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. Отгонка обычно осуществляется либо в насадочной, либо в тарельчатой колонне. [2]
Отгонка работает на основе массопереноса . Идея состоит в том, чтобы создать условия, благоприятные для перехода компонента A из жидкой фазы в паровую фазу. Это подразумевает наличие интерфейса газ-жидкость, который A должен пересечь. Общее количество A, которое переместилось через эту границу, можно определить как поток A , N A .
Отгонка в основном проводится в тарельчатых колоннах и насадочных колоннах , реже в распылительных колоннах , барботажных колоннах и центробежных контакторах . [2]
Тарельчатые башни состоят из вертикальной колонны с жидкостью, текущей сверху и выходящей снизу. Паровая фаза входит в нижнюю часть колонны и выходит сверху. Внутри колонны находятся тарелки или пластины. Эти тарелки заставляют жидкость течь вперед и назад горизонтально, в то время как пар барботирует через отверстия в тарелках. Цель этих тарелок — увеличить площадь контакта между жидкой и паровой фазами.
Насадочные колонны похожи на тарельчатые колонны в том, что потоки жидкости и пара входят и выходят одинаково. Разница в том, что в насадочных башнях нет тарелок. Вместо этого насадка используется для увеличения площади контакта между жидкой и паровой фазами. Существует много различных типов насадки, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.
Переменных и конструктивных соображений для стрипперов много. Среди них — входные условия, степень необходимого восстановления растворенного вещества, выбор стриппера и его расход, рабочие условия, количество стадий, тепловые эффекты, а также тип и размер оборудования. [2]
Степень извлечения часто определяется экологическими нормами, например, для летучих органических соединений, таких как хлороформ .
Часто в качестве отпарных агентов используются пар , воздух, инертные газы и углеводородные газы. Это основано на растворимости , стабильности, степени коррозионной активности , стоимости и доступности. Поскольку отпарные агенты являются газами, желательна работа при почти самой высокой температуре и самом низком давлении, которые будут поддерживать компоненты и не испарять поток жидкого сырья. Это позволяет минимизировать поток. Как и в случае со всеми другими переменными, минимизация стоимости при достижении эффективного разделения является конечной целью. [2]
Размер оборудования, и особенно высота и диаметр, важны для определения возможности канализации потока, которая уменьшит площадь контакта между потоками жидкости и пара. Если есть подозрение, что происходит канализация потока, часто необходима перераспределительная пластина, чтобы, как следует из названия, равномерно перераспределить поток жидкости для восстановления более высокой площади контакта.
Как упоминалось ранее, стрипперы могут быть тарельчатыми или насадочными. Насадочные колонны, и особенно при использовании случайной насадки, обычно предпочтительны для небольших колонн диаметром менее 2 футов и высотой насадки не более 20 футов. Насадочные колонны также могут быть выгодны для коррозионных жидкостей, сильно пенящихся жидкостей, когда скорость жидкости высока и когда требуется особенно низкий перепад давления. Тарельчатые стрипперы выгодны из-за простоты конструкции и масштабирования. Структурированная насадка может использоваться аналогично тарелкам, несмотря на то, что она, возможно, изготовлена из того же материала, что и сбрасываемая (случайная) насадка. Использование структурированной насадки является распространенным методом увеличения производительности разделения или замены поврежденных тарелок. [2]
Тарельчатые стрипперы могут иметь сито, клапан или колпачковые тарелки, в то время как насадочные стрипперы могут иметь либо структурированную насадку , либо случайную насадку. [2] Тарелки и насадки используются для увеличения площади контакта, по которой может происходить массоперенос, как предписывает теория массопереноса. Насадка может иметь разный материал, площадь поверхности, площадь потока и связанный с этим перепад давления. Насадки старого поколения включают керамические кольца Рашига и седла Берля. Более распространенными материалами насадок являются металлические и пластиковые кольца Палля , металлические и пластиковые кольца Збигнева Бялецкого [ 3] и керамические седла Intalox. Каждый материал насадки этого нового поколения улучшает площадь поверхности, площадь потока и/или связанный с этим перепад давления на насадке. Также важна способность материала насадки не накладываться друг на друга. Если такое наложение происходит, это резко уменьшает площадь поверхности материала. В последнее время все больше работ по проектированию решеток будет способствовать дальнейшему улучшению этих характеристик. [2]
Во время работы мониторинг перепада давления в колонне может помочь определить производительность стриппера. Изменение перепада давления в течение значительного периода времени может быть признаком того, что набивку, возможно, необходимо заменить или очистить.
Очистка обычно используется в промышленных целях для удаления вредных загрязняющих веществ из потоков отходов. Одним из примеров может быть удаление загрязняющих веществ TBT и PAH из почв гаваней. [4] Почвы вынимаются со дна загрязненных гаваней, смешиваются с водой для получения пульпы, а затем очищаются паром. Очищенная почва и паровая смесь, богатая загрязняющими веществами, затем разделяются. Этот процесс способен почти полностью дезактивировать почвы.
Пар также часто используется в качестве десорбирующего агента для очистки воды . Летучие органические соединения частично растворимы в воде и из-за экологических соображений и правил должны быть удалены из грунтовых вод , поверхностных вод и сточных вод . [5] Эти соединения могут присутствовать из-за промышленной, сельскохозяйственной и коммерческой деятельности.