Development of Micro Separation Technology Modules. Part 2: Distillation

Abstract

The subject of previous work on liquid‐liquid extraction is complemented in this paper through the research activities in micro distillation. After a detailed literature study comparing the performance, strengths, and weaknesses of published micro distillation methods, critical process parameters based on model studies will be discussed. Apparative approaches to micro distillation are presented, where the capillary module used for distillation can provide a successful phase separation of gas‐liquid mixtures up to volume feeds of 10 mL min−1.

Modular Process Engineering: Development of Apparatuses for Transformable Production Systems

“…The micro applications for distillation can be classified according to the functional principle. Further studies on micro distillation can be found in , . The principle of the falling film apparatus is described in .…”

Microfluidic Distillation System for Separation of Propionic Acid in Foods

“…The performance of the micro-distillation systems described above is fundamentally dependent on the heat transfer efficiency and temperature distribution within the microfluidic device. Accordingly, many researchers have employed numerical simulation methods to optimize the performance of micro-distillation systems [ 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42 ]. For example, Stanisch et al [ 38 ] conducted numerical simulations to investigate the effects of the primary processing parameters (e.g., the reflux ratio, evaporation rate, and choice of feed stage) on the performance of a micro-distillation system intended for the separation of ethanol/water feed streams.…”

“…Accordingly, many researchers have employed numerical simulation methods to optimize the performance of micro-distillation systems [ 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42 ]. For example, Stanisch et al [ 38 ] conducted numerical simulations to investigate the effects of the primary processing parameters (e.g., the reflux ratio, evaporation rate, and choice of feed stage) on the performance of a micro-distillation system intended for the separation of ethanol/water feed streams. Overall, the results presented in [ 37 , 38 ] confirmed that numerical simulations provide a versatile and effective approach for the design, characterization, and optimization of microfluidic distillation systems.…”

Destilação de volumes reduzidos

“…Em sistemas convencionais, a gravidade é usada para conduzir a fase líquida para baixo e a fase vapor é impulsionada para cima pela diferença de pressão a fim de produzir o contrafluxo requerido. Nos microcanais, as forças de superfície, como viscosidade, capilaridade e tensão superficial, predominam sobre as forças gravitacionais 9,[35][36][37][38][39][40][41][42][43] , o que impede que a separação das fases ocorra como na macroescala. Consequentemente, alternativas são desenvolvidas para a separação de fases, condução e coleta de vapor dentro desses sistemas, quais sejam, uso de gás de arraste e de vácuo, força centrífuga e força capilar.…”

“…Embora diversos destiladores miniaturizados já tenham sido reportados na literatura 9,[31][32][33][34][35][36][37][38][39][40][41][42][43][44][45][46][47][48][49][50] , ainda não houve a aplicação desses microssistemas para a destilação de petróleo haja vista a complexidade da amostra. Além disso, a miniaturização desse processo não é simples devido a uma série de desafios, os quais incluem: i) condições experimentais severas (amostras orgânicas em temperaturas altas); ii) incorporação de vários componentes (termopares, coluna de fracionamento, condensador e canais para introdução da amostra e coleta do destilado) em um dispositivo compacto; iii) manutenção da temperatura ideal na coluna e iv) necessidade de monitorar as temperaturas em diferentes pontos do sistema (amostra, coluna e coleta do destilado).…”