Tipos de coluna de destilação

Tipos de colunas de destilação

Uma **coluna de destilação** é um aparelho industrial usado para destilação, um processo de separação utilizado para separar misturas químicas ou líquidas. Simplificando, a destilação refere-se ao método de separação ou purificação de diferentes líquidos com base em seus pontos de ebulição. A função principal da coluna de destilação é separar misturas químicas vaporizando-as, transformando-as em gases e, eventualmente, condensando-as de volta à forma líquida.

Existem vários tipos de colunas de destilação, incluindo colunas de fracionamento com bandejas, colunas de destilação recheadas, aparelhos de coluna de funil de separação, entre outros.

• Coluna de destilação com bandejas: Esta coluna compreende várias bandejas horizontais que servem como superfícies de contato para o vapor ascendente e o líquido descendente. Cada bandeja se aproxima de uma única etapa de separação, permitindo que os componentes da mistura atinjam o equilíbrio entre as fases vapor e líquido. O projeto da bandeja pode ser quadrado ou redondo convencional, com orifício, tampa de bolha e outros tipos de bandejas.
• Coluna de destilação recheada: Esta coluna consiste em recipientes verticais cheios de materiais de enchimento. O material de enchimento fornece uma grande área de superfície para o vapor e o líquido interagirem, promovendo a separação dos componentes. Existem dois tipos principais de enchimento: aleatório e estruturado. O primeiro refere-se a objetos esféricos irregulares espalhados na coluna, enquanto o último refere-se a estruturas geométricas organizadas.
• Coluna de destilação contínua: Uma coluna de destilação contínua é um aparelho de separação de alto rendimento em escala industrial. Esta coluna é principalmente utilizada para separar misturas líquidas. No caso da destilação contínua, a matéria-prima é fornecida continuamente. Ao mesmo tempo, os produtos da separação da mistura também são descarregados continuamente, tornando o processo adequado para produção em grande escala.
• Coluna de destilação descontínua: Uma coluna de destilação descontínua é um aparelho de separação periódico em pequena escala. Esta coluna é projetada para separar misturas líquidas com quantidades fixas de alimentação que não são fornecidas continuamente. No caso da destilação descontínua, a matéria-prima é adicionada ao aparelho de destilação, e o calor é aplicado para iniciar o processo de separação. Uma vez que a separação é concluída, o material processado é extraído, e então um novo lote de matéria-prima é adicionado.
• Coluna de destilação azeotrópica: Esta coluna refere-se a uma mistura que, quando aquecida, se comporta de forma que não apenas os componentes são separados, mas também não ocorre nenhuma mudança na composição. Isso pode ser bastante relevante quando se pretende separar componentes específicos de uma mistura ou purificar um determinado químico.

Tipos de colunas de destilação

É essencial reconhecer que diferentes tipos de colunas de destilação têm especificações diversas dependendo das necessidades industriais dos clientes e do uso pretendido. Aqui está uma visão geral rápida de algumas de suas especificações principais.

• Dimensões da coluna

  Incluem altura e diâmetro. Os planos geralmente envolvem colunas grandes com pelo menos 20 cm de diâmetro para os modelos industriais. Outros modelos menores podem variar de cerca de 5 cm a cerca de 20 cm. As divisórias ou placas dentro de alguns dos modelos também geralmente impactarão o comprimento da coluna. Quanto menores forem as colunas ou as placas, mais longas serão as colunas. Outros tipos, como as colunas recheadas, terão enchimento como anéis de Raschig aleatórios que ocupam menos comprimento.

• Condensador e refervedor

  Essas colunas também geralmente têm aquecedores e resfriadores separados para ajudar no processo de destilação. Em essência, o condensador mudará os vapores de volta para líquido, enquanto o refervedor retornará o líquido de volta à coluna para melhorar o processo de destilação.

• Material

  As colunas de destilação são geralmente feitas de aço carbono, aço inoxidável ou outro material de liga específico, dependendo do uso pretendido.

• Acessórios

  Esses podem incluir distribuidores de líquidos, revestimentos de coluna, enchimento aleatório, internos de coluna, controladores de ponto de orvalho e controladores de sobrepressão entre outros acessórios.

Geralmente, os materiais usados para a coluna de destilação, como aço carbono ou aço inoxidável, também podem impactar sua sustentabilidade ambiental. O exemplo de aço carbono pode precisar de isolamento externo porque não é altamente resistente ao calor.

A manutenção da coluna de destilação pode variar dependendo do tipo de coluna em discussão, seu tamanho e também seus materiais. No entanto, existem algumas práticas gerais de manutenção que os usuários podem seguir para garantir que suas colunas de destilação funcionarão corretamente e por um longo tempo.

• Inspeção regular

  Os usuários devem examinar regularmente a coluna de destilação para verificar se há sinais de danos, vazamentos ou corrosão. Eles devem prestar atenção especial às juntas, vedações e também às conexões para garantir que não haja desgaste associado.

• Limpeza

  Geralmente, com o tempo, a coluna de destilação acumulará depósitos e contaminantes. Esses acabarão reduzindo a eficiência da coluna e até danificando o equipamento. Portanto, os processos de controle e garantia da qualidade podem exigir que a coluna seja limpa periodicamente de acordo com as instruções do fabricante.

• Lubrificação

  Quaisquer partes móveis na coluna de destilação, como válvulas e bombas, são suscetíveis de se desgastar e rasgar facilmente se não forem lubrificadas adequadamente. Portanto, os usuários devem garantir que estão usando o lubrificante certo e aplicando-o de acordo com as instruções dos fabricantes.

