O documento resume 3 estudos de caso sobre problemas comuns em torres de destilação e absorção, ilustrando problemas típicos como vazão de líquido abaixo do esperado, acúmulo de sujeira nos recheios, montagem incorreta de aspersores e pratos distribuidores, e queda de pratos inferiores, comprometendo a separação e pureza dos produtos.

1. DESTILAÇÃO E ABSORÇÃO EM
TORRES
Dicas e breves estudos de caso

2. PAUTA
 Introdução
 Estudo de caso 1: absorvedor de gases (problemas
típicos em pratos distribuidores)
 Estudo de caso 2: destilação de alquilados
(colunas com recheio estruturado)
 Estudo de caso 3: cor em destilação de
subprodutos de refinaria (queda de pratos)
 Conclusões
 Sugestões de leitura

3. INTRODUÇÃO
 Essa apresentação é uma breve discussão sobre 3
estudos de caso que ilustram os problemas típicos
enfrentados em destilação e absorção gasosa em
colunas de pratos ou recheios
 Trata-se apenas de uma discussão breve, que pode
trazer valiosos insights para profissionais que lidam com
essas operações unitárias, seja no dia-a-dia ou em
projetos
 Os detalhes a respeito dos processos serão restringidos
ao mínimo por questões de confidencialidade e espaço,
sem prejuízo ao tema abordado.

4. ESTUDO DE CASO 1 (ABSORVEDOR DE GASES)
 Contexto do problema
 Orientação de um típico projeto Trainee, onde buscava-se a
otimização de um lavador de gases, responsável por abater
voláteis orgânicos de um conjunto de plantas produtoras de
etoxilados, mantendo as emissões de orgânicos dentro dos limites
desejados
 Ao longo das investigações do projeto, em pouco tempo foram
detectados vários problemas que contribuíam para a baixa
eficiência da coluna absorvedora de gases, ilustrados no slide à
seguir

5. ESTUDO DE CASO 1 (ABSORVEDOR DE GASES)
O 1º problema
verificado foi a
vazão de líquido
(água de reuso)
abaixo do calculado
pelo conceito de
“Grau de
molhamento
mínimo” que
considera o tipo de
recheio e o
diâmetro da coluna
para determinar a
mínima vazão de
líquido absorvente
Entrada
líquido p/
aspersores
SINTOMA:
Forte odor de
voláteis
orgânicos nas
proximidades
do trocador,
em certos
períodos de
operação.

6. ESTUDO DE CASO 1 (ABSORVEDOR DE GASES)
O 2º problema
consistia na
suspeita de grande
quantidade de
sujidade (depósito
de orgânicos) nos
recheios,
prejudicando o
contato das fases
líq. e gasosa e
criando caminhos
preferenciais. A
abertura da coluna
confirmou a
suspeita
Entrada
líquido p/
aspersores
SINTOMA:
Área em torno
do lavador
sempre sujeita
a sujidades
orgânicas ,
com aspecto
incrustante,
oriundas dos
respiros do
sistema de
absorção

7. ESTUDO DE CASO 1 (ABSORVEDOR DE GASES)
O 3º problema
verificado na
ocasião da
desmontagem da
coluna foi a
montagem incorreta
dos aspersores,
direcionando o fluxo
de água para
pontos mortos do
prato distribuidor (a
depender do tipo,
existem seções
corretas onde o
fluxo de líquido
deve ser
direcionado)
Entrada
líquido p/
aspersores
SINTOMA:
Não havia,
detectado na
ocasião de
abertura do
equipamento
(primeira
abertura desde
a instalação)

8. ESTUDO DE CASO 1 (ABSORVEDOR DE GASES)
O 4º problema
verificado foi a
montagem incorreta
dos pratos
distribuidores de
líquido logo acima
do leito de recheio.
Esses pratos
possuem furos de
diâmetro calculados
para a carga de
líquido e interferem
na eficiência da
distribuição de
líquido para o
recheio
Entrada
líquido p/
aspersores
SINTOMA:
Não havia,
detectado na
ocasião de
abertura do
equipamento
(primeira
abertura desde
a instalação)

