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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Estudo da hidrodinâmica de uma coluna de extração Kühni
Authors: Natieli de Souza Oliveira
First Advisor: Marcelo Borges Mansur
First Referee: Elias Basile Tambourgi
Second Referee: Leandro Soares de Oliveira
Abstract: Este trabalho teve por objetivo o estudo do comportamento hidrodinâmico de uma seção de coluna de extração líquido-líquido do tipo Kühni, em escala piloto, com 150 mm de diâmetro e 5 estágios. O estudo foi realizado na ausência de transferência de massa, utilizando-se o sistema binário água/Exxsol D-80, sendo a fase contínua constituída pela água em todas as corridas. A coluna foi operada em circuito fechado. O escoamento em contra-corrente das faseslíquidas foi caracterizado com respeito ao tamanho médio das gotas, distribuição de tamanho das gotas e hold-up (total e local). As seguintes variáveis operacionais foram investigadas: velocidade de agitação (60, 90, 120, 150 e 180 rpm), vazão de fase dispersa (1.240 e 2.000 mL/min), vazão de fase contínua (1.240 e 2.000 mL/min) e altura na coluna (distribuidor e estágios 1, 3 e 5). O método fotográfico foi empregado para determinar o tamanho médio e a distribuição de tamanho de gotas. Verificou-se que as gotas se distribuem de acordo com a função de distribuição log-normal. O tamanho médio das gotas diminuiu com o aumento na velocidade de agitação, tornando-se mais uniformes (menos distribuídas). Correlações empíricas propostas na literatura foram empregadas na comparação com os resultados experimentais de diâmetro médio de Sauter e apresentaram desvios elevados. Uma novacorrelação foi proposta no presente trabalho, tendo apresentado desvio de apenas 8,2 %. O hold-up total e local encontra-se diretamente relacionado à vazão de fase dispersa e a velocidade de agitação. Menores gotas promovem um aumento no tempo de residência dasmesmas, resultando no aumento do hold-up total e local. O estudo permitiu um melhor conhecimento a respeito do comportamento hidrodinâmico na seção da coluna de extração líquido-líquido Kühni.
Abstract: This work aimed at the experimental study of the hydrodynamic behavior of liquid-liquid extraction columns. A section of a pilot scale Kühni column containing 5 stages with 150 mm of diameter has been used. The study has been carried out in the absence of mass transferbetween phases. The binary system water/Exxsol D-80 was employed. In all runs, water has been set as the continuous phase and the column was operated in a closed circuit mode. The hydrodynamics has been assessed regarding the average drop size, drop size distribution andhold-up (total and local). The following operational variables have been investigated: rotor speed (60, 90, 120, 150 and 180 rpm), flowrate of the dispersed phase (1.240 and 2.000 mL/min), flowrate of the continuous phase (1.240 and 2.000 mL/min) and column sections heights (distributor and stages 1, 3 and 5). A photographic method has been applied to measure drop sizes and distributions. It has been observed that drop size distributions follow a lognormal distribution function. Drop sizes were reduced with the increase of rotor speed, thus resulting in narrower size distributions. Empirical correlations proposed in the literature were employed in this study and the calculated diameters were compared to the experimental Sauter diameters. Considerable deviations were obtained and a new correlation was proposed in thiswork, with predictions presenting an 8,2 % deviation. Regarding hold-up measurements, it has been found a significant dependence on the flowrates of the dispersed phase and rotor speed. Smaller drops present longer residence times in the column stages, thus resulting in an increase of the total and local hold-up. The results obtained in this study have contributed to better understand the hydrodynamic behavior of binary systems in sections of a Kühni column.
Subject: Engenharia quimica
language: Inglês
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/CMPS-6WHHLA
Issue Date: 12-Sep-2005
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