Rozbiórka (chemia) - Stripping (chemistry)
Odpędzanie to fizyczny proces separacji, w którym jeden lub więcej składników jest usuwanych ze strumienia cieczy przez strumień pary. W zastosowaniach przemysłowych strumienie cieczy i pary mogą mieć przepływy współprądowe lub przeciwprądowe. Odpędzanie przeprowadza się zwykle w kolumnie z wypełnieniem lub na półce.
Teoria
Stripping działa na zasadzie transferu masy . Chodzi o to, aby warunki sprzyjające przejściu składnika A w fazie ciekłej do fazy gazowej. Obejmuje to granicę faz gaz-ciecz, przez którą A musi przejść. Łączna ilość, która przeszła przez tej granicy może być zdefiniowana jako strumień A, N A .
Ekwipunek
Odpędzanie prowadzi się głównie w wieżach półkowych ( kolumnach płytowych ) i kolumnach z wypełnieniem , rzadziej w wieżach natryskowych , kolumnach barbotażowych i kontaktorach odśrodkowych .
Wieże z półkami składają się z pionowej kolumny z cieczą spływającą na górze i na dole. Faza pary wchodzi na dno kolumny i wychodzi z góry. Wewnątrz kolumny znajdują się tace lub płyty. Tacki te wymuszają przepływ cieczy tam iz powrotem poziomo, podczas gdy para bąbelkuje przez otwory w tackach. Zadaniem tych tac jest zwiększenie powierzchni kontaktu pomiędzy fazą ciekłą i parą.
Kolumny z wypełnieniem są podobne do kolumn z półkami pod tym względem, że przepływy cieczy i pary wchodzą i wychodzą w ten sam sposób. Różnica polega na tym, że w wypełnionych wieżach nie ma tac. Zamiast tego stosuje się pakowanie w celu zwiększenia powierzchni kontaktu między fazą ciekłą i parą. Stosowanych jest wiele różnych rodzajów opakowań, a każdy z nich ma zalety i wady.
Zmienne
Zmiennych i rozważań projektowych dla striptizerek jest wiele. Wśród nich są warunki wejścia, stopień odzysku potrzebnej substancji rozpuszczonej, wybór środka odpędzającego i jego przepływ, warunki pracy, liczba etapów, efekty cieplne oraz typ i wielkość sprzętu.
Stopień odzysku jest często określany przez przepisy środowiskowe, takie jak dla lotnych związków organicznych, takich jak chloroform .
Często jako środki odpędzające stosuje się parę wodną , powietrze, gazy obojętne i gazy węglowodorowe . Opiera się to na rozpuszczalności , stabilności, stopniu korozyjności , koszcie i dostępności. Ponieważ środkami odpędzającymi są gazy, pożądana jest praca w niemal najwyższej temperaturze i najniższym ciśnieniu, które utrzymają składniki i nie odparują ciekłego strumienia zasilającego. Pozwala to na minimalizację przepływu. Podobnie jak w przypadku wszystkich innych zmiennych, ostatecznym celem jest minimalizacja kosztów przy jednoczesnym osiągnięciu wydajnej separacji.
Wielkość sprzętu, a zwłaszcza wysokość i średnica, są ważne przy określaniu możliwości takiego ukształtowania przepływu, które zmniejszyłoby powierzchnię kontaktu między strumieniami cieczy i pary. Jeśli podejrzewa się występowanie kanałów przepływu, często konieczna jest płytka redystrybucyjna, aby, jak sama nazwa wskazuje, równomiernie rozprowadzić przepływ cieczy w celu przywrócenia większego obszaru kontaktu.
Jak wspomniano wcześniej, strippery można układać na tackach lub pakować. Kolumny upakowane, a zwłaszcza gdy stosuje się wypełnienie losowe, są zwykle preferowane w przypadku mniejszych kolumn o średnicy mniejszej niż 2 stopy i wysokości upakowania nie większej niż 20 stóp. Kolumny z wypełnieniem mogą być również korzystne w przypadku płynów korozyjnych, płynów silnie pieniących się, gdy prędkość płynu jest duża i gdy pożądany jest szczególnie niski spadek ciśnienia. Zdzieraki na tackach są korzystne ze względu na łatwość projektowania i zwiększania skali. Opakowania strukturalne mogą być używane podobnie do tacek, mimo że prawdopodobnie są z tego samego materiału, co opakowania dumpingowe (losowe). Stosowanie pakowania strukturalnego jest powszechną metodą zwiększania zdolności separacji lub wymiany uszkodzonych tac.
Zgarniacze na tackach mogą być wyposażone w tacki z sitkiem, zaworem lub kapslem bąbelkowym, podczas gdy zgarniacze z wypełnieniem mogą mieć upakowanie strukturalne lub losowe. Tacki i opakowania służą do zwiększenia powierzchni styku, na której może zachodzić transfer masy, jak nakazuje teoria transferu masy. Uszczelnienie może mieć różny materiał, pole powierzchni, pole przepływu i związany z tym spadek ciśnienia. Pakunki starszej generacji to ceramiczne pierścienie Raschiga oraz siodła Berla . Częściej stosowane materiały opakowaniowe to metalowe i plastikowe pierścienie Pall , metalowe i plastikowe pierścienie Zbigniewa Białeckiego oraz ceramiczne siodła Intalox . Każdy materiał uszczelnienia tej nowszej generacji poprawia pole powierzchni, obszar przepływu i/lub związany z nim spadek ciśnienia w uszczelnieniu. Ważna jest również zdolność materiału opakowaniowego do nieukładania się na sobie. Jeśli takie układanie wystąpi, drastycznie zmniejsza powierzchnię materiału. Ostatnio obserwuje się coraz więcej prac nad projektowaniem krat, co jeszcze bardziej poprawi te cechy.
Podczas pracy monitorowanie spadku ciśnienia w kolumnie może pomóc w określeniu wydajności kolumny odpędowej. Zmieniony spadek ciśnienia w znacznym zakresie czasu może wskazywać, że uszczelnienie może wymagać wymiany lub czyszczenia.
Typowe aplikacje
Stripping jest powszechnie stosowany w zastosowaniach przemysłowych do usuwania szkodliwych zanieczyszczeń ze strumieni odpadów. Jednym z przykładów może być usuwanie zanieczyszczeń TBT i PAH z gleb portowych. Gleby są wydobywane z dna skażonych portów, mieszane z wodą w celu uzyskania gnojowicy, a następnie oczyszczane parą. Oczyszczona gleba i mieszanina pary bogatej w zanieczyszczenia są następnie oddzielane. Proces ten jest w stanie prawie całkowicie odkazić gleby.
Para jest również często używana jako środek odpędzający do uzdatniania wody . Lotne związki organiczne są częściowo rozpuszczalne w wodzie i ze względów środowiskowych i przepisów muszą być usuwane z wód gruntowych , powierzchniowych i ścieków . Związki te mogą być obecne ze względu na działalność przemysłową, rolniczą i handlową.
Zobacz też
- Destylacja parowa
- Destylacja
- Płyta teoretyczna
- Ciągła destylacja
- Kolumna frakcjonująca
- Projekt destylacji
- Spakowane łóżko