DEST 002 – Internos de uma coluna de fracionamento

Na forma como foi descrita em DEST 001 a coluna de fracionamento seria um um simples tubo vertical oco, onde uma corrente de vapor ascendente é posta em contato com uma corrente descendente de líquido. Na prática a coisa não é tão simples assim e a coluna tem acessórios internos cujos objetivos são:

1. aumentar o tempo de residencia do líquido e do vapor na coluna e
2. promover o contato mais intimo possível entre o líquido e o vapor visando a maximização dos processos de transferência.

Técnicamente, não existe nehum impedimento quanto a usar uma coluna oca. Para funcionar assim, uma das fases precisa ser a fase continua e a outra a fase particulada. Se a fase continua for o líquido, basta fazer o vapor borbulhar no líquido descendente. Se a fase contínua for o vapor, basta fazer o líquido “chover” na corrente ascendente de vapor, mas sem os internos a eficiência da coluna não é grande.

Existem duas formas de se alcançar os objetivos propostos acima. Uma seria dotar a coluna de pratos  e outra seria rechear a coluna com partículas sólidas inertes denominadas recheio.

Colunas de pratos

Os pratos ou bandejas são placas dispostas horizontalmente ao longo da coluna com o objetivo de empoçar o líquido descendente. Eles são construido de tal maneira que o vapor ascendente borbulhe nos líquidos empoçados nos pratos. Existem muitas maneiras de se fazer isso, apenas para fins de explanação do funcionamento da coluna de pratos foi selecionado o prato perfurado. Este prato é perfurado como se fosse um chuveiro o líquido é retido nos pratos pela pressão do vapor borbulhante. O líquido escoa de prato em prato vertendo através “downcomers”. A Figura a seguir ilustra os movimentos do líquido e do vapor nos pratos. Embora não apareça na Figura, o vapor borbulha no líquido empoçado no prato quase ao ponto de formar uma espuna.

Colunas de recheio

Neste caso, a coluna é recheada com sólidos particulados que poderiam ser qualquer coisa: cacos, cascalho, bagaço de cana, etc. Na prática se usa recheios especiais próprios para uso neste tipo de colunas. Existem vários recheios que serão visto mais adiante, mas o mais simples são os anéis de Rashig. São recheios tubulares com o diâmetro externo exatamente igual ao comprimento.

 

Existem outros tipos de recheios mas este serve apenas como ilustração de como é um recheio.

Nas colunas recheadas o líquido molha toda a superficie oferecida pelo recheio e escoa descendentemente na forma de uma fina pelicula. O vapor ascende nos vazios entre os recheios que não deve ser totalmente preenchido pelo líquido. Quando isso acontece ocorre um fenômeno chamado inundação da coluna e que é prejudicial ao funcionamento das mesmas.

Os recheios podem ser colocados na coluna aleatóriamente sendo derramado na mesma, ou empilhados organizadamente dentro da coluna. Para empilhar é necessário que o recheio tenha um tamanho tal que possa ser manuseados normalmente.Os recheios são suportados em grades e as seções recheadas não podem ser muito longas por causa da tendência do líquido de escorrer para o meio e o vapor para as bordas.

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