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TORRES DE DESTILAÇÃO
1 – Introdução
A destilação é usada quando se deseja separar uma mistura (líquida, parcialmente líquida ou vapor) em duas outras misturas, utilizando calor como um agente de separação. A mistura rica no(s) componente(s) mais leve(s) (de menor ponto de ebulição, isto é, mais volátil) é camada de destilado , ou produto de topo , e a rica no(s) componente(s) mais pesado(s) (de maior ponto de ebulição, isto é, menos volátil) é chamada de resíduo , ou produto de fundo.
(a) (b)
Figura 1 – (a) fotografia de uma coluna de destilação, (b) Principais componentes de uma coluna de destilação
O destilado é normalmente uma mistura líquida e o resíduo é sempre uma mistura líquida. O equipamento onde ocorre a destilação é chamado de Torre de Destilação, ou Coluna de Destilação (Figura 1), cujo interior é dotado de pratos, ou bandejas (Figura 2). O líquido que desce por gravidade da parte superior entra em contato íntimo com o vapor que sobe da parte inferior da coluna, em cada um dos pratos. O vapor que do fundo da coluna é gerado por um trocador de calor chamado refervedor, onde um fluido com maior energia (na forma de vapor) fornece calor ao líquido que sai pelo fundo da torre, vaporizando-o total ou parcialmente. O líquido residual efluente deste equipamento é o produto de fundo ou resíduo.O líquido que entra pelo topo da coluna, chamado de refluxo, é gerado por um trocador de calor chamado de condensador, que usa um fluido de resfriamento (normalmente água ou ar) para a condensação do vapor efluente do topo da coluna. A outra parte do produto do condensador, aquela que não retorna para a coluna é chamada de destilado.
Figura 2 – Prato ou bandeja utilizada no interior da torre de destilação
Figura 3 – Esquema dos fluxos de vapor e líquido numa coluna de destilação
O líquido que sai do prato flui através de um conduto para o prato inferior. Este conduto pode ser um tubo, tubos ou simplesmente uma lâmina metálica vertical, próxima à parede da torre.
Figura 4 – Esquema de tubos ou lâminas verticais para o escoamento do fluido
Figura 5 – Bandeja com borbulhadores
2.1.1 - Alguns Tipos de Escoamento em Pratos de Borbulhadores
a) Fluxo cruzado: O líquido entra por um dos lados do prato, percorre-o e desce para o prato inferior, pelo outro lado. Para diâmetros de torre entre 1 e 2 metros usa-se vertedor, não só na saída do prato, mas também na entrada de líquido, a fim de homogeneizar a distribuição de líquido.
b) Fluxo dividido: É usado em torres de grande diâmetro. O líquido entra no centro e flui para as extremidades, de onde cai para o prato inferior, onde o fluxo será das extremidades para o centro.
2.3 - Prato de Válvulas
Contém furos nos quais são colocadas válvulas, que variam sua abertura com o fluxo de vapor, não permitindo vazamento de líquido.
Figura 6 – Esquema para o prato de válvulas
2.4 - Partes principais das torres de pratos
A – Casco
E geralmente cilíndrico; pode ser feito em seções flangeadas e aparafusadas, ou então soldadas. As calotas do topo e fundo geralmente são elípticas ou torrisféricas.
B – Bandejas
Vistas em item anterior.
C – Bocas de visita
São aberturas flangeadas, em número e tamanho suficientemente grandes para permitir fácil acesso ao interior da torre para inspeção e manutenção.
D – Escadas e plataformas de acesso
E – Bocais de entrada, saída e drenagem de produtos
F – Panelas para retirada de produtos intermediários
G - Telas para evitar o arraste de líquido junto com o vapor, principalmente em torres a vácuo ou que trabalham com altas velocidades de fluxo.
Bocais de saída, entrada e drenagem de produtos
Escadas e Plataforma de acesso
Casco
