1. COLUMNAS POR ETAPAS DE EQUILIBRIO

En esta parte investigar sobre los diferentes platos empleados en columnas de destilación, sus ventajas y desventajas

COLUMNAS DE PLATOS

Las columnas de platos son equipos a contracorriente, en los que el contacto se hace en discontinuo sobre unos platos que tienen orificios para el paso de los gases, y un vertedero para transferir el líquido de plato a plato, de manera que los gases ascienden burbujeando por los orificios.

En las columnas de platos la operación se lleva a cabo en etapas. El plato va a proporcionar una mezcla íntima entre las corrientes de líquido y vapor. El líquido pasa de un plato a otro por gravedad en sentido descendente, mientras que el vapor fluye en sentido ascendente a través de las ranuras de cada plato, burbujeando a través del líquido.

Al plato se le exige que sea capaz de tratar las cantidades adecuadas de líquido y vapor sin una inundación o un arrastre excesivos, que sea estable en su funcionamiento y resulte relativamente simple en cuanto a instalación y mantenimiento. También es importante conseguir que la caída de presión en el plato sea mínima.

El número de platos necesarios para efectuar una separación dada vendrá determinado por distintos factores, que se analizarán a continuación. Por lo general cuanto mayor sea el número de platos de la torre, mayor será la separación conseguida.

Platos de campanas de barboteo: ha sido el plato más ampliamente utilizado, las campanas están colocadas sobre unos conductos de subida.

Platos perforados: su construcción es mucho más sencilla, requiriendo la perforación de pequeños agujeros en la bandeja.

Platos de válvulas: es un intermedio entre los de campanas de barboteo y los platos perforados. La construcción es similar a los de campanas, cada agujero tiene por encima una válvula que se eleva ante el paso del vapor.

Características de tipos de platos y su descripción:

Los tipos de platos más comunes son: platos de válvula, platos perforados y platos de caperuzas de borboteo.

Platos de válvula. Son platos con orificios de gran diámetro cubiertos por tapaderas móviles que se elevan cuando el flujo de vapor aumenta.

Platos perforados. Los platos perforados más ampliamente utilizados tienen placas con orificios, circulando el líquido con flujo cruzado a través del plato. Sin embargo, también se utilizan platos de “lluvia” con flujo en contracorriente y sin tubos de descenso, en los que el líquido y el vapor fluyen a través de los mismos orificios.

Platos de caperuza de borboteo. Una caperuza de borboteo consta de un tubo ascendente sujeto al plato mediante soldadura, tornillos, etc., y una caperuza sujeta al tubo ascendente o al plato. Aunque la mayor parte de las caperuzas tienen ranuras (de 0.30 a 0.95 cm de ancho y 1.3 a 3.81 cm de longitud), algunas no las presentan, saliendo el vapor de la caperuza por debajo del reborde inferior que está a una distancia inferior a 3.81 cm del plato.

Diámetro de la columna. El límite habitual de diseño viene dado por la inundación de arrastre que se origina por un excesivo transporte de líquido arrastrado por el vapor hasta el plato superior.

Altura de la columna: Para calcular el diámetro de la columna utilizando la Figura 10 es preciso especificar el espaciado entre los platos. A medida que aumenta el espaciado entre los platos aumenta la altura de la columna, pero su diámetro disminuye.

Dispositivos interiores de las columnas:

Placas anti-salto. Se utilizan a veces para evitar salpicaduras del líquido sobre los tubos descendentes al pasar a una sección adyacente del mismo plato.

Placas con hileras de púas. Se colocan en la parte superior de los conductos de descenso o de los vertederos para romper la espuma y evitar su arrastre.

Vertederos de entrada. Se utilizan para asegurar el cierre de líquido en los conductos de descenso cuando se opera con elevados flujos de vapor o bajos flujos de líquido.

Colectores y cierres de entrada y salida. Se utilizan para asegurar el cierre de líquido bajo todas las condiciones.

Paneles de salpicadura. Se utilizan para prevenir salpicaduras y promover la uniformidad de flujo.

Agujero de hombre. El diámetro del agujero es un factor importante en el diseño de los platos, ya que afecta al número de piezas que se han de instalar y al diseño del plato.

Cerchas, anillos, soportes. En torres de gran diámetro los platos se soportan sobre viguetas acanaladas. Él método a utilizar para sujetar los platos a la carcasa requiere experiencia y una

cuidadosa planificación. Los platos deben de estar nivelados para asegurar una distribución uniforme del flujo.

DISPOSITIVOS INTERIORES DE TORRES DE RELLENO

Platos de soporte y de inyección del gas

Además de soportar el peso del relleno, los platos de soporte deben de estar diseñados para permitir un flujo relativamente no restringido del líquido y del gas. Con los tipos de platos que se muestran en las Figs. 2.100 y 2.106, el líquido desciende a través de las aberturas hacia el fondo y el gas asciende a través de la sección superior.

Platos de sujeción (Limitadores de lecho)

Los platos de sujeción se colocan en la parte superior del relleno para evitar el desplazamiento, la dispersión o la expansión del lecho a causa de elevadas caídas de presión u oleadas de líquido. Se usan principalmente con relleno de cerámica, que puede romper fácilmente, y con relleno de plástico, que puede flotar y salir del lecho. En la Fig. 2. ll se muestran varios tipos. Con frecuencia se utilizan recubrimientos de tela metálica situados sobre el relleno, juntamente con, o además de platos de sujeción para prevenir el arrastre de líquido a la salida del vapor.

Platos de soporte para dispersión líquido-líquido

Este tipo de platos de soporte se utiliza en torres de relleno para extracción líquido-líquido. En la parte inferior de la torre su función es la de actuar como soporte

Redistribuidores de líquido; a) Tipo Rosette, b) Tipo metálico

Platos de soporte e inyectores de gas; a) Tipo rejilla, b) Tipo tubo perforado.

y dispersor de la fase ligera. También se colocan cada 2 ó 4 metros de lecho, actuando como soportes y redispersores para la fase ligera, que tiende a coalescer. Cuando se colocan en la parte superior de la torre se pueden utilizar para dispersar la fase pesada o bien hacer continua la fase ligera. En general, la fase dispersa entra a través de los orificios y la pesada pasa a través de secciones disponibles para ascender.

Los rellenos orientados tales como rejillas, mallas y espirales, tienen una importancia comercial mucho menor que el relleno distribuido al azar. Este tipo de rellenos varían desde metales baratos, con orificios estampados, que son algo parecidos a los distribuidores de gases de la Fig. 2.10b, hasta muy costosas disposiciones regulares de tela metálica o malla de vidrio, como en la Fig. 2.13. Contrariamente a lo que ocurre con platos o relleno al azar, donde la interfase vapor-líquido se crea por combinación de los efectos de penetración de superficie, burbujeo, pulverización y formación de niebla, la interfase en los rellenos como el Koch Sulzer es estacionaria y depende fundamentalmente del mojado de la superficie y la capilaridad. Por tanto, es de esperar que haya buena eficacia aún para bajos flujos de líquido.

La bibliografía reciente describe también algunas espirales helicoidales dispuestas verticalmente y que están en contacto entre sí; en ellas el líquido se extiende rápidamente formando hilos sobre cada hélice, mezclándose y redistribuyéndose después en los puntos de contacto de las hélices.5 Poseen valores muy bajos, tanto de la HETP como de la caída de presión.

Platos de soporte para dispersión liquido-liquido

Relleno Koch Sulzer, de 7 pies de diámetro, instalado en una torre de rectificación