Зачистка (химия)

Отгонка — это процесс физического разделения , при котором один или несколько компонентов удаляются из потока жидкости потоком пара. ^[1] В промышленных применениях потоки жидкости и пара могут иметь прямоточные или противоточные потоки. Отгонку обычно проводят либо в насадочной, либо в тарельчатой колонне. ^[2]

Теория

Очистные работы на основе массообмена . Идея состоит в том, чтобы создать условия, благоприятные для перехода компонента А из жидкой фазы в паровую фазу. Речь идет о границе раздела газ-жидкость, которую должен пересечь A. Общее количество A, перешедшее через эту границу, можно определить как поток A, N _A .

Оборудование

Отпарку проводят главным образом в тарельчатых колоннах ( тарелочных колоннах ) и насадочных колоннах , реже в распылительных колоннах , барботажных колоннах и центробежных контакторах . ^[2]

Тарельчатые башни состоят из вертикальной колонны, в которой жидкость течет сверху и выходит снизу. Паровая фаза поступает в нижнюю часть колонны и выходит через верхнюю. Внутри колонны находятся лотки или тарелки. Эти лотки заставляют жидкость течь вперед и назад по горизонтали, в то время как пар пузырится через отверстия в лотках. Целью этих тарелок является увеличение площади контакта между жидкой и паровой фазами.

Насадочные колонны аналогичны тарельчатым колоннам в том, что потоки жидкости и пара входят и выходят одинаковым образом. Отличие в том, что в насадочных башнях нет лотков. Вместо этого используется насадка для увеличения площади контакта между жидкой и паровой фазами. Существует множество различных типов упаковки, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Переменные

Переменных и конструктивных особенностей стрипперов много. Среди них условия ввода, необходимая степень восстановления растворенного вещества, выбор десорбента и его расхода, условия эксплуатации, количество ступеней, тепловое воздействие, а также тип и размер оборудования. ^[2]

Степень восстановления часто определяется экологическими нормами, например, для летучих органических соединений, таких как хлороформ .

В качестве отпарных агентов часто пар , воздух, инертные и углеводородные используют газы. Это основано на растворимости , стабильности, степени коррозионной активности , стоимости и доступности. Поскольку отгоночные агенты представляют собой газы, желательна работа при максимально высокой температуре и самом низком давлении, которые сохранят компоненты и не будут испарять поток жидкого сырья. Это позволяет минимизировать поток. Как и в случае со всеми другими переменными, конечной целью является минимизация затрат при достижении эффективного разделения. ^[2]

Размер оборудования, и особенно высота и диаметр, важны для определения возможности направления потока, которое уменьшило бы площадь контакта между потоками жидкости и пара. Если есть подозрение, что происходит образование каналов, часто необходима перераспределяющая пластина, которая, как следует из названия, равномерно перераспределяет поток жидкости и восстанавливает более высокую площадь контакта.

Как упоминалось ранее, стрипперы можно укладывать в лотки или упаковывать. Насадочные колонны, особенно когда используется случайная насадка, обычно отдаются предпочтением колоннам меньшего размера диаметром менее 2 футов и насадочной высотой не более 20 футов. Насадочные колонны также могут быть полезны для агрессивных жидкостей, жидкостей с высоким пенообразованием, когда скорость жидкости высока и когда желателен особенно низкий перепад давления. Лотковые стрипперы выгодны из-за простоты конструкции и возможности масштабирования. Структурированную насадку можно использовать аналогично лоткам, несмотря на то, что она может быть из того же материала, что и опрокидываемая (случайная) насадка. Использование структурированной насадки является распространенным методом увеличения производительности разделения или замены поврежденных лотков. ^[2]

