apresentação destilação

Introdução

Para um bom funcionamento:

•Manter a altura certa de líquido sobre a bandeja;

•Determinação correta da distância entre as calotas;

•Distâncias grandes: perde-se aproveitamento econômico;

•Distâncias pequenas: Pressão de vapor – Elevação no nível de líquido.

•Nivelamento das bandejas: evita passagem de vapor direta;

•Prevenção de incrustações: na construção é prevista a desmontagem;

•Calotas de borbotagem: consiste na passagem dos vapores da bandeja inferior pelas ranhuras das calotas;

•Para uma perfeita borbotagem, os vapores devem se transformar em mais finas bolhas na sua passagem pelo líquido, para facilitar a sua absorção;

•Quantidades maiores das pequenas bolhas oferecem maior superfície do que menos número das grandes, considerando o mesmo volume total.

•A sua distribuição deve ser uniforme, permitindo a todas as parcelas do líquido a mesma intensidade de borbotagem, evitando formação de zonas sem movimento.

Para evitar grandes bolhas (ocorre com poucas calotas):

•calculo meticuloso no número de calotas;

•Utilização de calotas com ranhuras relativamente estreitas Quanto maior o número das calotas e suas ranhuras, mais finas formam-se as bolhas.

•Nível do líquido: o que provoca a duração do contado;

•Correto nivelamento das bandejas Nível da camada do líquido sobre as calotas;

•Evitar que as calotas fiquem desigualmente submersas passagem de vapores sem efeito de enriquecimento.

•Gradiente Hidráulico: A diferença de nível de líquido entre a entrada e a saída do prato;

•Permitir ao líquido fluir através do prato.

Coeficiente Hidráulico

a) Operação Normal; b) aumento do Gradiente de Líquido; c) Borbulhamento do Líquido; d) esvaziamento

Em resumo:• O vapor condensa-se na passagem pelo líquido, levando este

ao ponto de ebulição;

• Cada bolha do vapor na sua passagem pelo líquido e no seu contato com o mesmo, torna-se um ponto de rápida troca, emergindo o vapor mais enriquecido de álcool;

• No período de aproximadamente dez minutos da sua permanência na coluna, o vinho encontra-se totalmente sem álcool;

• O resultado da borbotagem é um tipo de “super ebulição”;

• No mesmo volume do líquido, as bolhas pequenas oferecem uma superfície maior do que as grandes;

• A borbotagem do vapor alcoólico dentro do líquido alcoólico resulta em vapores mais ricos do que se fosse produzido pelos vapores d’água.

•Borbulhantes;

•Valvulados;

•Perfurados;

•É o mais conhecido

Fluxo de Líquido ao redor das calotas

Arranjo dos Borbulhantes: Triangular

Os borbulhadores são usualmente arranjados sobre o prato nos extremos de triângulos eqüiláteros, com a orientação em relação ao fluxo transversal;

•É o tipo de bandeja mais barato;

•O vapor flui através dos orifícios no prato e expande o líquido em uma massa turbulenta, chamada de “massa aerada”.

•flexibilidade operacional limitada;• O fluxo de vapor evita que o líquido desça através dos furos do prato para o prato inferior, a bandeja é dimensionada para uma velocidade de vapor mínima operacional;

•O arranjo dos furos pode ser em passo triangular ou retangular, enquanto que o diâmetro dos furos varia com o tipo de serviço;

• Furos de maior dimensão facilitam a autolimpeza, porém um melhor contato vapor-líquido obtém com furos menores.

Observação dos Efeitos das Variáveis Sobre a Eficiência

Vertedouros (Downcomers ):•Presentes em todas as bandejas; conduz o líquido do prato superior para o inferior;

•Dimensionados de modo a prover adequada capacidade de manuseio de líquido e ao mesmo tempo ocupar mínima área de seção transversal da bandeja;

Diques de saída

•Represas de saída; mantêm uma predeterminada carga de líquido sobre o prato;

•o vapor ascendente desde o prato inferior deve borbulhar ou fluir através do líquido no prato antes de escapar para o prato superior;

•extensão da borda de entrada do vertedouro;

•A altura do dique é geralmente determinada pela altura de líquido requerida no prato, a qual é controlada pela profundidade do selo sobre a passagem de vapor.

Diques de Entrada

•Em algumas ocasiões são providenciados diques de entrada ou distribuição;

•Distribuição uniforme do líquido que desce pelo vertedouro ao prato.

Selo Tipo Nicho

•Distribuição do líquido recebido no prato sem usar diques de

entrada, prevenindo contato direto do líquido sobre as calotas;

•Insatisfatório quando se destila líquidos sujos ou quando há

possibilidade de acumulação de sólidos atrás do dique ou dentro do

selo tipo nicho.

•Mais custosos e difíceis de fabricar que pratos planos com diques,

e conseqüentemente, não são amplamente usados.

Espaçamento Entre Pratos

•150 a 1350 mm; (efeito importante sobre inundação e arraste na coluna);

• No projeto da coluna no ponto de inundação, qualquer redução no espaço entre bandejas deveria ser compensada por um aumento do diâmetro da coluna de modo a evitar inundação;

•Existe um espaçamento teórico ótimo entre as bandejas que dá o custo mínimo da coluna.

•Segundo Balles, o ótimo ocorre para um espaçamento de perto de 600 mm.

•Na prática: fatores mecânicos que definem a distância entre as bandejas. É necessário prever espaço suficiente entre as bandejas de modo a facilitar inspeção e reparos.

Arranjo de Fluxo

A bandeja de fracionamento deve ser dimensionada para atender alguns requisitos.

