Comparando o resultado obtido neste trabalho com a literatura, observou-se uma ligeira discrepância de 0,44. Essas diferenças, que se mostraram muito pequenas, podem estar relacionadas ao truncamento de resultados da literatura, ou à paralaxe na leitura de gráficos. Assim, o código desenvolvido foi capaz de realizar com eficiência e confiabilidade os cálculos referentes ao dimensionamento de colunas de destilação binárias.

Abstract: Distillation is one of the most used unitary separation operations in Chemical Engineering, having as a driving force the difference in relative volatility between the components. This difference in volatility makes the steam produced by a liquid mixture have the same components as the food, but in different molar fractions. Then, with the simultaneous transfer of mass of the liquid by vaporization and of the vapor by condensation, there is an increase in the concentration of the most volatile component in the vapor and the least volatile component in the liquid. The separation between the liquid and the vapor occurs due to a difference in severity, and is therefore a complex operation. Although binary distillations have little industrial application, the design of these columns involves an extensive sequence of calculations and is fundamental to understand the principles applicable to other unit operations and in the teaching of Chemical Engineering. The most common method for designing distillation columns in binary processes is the McCabe-Thiele method. This method, despite being classic and widely used, requires several graphic procedures, which implies the occurrence of parallax errors and approximation errors that can influence the accuracy of the results. Thus, this work aimed to develop a code capable of computationally calculating all the parameters of the project, using the Excel programming language - Visual Basic for Applications (VBA), from a binary distillation column using the McCabe- Thiele. After drafting the code, comparative tests were carried out to verify the programs functionality and applicability. To validate the results, examples proposed in the literature were used. Among these examples, the top and bottom flows of a column were estimated for different feeding conditions. For saturated liquid feed, the error found was 0.25 for the top product flow and 0.33 for the bottom product flow. The values of number of stages and feeding plate found through the developed code, for the three feeding conditions, proved to be close to those reported in the literature. In addition to the flow rates, the code developed allows the determination of the column diameter. Comparing the result obtained in this work with the literature, a slight discrepancy of 0.44 was observed. These differences, which proved to be very small, may be related to the truncation of results in the literature, or to parallax in the reading of graphs. Thus, the developed code was able to perform efficiently and reliably the calculations related to the dimensioning of binary distillation columns.

URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_quimica/20202201521165

URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/47213

Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)

Nome da editora: Universidade Federal de Lavras

Sigla da editora: UFLA

País da editora: Brasil

Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso

Nome da língua do conteúdo: Português

Código da língua do conteúdo: por

Licença de acesso: Acesso aberto

Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras

URI da licença: repositorio.ufla.br

Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br

Detentores dos direitos autorais: Thales Rarick Arruda e Universidade Federal de Lavras

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