Química Industria IVer 2.2 Tipos: Destilação diferencial (simples ou em batelada) Destilação em equilíbrio (flash ou integral) Destilação fracionada Destilação extrativa e azeotrópica Destilação Flash Destilação extrativa e azeotrópica ‐ Destilação extrativa Um componente externo (solvente) é usado para modificar a volatilidade relativa dos componentes da carga. relativa dos componentes da carga Separação de isobutano de buteno-1 1 Diagrama Coluna de Destilação 2 . Separação de etanol-água por destilação azeotrópica com benzeno Usa‐se destilação extrativa ou azeotrópica quando: A volatilidade relativa entre os componentes que desejamos separar é aproximadamente 1. Variação da composição de um azeótropo com a pressão: Sistema de “quebra” de azeótropo usando 2 torres de destilação em série operando a diferentes pressões COLUNA .0. Quando a carga forma um azeótropo homogêneo na destilação. cuja composição não varia muito com a pressão.‐ Destilação azeotrópica Quando o componente externo forma um azeótropo com um ou mais componentes da carga componentes da carga. REFLUXO Principais Tipos de Torres de Contato DESTILADO CARGA BORBULHADOR REFERVEDOR PRODUTO DE FUNDO Queda de Pressão Típica ΔP mmHg/Hetp Pratos Recheios Randômicos Recheios Arrumados 3-5 1-3 0.0.1.25 Tipo Tamanho Material Hetp – altura equivalente a um prato teórico Recheios Randômicos Tradicionais Randômicos Modernos IMTP Super Intalox Anel de Raschig Anel de Lessing Anel Particionado I-Ring Nutter Sela de Berl Sela Intalox Anel Pall 3 .CONDENSADOR Funcionamento O vapor da mistura se desprende e se dirige ao topo encontrando um prato superior que com a coluna de líquido condensa os pesados p desse vapor que por sua vez vaporiza os leves desse nível de líquido da bandeja. havendo assim uma troca de calor muito grande ocorrendo em cada prato da torre. 2 2) Possui baixo peso (20 .FLEXIMAX Materiais Metálicos VANTAGENS DESVANTAGENS MATERIAIS PREÇO RELATIVO BASEADO NO MERCADO AMERICANO METÁLICOS 1) Não são suscetíveis a choques térmicos ou quebra por impactos 2) Normalmente não se deformam 3) Peso relativamente pequeno 4) Pode ser produzido qualquer material em 1) Propriedades corrosivas podem exigir uso de ligas excessivamente caras Aço carbono Aço inox 304 Aço inox 316 Monel 1 2.90 CERÂMICAS 1) Baixo custo 2) Pode ser usado em temperaturas elevadas 3) Resistência à maioria dos agentes químicos exceto aos álcalis e vapor vivo 1) Susceptível a choque térmico ou quebra por impacto 2) Alta densidade 3) Pequena capacidade devido a sua espessura de parede 4) Mais difícil de instalar devido a quebras 1.30) (20 .4 20 Recheios Plásticos Materiais Plásticos VANTAGENS DESVANTAGENS MATERIAIS PREÇO RELATIVO BASEADO NO MERCADO AMERICANO Materiais Cerâmicos VANTAGENS DESVANTAGENS MATERIAIS PREÇO RELATIVO BASEADO NO MERCADO AMERICANO PLÁSTICOS Á 1) Não são susceptíveis a choques térmicos nem a quebra por impacto 1) Propriedades corrosivas ou térmicas podem exigir o uso de plásticos excessivamente caros Polipropileno PVC CPVC Kynar (PVDF) Teflons: PFA FEP TFE 2) Susceptível à defomação por alta temperatura ou erro operacional Tefzel 0.60 2.50 8.55 1.30) 4 .5 4. Grafite ou Carvão Sinterizado VANTAGENS DESVANTAGENS MATERIAIS PREÇO RELATIVO BASEADO NO MERCADO AMERICANO 6.0 CARVÃO 1) Pode ser usado em serviços a altas temperaturas na ausência de oxidantes energéticos 2) Quimicamente resistente 1) Susceptível impacto 2) Alta densidade 3) Baixa capacidade devido espessura de parede à à quebra por Recheios Arrumados 4) Maior dificuldade de instalação devido a quebras 5) Custo elevado Grades ΔP 0.4 mmHg/HETP Vazões 50‐100% superiores aos pratos Grandes diâmetros Recheios Estruturados de Alta Eficiência Recheios BX da Sulzer Estruturados de 2a Geração 5 .3‐0. Tipos de Pratos Pratos Convencionais Sem downcomer Com downcomer Pratos Alta capacidade ⎧Pratos TURBOGRID ⎪Pratos PERFURADOS ⎪ PRATOS SEM DOWNCOMERS ⎨ ⎪Pratos RIPPLE (ONDULADOS) ⎪Pratos KITTEL ⎩ Prato perfurado sem downcomer RIPLLE TRAYS 1ª Geração anos 50 Segunda Geração de RIPLLE TRAYS Painel soldado 2ª Geração não usa soldas 6 . O formato em onda da bandeja. distingue‐se do perfurado por ter a chapa onde f h d ficam os furos em forma senoidal. Sua fabricação é possível em qualquer tipo de metal. A bandeja opera com uma camada de espuma na superfície que facilita a formação da superfície de contato para que ocorra a troca de calor e massa entre o líquido e o vapor. defasadas de 90º somada a formação ondulada.Pratos Ripple Tray Opera como um prato perfurado. 