Separação de misturas

1. INTRODUÇÃO ( TAINARA )

A destilação é uma operação unitária que tem como finalidade separar misturas de líquidos por meio da evaporação e condensação dos componentes contidos no composto. Na destilação pode-se declarar que o agente de separação é o calor, em razão de que, as substancias são separadas de acordo com seu ponto de ebulição. A torre de recheio é um equipamento utilizado para promover um contato mais intimo entre dois líquidos ou entre um liquido e um gás. O processo de destilação é utilizado em diversos setores da indústria, principalmente na petrolífera, para a separação de frações contidas no petróleo bruto, como gás combustível, GLP, nafta e outros. Existem três tipos de destilação: Destilação simples, destilação fracionada e destilação por expansão brusca (flash).

A destilação simples é utilizada na separação de substâncias homogêneas de solido e líquido, quando há interesse nas duas fases. É importante que o ponto de ebulição das substâncias seja bem diferente. A condensação na destilação simples é total, e o seu ponto de ebulição é controlado de acordo com a temperatura no tambor de destilação. A destilação por expansão brusca (flash) é uma operação em um único estagio, no qual uma mistura liquida é parcialmente vaporizada. Esse tipo de operação é muito utilizado na primeira fase de fracionamento do petróleo. A destilação fracionada é baseada nos diferentes pontos de ebulição dos componentes da mistura. A técnica e a aparelhagem utilizada na destilação fracionada é a mesma utilizada na destilação simples, apenas deve ser colocado um termômetro no balão de destilação, para que se possa saber o término da destilação do líquido de menor ponto de ebulição. O término da destilação do líquido de menor ponto de ebulição ocorrerá quando a temperatura voltar a se elevar rapidamente. Essa destilação é a mais utilizada em indústrias de grande porte.

A eficiência na destilação depende da criação e utilização da área de contato entre o líquido e o vapor, uma vez que maiores áreas de contato propiciam maiores eficiências de transferência de massa. Os dispositivos para contato entre o líquido-vapor mais utilizados são de dois tipos: pratos e recheios. A separação de misturas líquidas através da destilação depende principalmente da área do contato líquido-vapor. Entre a grande variedade de dispositivos de contato liquida-vapor, são utilizados pratos ou recheios. Nos últimos anos, as refinarias vêm substituindo seções com bandejas por leitos recheados, cuja finalidade é promover uma enorme área de contato líquido-vapor e aumentar o rendimento do processo.

1. TORRES DE RECHEIO (MICHELE)

As torres de recheio são utilizadas nas operações de absorção, destilação e extração. Os recheios são dispositivos colocados no interior de coluna de destilação, cujo objetivo é manter o contato contínuo entre o vapor e o líquido em toda extensão do leito recheado. Em torres composta por seções recheadas, ocorre à transferência de calor e massa entre o liquido e vapor. Os recheios mais utilizados podem ser classificados em:

• Randômicos
• Estruturados

Os recheios randômicos são colocados dentro das sessões da torre de destilação de forma aleatória, sem se preocupar com o arranjo que eles formarão. São utilizados suportes para fixa-los no interior da seção. Os recheios estruturados são colocados no interior da torre de forma ordenada.

O recheio do tipo randômico é comumente utilizado em sistema que possuem baixas vazões de liquido, o que favorece a uma menor perda de carga. Em sistemas de altas pressões, o uso deste tipo de recheio é empregado devido à facilidade de instalação e manutenção. Os materiais utilizados na construção dos recheios randômicos podem ser de:

• Aço carbono
• Aço inox
• Cobre
• Alumínio
• Ligas exóticas
• Materiais termoplásticos

A geometria fornece máxima resistência mecânica e aleatoriedade com o mínimo de aninhamento. Os recheios randômicos mais conhecidos são: selas de berl, selas intalox, anéis de pall e IMPT (Intalox Metal Tower Packing.

2.1        PROJETO DA TORRE DE RECHEIO ( RODRIGO)

A escolha do tipo de recheio para a coluna de destilação depende da natureza físico-química do fluido utilizado no interior da torre. São utilizados muitos tipos de materiais na construção do recheio, desde sólidos triviais até corpos de formas geométricas complicadas feitas de polímeros, vidro, borracha e metais. Os requisitos de qualidade desejáveis nos recheios devem apresentar as seguintes características:

• Ser relativamente barato.
• Grande volume de vazios, detalhe que favorece a menor perda de carga.
• Resistente à corrosão.
• Possuir grande área superficial molhada, proporcionando uma boa área interfacial entre as fases.

Outro aspecto analisado no projeto é a espessura das paredes do recheio. Quanto menor for à espessura da parede do recheio, menor será a resistência mecânica. Quanto maior for à espessura da parede do recheio, maior será a queda de pressão. As fabricantes de recheio têm como obrigação fornecer informações como: características físico-químicas das peças, percentagem de vazios, área superficial, fator de recheio e massa especifica.

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