Тареточные стрипперы могут иметь сетчатые, клапанные или колпачковые тарелки, тогда как насадочные стрипперы могут иметь либо структурированную , либо случайную насадку. ^[2] Лотки и насадка используются для увеличения площади контакта, на которой может происходить массообмен, как того требует теория массообмена. Набивка может иметь различный материал, площадь поверхности, площадь потока и связанный с этим перепад давления. Набивки старого поколения включают керамические кольца Рашига и седла Берла . Наиболее распространенными упаковочными материалами являются металлические и пластиковые кольца Палля , металлические и пластиковые кольца Збигнева Бялецкого , ^[3] и керамические седла Intalox . Каждый насадочный материал этого нового поколения улучшает площадь поверхности, проходимость и/или связанный с этим перепад давления на насадке. Также важно, чтобы упаковочный материал не скатывался поверх самого себя. Если такое штабелирование происходит, это резко уменьшает площадь поверхности материала. В последнее время увеличивается объем работ по проектированию решеток, которые позволят еще больше улучшить эти характеристики. ^[2]

Во время работы мониторинг падения давления в колонне может помочь определить производительность отпарной колонны. Изменение падения давления в течение значительного периода времени может указывать на необходимость замены или очистки набивки.

Типичные применения

Очистка обычно используется в промышленности для удаления вредных примесей из потоков отходов. Одним из примеров может быть удаление загрязняющих веществ ТБТ и ПАУ из портовых почв. ^[4] Почву выкапывают со дна загрязненных гаваней, смешивают с водой до образования суспензии, а затем обрабатывают паром. Очищенная почва и паровая смесь, обогащенная примесями, затем разделяются. Этот процесс способен практически полностью обеззаразить почву.

Пар также часто используется в качестве десорбента при очистке воды . Летучие органические соединения частично растворимы в воде и по экологическим соображениям и правилам должны быть удалены из грунтовых , поверхностных и сточных вод . ^[5] Эти соединения могут присутствовать в результате промышленной, сельскохозяйственной и коммерческой деятельности.

См. также

Паровая зачистка (аналогичная концепция, но более специализированная для нефтеперерабатывающих заводов )
Непрерывная дистилляция
Дистилляция
Проектирование дистилляции
Фракционирующая колонна
Упакованная кровать
Паровая дистилляция
Теоретическая пластина
Отгонка усиленной перегонкой

Ссылки

^ Уоррен Л., Маккейб; Джулиан К., Смит; Питер, Харриотт. ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ТЕХНИКИ (5-е изд.). МакГроу Хилл. п. 686. ИСБН 0-07-112738-0 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Дж. Д. Сидер и Э. Дж. Хенли (2006). Принципы процесса разделения (2-е изд.). Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-46480-5 .
^ http://tech.money.pl/przemysl/patenty/pl-101135-424118.html Кольцо Бялецкого. Патент Польши 101135 (1976 г.).
^ Процесс паровой зачистки: метод восстановления вынутых грунтов и почв, загрязненных ТБТ и ПАУ , А. Эшенбах и др.
^ Дж. Л. Браво (декабрь 1994 г.). «Проектирование паровых отпарных аппаратов для очистки воды». Химический технологический прогресс . 90 (12): 56–63. ISSN 0360-7275 .

[1] Уоррен Л., Маккейб; Джулиан К., Смит; Питер, Харриотт. ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ТЕХНИКИ (5-е изд.). МакГроу Хилл. п. 686. ИСБН 0-07-112738-0 .

[Seader-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Дж. Д. Сидер и Э. Дж. Хенли (2006). Принципы процесса разделения (2-е изд.). Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-46480-5 .

[3] ttp://tech.money.pl/przemysl/patenty/pl-101135-424118.html Кольцо Бялецкого. Патент Польши 101135 (1976 г.).

[4] Процесс паровой зачистки: метод восстановления вынутых грунтов и почв, загрязненных ТБТ и ПАУ , А. Эшенбах и др.

[5] Дж. Л. Браво (декабрь 1994 г.). «Проектирование паровых отпарных аппаратов для очистки воды». Химический технологический прогресс . 90 (12): 56–63. ISSN 0360-7275 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]