9. ESTUDO DE CASO 2 (DESTILAÇÃO DE ALQUILADOS)
 Contexto do problema
 Coluna responsável por destilar corrente contendo dois produtos
alquilados, um chave leve (C.L = produto) e outro chave pesado
(C.P. = sub-produto)
 A coluna, superdimensionada para as cargas típicas adotadas e
para a volatilidade relativa dos alquilados, vinha apresentando
problemas como perfis de temperatura atípicos, baixa
sensibilidade à variações de refluxo e alta sensibilidade á
variações de carga, acarretando descontrole da pureza do produto
de topo. O slide à seguir ilustra a coluna e os problemas
verificados

10. ESTUDO DE CASO 2 (DESTILAÇÃO DE ALQUILADOS)
Mistura de
alquilados
(C.L. e C.P.)
C.L. (produto
de topo)
C.P. (sub-
produto de
fundo)
SINTOMA:
Dificuldade em
atingir pureza no
C.L. e
insensibilidade à
variações de
refluxo
O 1º problema foi
verificado no tubo
distribuidor de
líquido do refluxo
que, ligeiramente
fora da posição
ideal, direcionava o
refluxo diretamente
para o recheio, sem
passar pela
“panela” de
distribuição. Daí a
aparente
insensibilidade com
variações na taxa
de refluxo. Esse
problema foi
sanado mas
dificuldades
persistiram.

11. ESTUDO DE CASO 2 (DESTILAÇÃO DE ALQUILADOS)
Mistura de
alquilados
(C.L. e C.P.)
C.L. (produto
de topo)
C.P. (sub-
produto de
fundo)
SINTOMA:
Perfil de
temperaturas
atípico ao longo
da coluna e
dificuldade para
atingir a pureza
do C.L.
O 2º problema foi
observado depois
da solução do 1º
Verificou-se que a
montagem do leito
de recheio
estruturado estava
incorreta desde a
última intervenção
(orientados na
mesma direção,
sem
alternância).Uma
das seções do
recheio estruturado
estava amassada e
bloqueava a
passagem plena de
líquido para as
seções inferiores

12. ESTUDO DE CASO 3 (COR ELEVADA NO
PRODUTO/RETIRADA LATERAL)
 Contexto do problema
 Trata-se de uma coluna de destilação de pratos, com boa altura, que
recebe sub-produtos de destilaria de etanol e concentra frações de
C4-C5 em uma retirada lateral nos pratos próximos ao fundo,
contando com vaso de flasheamento (fase vapor é o produto)
 O processo é uma operação de destilação bastante complexa,
envolvendo azeotropia, uso de eletrólitos para promover ELL e
separação de fases do azeotrópo para remoção da fase aquosa,
controle da concentração de pesados no fundo, entre outros,
conforme pode ser visto no slide à seguir.
 Além da garantia de pureza do produto retirado, há a questão da cor,
uma vez que o produto de fundo apresenta cor intensa (mistura de
ésteres e hidrocarbonetos conjugados de elevado peso molecular) e
qualquer mínima contaminação do produto da retirada lateral com o
produto de fundo, ocasiona cores elevadas. Houve ocasião em que o
C.E.P. (Controle estatístico de processo) para a cor permaneceu ruim
por meses seguidos...