7 . Comparação: RIPPLE TRAY X PERFURADOS Torres de Pratos ⎧Pratos com Burbulhado res ⎪ PRATOS COM DOWNCOMERS ⎨Pratos PERFURADOS ⎪Pratos com Válvulas ⎩ O vapor ascendente tem vários ângulos de “ataque” ao líquido. RIPLLE TRAYS Para este tipo de bandeja são requeridos distribuidores. Isto se justifica pelo fato de que quando se usa ripple tray o grau de turbulência e velocidade são tão grandes que dificulta a deposição de incrustações. enquanto nas bandejas perfuradas simples o ângulo de “ataque” é um só. proporciona uma maior resistência mecânica Por este motivo as bandejas podem ser mecânica. confeccionadas por chapas mais finas representando assim um menor custo. Isto já não ocorre na torre convencional onde a passagem de líquido entre os pratos ocorre somente nos DCMs possibilitando o acumulo de incrustações. tanto de carga quanto de refluxo para evitar sobrecarga isolada em determinado ponto da bandeja e caminhos preferenciais do vapor ou liquido nas regiões de carga ou refluxo. como uma telha. proporcionam um contato íntimo entre líquido e vapor no corpo da bandeja. RIPLLE TRAYS: Bandejas de metal perfuradas com ondulações que favorecem a passagem do líquido pela parte + baixa e a do vapor pela + alta. As bandejas são construídas de modo que facilita a sua montagem. A acomodação das bandejas. As ripple trays apresentam menor perda de carga quando comparadas aos pratos convencionais. Funcionamento Pela maneira que é projetada a bandeja forma‐se na superfície uma camada de espuma que tem a propriedade de promover uma ótima superfície de contado para a troca de calor com um alto grau de turbulência. mesmo em pequenos diâmetros. As riplle trays são usadas em torres que apresentam problemas de sujeira ou incrustações. Sua montagem é de simples fixação nos anéis de suportação e parte das bandejas são fixados por grampos. justificando-se assim o alto grau de turbulência e a formação de espuma na superfície da bandeja do tipo riplle. porem o aço inox é o mais utilizado. pois neste caso o líquido tende a passar pelos orifícios Prato Perfurado downcomer Pratos valvulados BDH valve Pratos Valvulados Nutter 8 . Furos Vertedouro Downcomer Fluxo Líquido da bandeja superior ►Como desvantagem apresenta a menor flexibilidade para baixas vazões de vapor.Prato perfurado com downcomer borbulhadores downcomer Pratos com BURBULHADORES Pratos Perfurados ►A vantagem deste tipo de prato consiste no fato de ser mais barato e dar perda de pressão menor. Pratos Perfurados São pratos que apresentam na zona de passagens de vapor somente orifícios afastados entre si de 2 a 3 diâmetros. 9 .Comparação entre os tipos clássicos de pratos Descrição Perfurado Valvulado Alta a Muito alta Alta Borbulhador Moderadamente Capacidade Alta alta Moderadamente Eficiência Alta alta Alto Arraste Moderado Moderado Delta P Moderado Moderado Alto Descrição Perfurado Valvulado Borbulhador Custo Baixo 20% > Alto perfurado 2-3 x perfurado Baixa moderada d d Baixa moderada Baixo Moderado 70% Relativamente Manutenção ç Baixa alta lt Alta Coleta de Sólidos Alto 5% Tendência Incrustação Efeito da Corrosão Participação no mercado Baixa Baixo 25% Pratos Multi Downcomer Semelhante ao prato Ripple Tray mas possui um local específico para o q p j escoamento do líquido para a bandeja inferior. Carlos E. 10 . Kern..J. RJ. Processos de Transmissão de Calor. 2007..Recheio Randômico Vantagens Desvantagens fácil instalação em custo maior que os torres pequenas p pratos de alta maior resistência capacidade ao depósito eficiência menor preço menor para que o estruturado grandes volumes melhor p/alta pressão Vantagens dos Recheios Estruturados ΔP pequena baixo arraste sistemas com espuma alta eficiência volumétrica Desvantagens dos Recheios Estruturados sensível ao depósito maior custo a o custo volumétrico baixa resistência a corrosão problemas com alta pressão Torre de Chicanas Bibliografia Consultada Caldas. RJ. 1980. Internos de Torres. Guanabara. Rio de Janeiro.. Rio de Janeiro. Garcia. University of South Alabama – 2004 2004.N. Donald Q. e a quantidade percentual de álcool perdido no processo de recuperação do álcool. A alimentação contém 36 % de um componente genérico “B”.Exercício‐balanço de massa Um fracionador alimentado com gasolina natural.0 kg/h de uma solução contendo 10% em massa de álcool. 11 . encerrando 40 % de propano. Calcular a quantidade de cada produto por 1000 kg de alimentação. obtendo‐ se 100 kg/h de destilado com 80% em massa de álcool. foi projetado para fornecer propano puro como produto de topo e gasolina encerrando 50 % de n‐butano e 50 % de n‐ pentano como produto de fundo. 30% p de n‐butano e 30% de n‐pentano. determinando a vazão de vinhaça (produto de fundo). Sabendo que o produto de fundo é retirado a uma taxa de 140 kg/h. Determinada carga é injetada em uma torre de destilação a uma taxa de 300 kg/h. Desenhe o fluxograma. Uma única coluna foi utilizada. qual será a fração em “B” l á f massa de “B” que sai no destilado? Exercício ‐ Alimenta‐se uma coluna de destilação com 1000. contendo 6 % em massa do componente “B”. sua composição.