-Deve promover um alto grau de contato entre as fases vapor e líquido de forma que haja aproximação do equilíbrio vapor líquido;

-Deve provocar uma mínima perda de carga através da coluna;

-Deve produzir uma trajetória adequada do fluxo líquido sobre o prato e os vertedouros tal que a capacidade de processamento de líquido na coluna esteja dentro dos limites requeridos;

-Dentre os arranjos, os mais comuns são apresentados a seguir

•Fluxo Cruzado: uso mais comum, construção mais simples e custo de fabricação mais baixo;

•Fluxo inverso: os vertedouros são colocados de um lado da coluna e o líquido é forçado a fluir em volta de uma chicana central, aumentando o percurso do Líquido. aumento da eficiência, mas conduz a maiores gradientes líquidos ao longo do prato (vantajoso para pequenas relações L/V ).

•Passo Duplo: o fluxo líquido é dividido em duas partes, cada uma fluindo da metade do prato. Vantajoso para altas relações L/V ou diâmetros grandes. As suas desvantagens são: um custo de fabricação maior e,menor eficiência( menor percurso líquido).

Uma orientação para a tentativa de escolha de prato é sugerida por Bollers:

Condições de fluxo e instabilidade operacional

Inundação:

•Vazões excessivas (L ou V), resultando em um rápido aumento na perda de carga da bandeja, provocando um aumento no nível de líquido no vertedouro;

•Neste ponto ocorrerá o arraste de líquido ou retrocesso de líquido para o vertedouro.

•É usual dimensionar a coluna de modo que a velocidade de projeto para o vapor não exceda 85% da velocidade do vapor na condição de inundação.

Arraste:•É o líquido transportado com o vapor desde uma bandeja a bandeja superior.

•Diminui a eficiência do prato (carrega líquido de um prato de volatilidade menor para o prato superior contendo líquido de maior volatilidade, diluindo desta forma o efeito de fracionamento)

•Pode transportar componentes não voláteis para os pratos superiores, podendo alcançar o condensador de topo contaminando o destilado.

Solução: Este efeito pode-se eliminar providenciando um espaço de separação de líquido, acima do prato de topo, de duas vezes o espaçamento entre bandejas;

Choro

•Quando a carga de líquido sobre o prato chega a ser igual a pressão exercida pelo vapor sobre o líquido do prato;

•O líquido começa a fluir através dos furos até o prato inferior.

se a vazão é reduzida, a passagem de líquido pode-se tornar mais acentuada até que o ponto de “choro” seja atingido.

Espumação:

•Altura da espuma é grande o suficiente para passar através do rasgo do prato ou do riser do borbulhador;

•Pode haver a mistura com o liquido de cima;

•As fábricas de açúcar são mais agredidas pela corrosão do que as destilarias de álcool.

• O aço carbono é suscetível ao problema, caso não seja tratado adequadamente.

• A presença de substâncias no processo de produto, como o próprio açúcar, a umidade, e as lavagens constantes para desinfecção de determinadas áreas, são fortes agentes corrosivos.

•Evitar ou racionalizar nutrientes e/ou outros insumos que possuam em sua composição compostos clorados na área da fermentação ou destilação;

•Evitar usar produtos clorados (íons ‘agressivos’) para fins de tratamento de águas de resfriamento nos sistemas de recirculação;

•A corrosividade está associada a outros fatores inerentes às unidades produtoras de etanol: Dificuldade em se manter uma limpeza adequada dos equipamentos e acessórios.

•Recomenda-se manter limpos, isentos de depósitos e/ou incrustações os tubos condensadores e de trocadores de calor (parte interna) cujos materiais são em aços inoxidáveis.

•A manutenção da limpeza dos equipamentos poderá reduzir a corrosão nos mesmos;

Nas interrupções longas ou programadas:

•Recomenda-se lavar a coluna destiladora e epuradora com água limpa, inclusive os equipamentos e acessórios periféricos tais como trocadores de calor, condensadores e tubulações que ficam em contato com vinho e/ou vinhaça.

•realizar limpeza nos tubos dos trocadores de calor e dos condensadores, se possível interna ou externamente;

•Os fluidos estagnados em diversos pontos dos equipamentos constituirão fatores que irão contribuir direta ou indiretamente para a evolução de corrosão nos mesmo.

•Se forem executadas soldas nas das bandejas ou em qualquer outra parte das colunas e acessórios periféricos, não esmerilhar após a execução das mesmas;

•O esmerilhamento provoca acúmulo de tensões no material, que em contato com meios líquidos e/ou gasosos do processo de fabricação de etanol, poderá acelerar a evolução da corrosão;

•Se possível, realizar substituições de materiais de tubulações principalmente por outros mais resistentes a corrosões.

•Diminuir velocidade de fluidos nas tubulações.

•Usar raios longos em curvas nas tubulações.

•Usar equipamentos, tais como hidrociclones para retirar a máxima quantidade de sólidos em suspensão.

•Centro de Tecnologia Copersucar divisão industrial, Destilação, 1° edição, 1987, São Paulo;

•Milan Rasovsky E. - Álcool Destilarias, Coleção Canavieira n°12, 1973 - Rio de Janeiro;•Muss, M.H.R.; Lima, U.A. – Instalações de Destilação e Retificação , 1955, Piracicaba – São Paulo

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•http://www.editoravalete.com.br/site_alcoolbras/edicoes/ed_107/mc_2.html

•http://motorsa.com.br/labs/wp-content/uploads/2008/02/foto_gde_corrosao_arref.jpg