Partes Internas

Os termos "bandejas" ou "pratos" são equivalentes em se tratando da denominação das partes internas de uma coluna de destilação. Existem muitos tipos de pratos, mas os mais comuns são os apresentados a seguir.

Um prato com borbulhadores está esquematizado na Figura 1. Esse prato tem orifícios onde se erguem pequenas "chaminés" cobertas, cada uma, com um "capacete". A vista lateral de um borbulhador expandido em suas duas partes está esquematizado na Figura 2, enquanto que no esquema da Figura 3, vê-se a aparência do mesmo coberto. O capacete é montado de tal modo que existe um espaço entre a chaminé e o capacete de modo a permitir a passagem do vapor. O vapor ascende na chaminé e é dirigido para baixo, escapando pelos orifícios verticais do capacete. esse movimento faz com que o vapor entre em contato com o líquido que está represado no prato.

Figura 1: Prato com borbulhadores

Figura 2: Borbulhador expandido

Figura 3: Borbulhador montado

Nos pratos com válvulas (veja a Figura 4), os orifícios são cobertos com válvulas que são capacetes presos ao pratos por uma presilha dando-lhes, assim, mobilidade (veja a Figura 5). O o fluxo de vapor levanta o capacete fazendo com que exista o contato vapor-líquido.

Pratos com malhas são simplesmente placas metálicas com orifícios (veja a Figura 6). O vapor passa por esses orifícios e borbulhas no líquido que inunda o prato. O arranjo dos orifícios, seu número e tamanho são parâmetros de projeto.

Por causa da alta eficiência, grande aplicabilidade, facilidade de manutenção e fatores econômicos, os pratos com válvulas e com malhas vêm sendo muito usadas, em substituição aos pratos com borbulhadores em muitas aplicações.

Figura 6: Prato com malhas

A Figura 7 (a,b ec) mostram três esquemas, com visões diferentes, para o escoamento e direção de fluxo dos fluídos que circulam nos pratos e em colunas de destilação.

(a)	(b)
(c)
Figura 7: Esquemas do escoamento e direção do fluxo dos fluídos em pratos e nas colunas de destilação.

Cada coluna tem dois condutores, um de cada lado, chamado de canal de descida (usa-se muito na prática o termo em inglês "downcomer"). O líquido cai pelo downcomer por gravidade, de um prato para o outro, localizado imediatamente abaixo dele. O fluxo contracorrente em cada prato é mostrado nas Figuras 7 (b,c).

Um dique localizado na extremidade superior do downcomer é projetado de modo que seja assegurada, no prato, uma altura adequada de líquido para permitir que o vapor que passa pelos borbulhadores (ou válvulas ou malhas) entre em contato íntimo com o líquido. A área disponível para a passagem do vapor em cada prato é chamada de área ativa do prato.

O vapor (mais quente) transfere calor ao líquido (mais frio) e, com isso, parte do vapor condensa - justamente os componentes com pontos de ebulição maiores e é incorporado ao líquido - e parte do líquido evapora - aquela formada dos componentes com pontos de ebulição menores a qual passa para a fase vapor que sobe. Este contato contínuo líquido-vapor ocorre em cada prato e promove a separação entre os componentes menos voláteis dos mais voláteis que é, em suma, o objetivo da destilação.

Cada prato atua, essencialmente, como uma pequena coluna, cada um deles realiza uma parcela da tarefa total que é a separação dos componentes da mistura líquida inicial (alimentação).. Desse modo pode-se deduzir que quanto mais pratos existirem em uma coluna, melhor será a separação a qual dependerá significantemente do projeto dos pratos. Esse projeto visa maximizar o contato líquido-vapor e esse contato é influenciado pelas distribuições do líquido e do vapor em cada prato (tipo de escoamento e caminhos que o líquido e o vapor percorrem nos pratos). Resumindo: melhor contato em cada prato significa melhor separação neles e, em termos globais, melhor desempenho da coluna e, assim, menor número de pratos. Menor número de pratos significa coluna menor e, principalmente, menores custos de energia e material (carcaça, pratos, componentes internos, etc.).

Os recheios são peças sólidas projetadas para aumentar a área de contato líquido-vapor. na Figura 8 (a,b,c) estão desenhos de 3 tipos de recheios.

(a)	(b)	(c)
Figura 8: Tipos de recheios.

As colunas de recheio são carcaças contendo um número muito grande dessas peças. O recheio ocasiona um bom contato líquido-vapor mas, por outro lado, a seção da coluna preenchida com as peças experimenta perda de carga considerável pois dificulta a passagem dos fluídos No projeto desse tipo de coluna é desejável que esse fator seja minimizado pois grandes perdas de cargas significam altos custos de energia para fazer com que o vapor flua ascendentemente na coluna.

Colunas de pratos são chamadas de "colunas com contatos em estágios" e as de recheio "colunas com contato contínuo" devido ao tipo de contato líquido-vapor que acontece nessas duas diferentes colunas. Algumas vantagens entre colunas de recheio frente as de pratos são as seguintes:

Em compensação as perdas de carga nas colunas de recheio são maiores do que as observadas em colunas de pratos.