Tese de Doutorado

Neste trabalho foram realizados estudos da hidrodinâmica de uma coluna pulsada de pratos perfurados, usando os sistemas tolueno-água e tolueno-acetona-água, e do transporte de massa para este último sistema, quando gotas de tolueno-acetona se deslocam em contracorrente a um fluxo de água, passando a acetona da corrente de tolueno para a de água. Foi utilizada uma coluna de vidro com diâmetro interno de 39,6mm, altura útil de 2670mm, pratos perfurados de aço inoxidável com furos de 3mm de diâmetro e 23% de área livre relativa. Usaram-se espaçamentos entre pratos de 100, 75, 50 e 25mm; frações mássicas iniciais de acetona no tolueno de 0,5 e 10% e relações de fases 5, 1 e 0,2. A vazão total das duas fases variou de 20 a 78 1/h e a freqüência de pulsação de 0,66 a 3,16hz. Os ensaios foram realizados com amplitude de pulsação constante de 8mm e a temperaturas entre 18 e 22°C. Foram obtidas curvas de inundação, dados de retenção da fase dispersa e perfis de concentração em ambas as fases, e estudou-se a influência do transporte de massa e do espaçamento entre pratos nas curvas de inundação e na altura de unidade de transferência. Foram discutidas também as condições ótimas de operação e obtidas correlações empíricas para a determinação de cargas totais e alturas de unidade de transferência.

In this work we studied the hydrodynamic of a pulsed sieve plate column, using the toluene-water and toluene-acetone-water systems, and the mass transfer for this last system, when acetone, in toluene-acetone drops moving countercurrent in a water flow, passes from toluene stream to water. A laboratory pulsed glass column, 39,6 mm in internal diameter and 2,670 mm in operational height, with stainless steel perforated plates, with 3 mm holes diameter and free fractional area of 23%, was used. The following parameters were veried: pulsation frequency: 0.66 tp 3.16 Hz; the total volumetric flow rates of the two phases: 20 to 78 l/h; plate spacing: 100, 75, 50 and 25 mm; phase rate (continuous/dispersed): 5, 1 and 0,2; and solute mass fraction in the organic phase feed stream: 0,5 and 10%. Experiments were performed at a constant pulsation amplitude of 8 mm and at temperatures between 18 and 22 °C. Flooding curves, holdup and concentration profiles in both phases were obtained, and the influence of mass transfer and plate spacing on flooding and on the height of a transfer unit was studied. Optimum operation conditions were also discussed and empirical correlations for the maximum throughput and height of a transfer unit were obtained.