• Evite superaquecimento

  Os usuários devem monitorar de perto a temperatura e também a pressão da coluna de destilação para evitar superaquecimento e sobrepressão. Essas instâncias podem causar danos graves à coluna ou até mesmo ao sistema de destilação inteiro.

Cenários de aplicação para colunas de destilação

As seguintes indústrias utilizam os tipos de colunas de destilação de várias maneiras.

• Indústria química

  As colunas de destilação são componentes-chave nas plantas de processo químico. Eles separam compostos químicos e subprodutos de reação com base em pontos de ebulição variados. Além disso, as colunas são vitais para a purificação de produtos químicos e garantir que os produtos finais atendam aos rigorosos padrões de qualidade.

• Indústria de petróleo e gás

  As colunas de destilação são amplamente utilizadas na indústria de petróleo e gás. As colunas de destilação fracionada desempenham um papel fundamental no refino de petróleo bruto. As colunas separam diferentes frações de petróleo, incluindo óleos básicos de lubrificação e nafta. A nafta pode ser submetida a reforma catalítica para produzir gasolina.

• Indústria de alimentos e bebidas

  Uma coluna de destilação tem várias aplicações na indústria de alimentos e bebidas. Por exemplo, as colunas de destilação refinam álcool comestível ou etanol para atender aos requisitos sanitários. Outras aplicações incluem a extração de óleo essencial de plantas e o refino e a purificação de sabores e especiarias naturais.

• Indústria farmacêutica

  Na indústria farmacêutica, as colunas de destilação são usadas para separar e purificar ingredientes farmacêuticos ativos (APIs) e solventes. Os solventes purificados servem como meios de reação e para fins de limpeza na fabricação de medicamentos.

• Indústria ambiental

  Em plantas de tratamento de esgoto, as colunas de destilação recuperam recursos ou componentes valiosos da água residual usando o processo de separação de acordo com as diferenças de ponto de ebulição. Além disso, as colunas de destilação a vácuo podem tratar água residual removendo substâncias nocivas e garantindo a descarga segura.

• Indústria de recuperação de solventes

  Na indústria de recuperação de solventes, as colunas de destilação são usadas para reciclar misturas de solventes ou solventes contaminados. Os solventes residuais são submetidos a separação e purificação usando destilação, seguida de reutilizabilidade em processos industriais.

Como escolher tipos de colunas de destilação

• Definir propósito e escopo:

  Antes de adquirir uma coluna de destilação industrial, é crucial determinar claramente o propósito e o escopo de seu uso. Isso envolve entender os materiais específicos que precisam ser separados, os níveis de pureza desejados e os requisitos de capacidade de processamento. Ao definir o propósito e o escopo, as empresas podem selecionar uma coluna de destilação que se alinhe às suas necessidades distintas, garantindo assim uma separação eficiente e atendendo às metas de produção.

• Considerar técnicas de destilação:

  Ao escolher uma coluna de destilação industrial, é essencial levar em conta os diferentes métodos de destilação aplicáveis a configurações industriais específicas. Existem várias técnicas, como destilação fracionada, destilação a vapor, destilação a vácuo e destilação azeotrópica, cada uma adaptada às necessidades específicas de separação e características das substâncias. Por exemplo, a destilação fracionada pode ser mais adequada para separar misturas complexas, enquanto a destilação a vácuo é ideal para materiais sensíveis ao calor. Ao selecionar o método de destilação adequado, não apenas a eficiência da separação pode ser melhorada, mas o consumo de energia também pode ser reduzido.

• Selecionar estrutura da coluna:

  As colunas de destilação industriais possuem estruturas diversas que são adequadas para diversas necessidades de processamento. Escolhas comuns incluem colunas com bandejas, colunas recheadas e colunas de peneira, entre outras. As colunas com bandejas empregam bandejas distintas para promover o contato vapor-líquido e a separação, tornando-as adequadas para lidar com misturas complexas. As colunas recheadas, por outro lado, utilizam enchimento aleatório ou estruturado para aumentar as superfícies de contato, aumentando assim a eficiência da separação. As colunas de peneira, caracterizadas por estruturas semelhantes a grades, facilitam o fluxo de vapor, o que é apropriado para situações de alto rendimento. É essencial selecionar uma estrutura de coluna que seja adequada aos requisitos específicos de processamento e aos objetivos de separação.

P&R

P1: Por que o projeto da coluna de destilação é importante?

R1: O projeto determina o quão bem a coluna de destilação funcionará, seu uso de energia, segurança e quanto tempo durará. Bons projetos tornam as colunas eficientes na separação de líquidos.

P2: Quais são algumas novas tendências no projeto de colunas de destilação?

R2: Tendências populares são os princípios de projeto ecológico, que visam reduzir o uso de energia e tornar as colunas mais recicláveis. Além disso, projetos flexíveis que se adaptam a diferentes alimentações e saídas estão se tornando comuns.

P3: Por que os investidores precisam entender os tipos de colunas de destilação?

R3: Conhecer os diferentes tipos ajuda os investidores a escolher o equipamento certo para suas necessidades. Também ajuda a estimar os custos e o retorno do investimento.

P4: Qual o papel dos fornecedores no atendimento às necessidades dos tipos de colunas de destilação?

R4: Os fornecedores fornecem os importantes tipos de colunas de destilação e suporte após a compra. Eles fornecem as últimas tendências do mercado e auxiliam na determinação das necessidades das empresas para sugerir as melhores soluções.

P5: Como o desempenho de uma coluna de destilação pode ser avaliado?

R5: A eficiência de uma coluna de destilação, seu fator de separação, sua razão de refluxo e seu consumo de energia podem ser usados para avaliar o desempenho de uma coluna de destilação.