13. ESTUDO DE CASO 3 (COR ELEVADA NO
PRODUTO/RETIRADA LATERAL)
DECANTER
DRUM
ORGANIC PHASE WATER PHASE
“FLASH”
DRUM
LIQUID PHASE RETURN (FLASH)
PRODUCT (SIDE REMOVAL)
GAS PHASE (FINAL PRODUCT)
Essa é uma
destilação um pouco
mais complexa. A
alimentação
(subproduto de
destilaria) forma
azeótropos com a
água no topo, água
essa que é removida
em um vaso
decantador. O
produto é removido
de pratospróximo ao
fundo e passa por um
flasheamento que
auxilia a remoção de
contaminantes para a
cor (pesados)

14. ESTUDO DE CASO 3 (COR ELEVADA NO
PRODUTO/RETIRADA LATERAL)
DECANTER
DRUM
ORGANIC PHASE WATER PHASE
“FLASH”
DRUM
LIQUID PHASE RETURN (FLASH)
PRODUCT (SIDE REMOVAL)
GAS PHASE (FINAL PRODUCT)
SINTOMA:
Dificuldade
crônica em
especificar a cor
do produto
lateral.
O 1º possível problema
verificado foi a
concentração/deposição
de pesados na região de
fundo da coluna. Foi
feito lavagem interna
com vapor e
desmontagem do
conjunto de
flasheamento (vaso e
tubulação), sem
sucesso.

15. ESTUDO DE CASO 3 (COR ELEVADA NO
PRODUTO/RETIRADA LATERAL)
DECANTER
DRUM
ORGANIC PHASE WATER PHASE
“FLASH”
DRUM
LIQUID PHASE RETURN (FLASH)
PRODUCT (SIDE REMOVAL)
GAS PHASE (FINAL PRODUCT)
SINTOMA:
Não havia
indicadores de
temperatura (TI´s)
nos pratos inferiores,
para monitoramento
do perfil.
Se houvessem mais
TI´s na seção de
stripping próxima a
retirada lateral, seria
facilmente identificada
variação no perfil
causada por queda de
pratos. Esta foi
identificada e sanada
com abertura da
coluna.

16. CONCLUSÕES
 Em todos os problemas, observou-se sintomas atípicos da
operação normal das colunas. Convém nunca ignorar esses
sintomas, por mais que não acarretem consequências imediatas
à qualidade do produto ou rotina de operação. As condições
“ótimas” históricas de um equipamento devem ser perpetuadas
ou melhoradas, nunca degradadas com o tempo.
 Erros de montagem, deslocamentos internos produzidos por
partidas e paradas “abruptas” e acúmulo de sujidades são os
típicos vilões dessas operações unitárias, e podem permanecer
meses e até anos “incubados” sem apresentar sintomas
relevantes
 A decisão por uma parada e abertura de equipamentos desse
porte envolve custos diretos e indiretos elevados, por isso é
fundamental pautar a decisão em uma análise sólida dos
sintomas e em experiências anteriores, da própria planta ou da
literatura. Para tanto, TI´s, PI´s e indicações de vazão críticas
são fundamentais para a análise do engenheiro.

17. SUGESTÕES DE LEITURA
 Saraiva, “Engenharia de Processos nas Plantas
Industriais”
(Na seção de heurística e “rules of thumbs” há
poucos, mas valiosos, insights sobre destilação e
colunas)

18. SUGESTÕES DE LEITURA
 BR, “Controles típicos de equipamentos e processos
industriais”
(capítulo sobre destilação possui abordagem sucinta e
prática sobre lógica básica das malhas para o
funcionamento das coluna, e pode fornecer insights
valiosos)

19. SUGESTÕES DE LEITURA
 BR, “Torres recheadas”
(... apesar de antigo, contém informações detalhadas
e muitas tabelas e cálculos empíricos úteis para
avaliar a operação e dimensionamento de colunas
recheadas)

20. SUGESTÕES DE LEITURA
 Ludwig, “Applied Process Design for Chemical and
Petrochemical Plants”
(... ainda mais antigo que o “Colunas recheadas” porém
possui algumas correlações úteis, como as do cálculo de
grau de molhamento mínimo (entre outros), além de
detalhes úteis para dimensionamento das torres)

21. OBRIGADO!!
Márcio Andrade Dias
POLI-USP
Oxiteno S.A. Ind. e Com.
madbrou@gmail.com