Distillation Columns with Multiple Phase Divisions: How They Improve Thermodynamic Efficiency and Decrease Energy Consumption

Abstract

Distillation efficiency can be improved by columns with multiple phase divisions, also known as parastillation (vapor division) and metastillation (liquid division). Although, previous studies demonstrate that these configurations improve separation efficiency, little is known about the mechanisms that cause this improvement. These mechanisms are elucidated through exergetic and driving force analyses. Methanol-ethanol and multicomponent hydrated bioethanol purifications were investigated. Thermodynamic efficiency and exergy losses are improved when the number of phase divisions is increased. In methanol-ethanol distillation, the increase of the number of phase divisions from one to eight decreases both the operational costs and CO 2 emissions by 34% and increases thermodynamic efficiency by 23%. Considering a more feasible number of phase divisions, from the construction point of view, four divisions improve operational costs by 31%, over one division. In the production of hydrated bioethanol, four-vapor divisions lead to a reduction in energy consumption by 18% when compared with conventional distillation. This study shows that it is possible to reduce operating costs to a value close to the theoretical minimum, without a significant increase in capital costs. This observation contrasts with the conventional process, in which the reduction in operating costs necessarily leads to higher distillation columns and capital costs.

Investigação do processo de "parastripping" na etapa de desacidificação/desodorização do óleo de palma

“…Ceriani e Meirelles (2004aMeirelles ( , 2004cMeirelles ( , 2006Meirelles ( , 2007 e para a destilação com colunas de paradestilação por Biasi et al (2020Biasi et al ( , 2021. Este método foi escolhido pela possibilidade de representar misturas multicomponentes de soluções não ideais, além de considerar eficiências…”

“…Assim como a paradestilação, o parastripping é uma adaptação do processo de separação convencional (stripping) e consiste na divisão da corrente de alimentação de vapor no fundo da coluna em duas ou mais correntes paralelas, que entram em contato com uma única corrente líquida descendente (CANFIELD, 1984). Como reportado na literatura de destilação, esse rearranjo estrutural pode aumentar o número de estágios ideais teóricos por unidade de altura de coluna, reduzindo custos operacionais e/ou de construção (BIASI et al, 2021). Na literatura de tecnologia de lipídios há uma escassez de trabalhos envolvendo misturas multicomponentes no parastripping, utilizando um método rigoroso de simulação.…”