Strippning (kemi)

Strippning är en fysisk separationsprocess där en eller flera komponenter avlägsnas från en vätskeström av en ångström. I industriella tillämpningar kan vätske- och ångströmmarna ha med- eller motströmsflöden. Strippning utförs vanligtvis i antingen en packad eller trågkolonn.

Teori

Avisolering fungerar på basis av massöverföring . Tanken är att göra förutsättningarna gynnsamma för komponenten A i vätskefasen att överföras till ångfasen. Detta innebär ett gränssnitt mellan gas och vätska som A måste passera. Den totala mängden A som har rört sig över denna gräns kan definieras som flödet av A, N _A .

Utrustning

Ett exempel på en bubbellocksbricka som kan hittas inuti en strippningskolonn.

Borttagning utförs huvudsakligen i trågtorn (plattkolonner ) och packade kolonner , och mer sällan i spraytorn , bubbelkolonner och centrifugalkontaktorer .

Trayed torn består av en vertikal kolonn med vätska som strömmar in i toppen och ut i botten. Ångfasen kommer in i botten av kolonnen och går ut ur toppen. Inuti kolonnen finns brickor eller tallrikar. Dessa brickor tvingar vätskan att flöda fram och tillbaka horisontellt medan ångan bubblar upp genom hålen i brickorna. Syftet med dessa brickor är att öka mängden kontaktyta mellan vätske- och ångfasen.

Packade kolonner liknar trågkolonner genom att vätske- och ångflödena kommer in och ut på samma sätt. Skillnaden är att i packade torn finns inga brickor. Istället används packning för att öka kontaktytan mellan vätske- och ångfasen. Det finns många olika typer av förpackningar som används och var och en har för- och nackdelar.

Variabler

Variablerna och designövervägandena för strippor är många. Bland dem är ingångsförhållandena, graden av återvinning av det lösta ämnet som behövs, valet av strippningsmedlet och dess flöde, driftsförhållandena, antalet steg, värmeeffekterna och utrustningens typ och storlek.

Återvinningsgraden bestäms ofta av miljöbestämmelser, såsom för flyktiga organiska föreningar som kloroform .

Ånga , luft, inerta gaser och kolvätegaser används ofta som strippningsmedel. Detta är baserat på löslighet , stabilitet, grad av korrosivitet , kostnad och tillgänglighet. Eftersom strippningsmedel är gaser, är drift vid nästan den högsta temperaturen och det lägsta trycket som kommer att bibehålla komponenterna och inte förångar den flytande matarströmmen önskvärd. Detta möjliggör minimering av flödet. Som med alla andra variabler är det slutgiltiga målet att minimera kostnaderna samtidigt som man uppnår effektiv separation.

Utrustningens storlek, och särskilt höjden och diametern, är viktig för att bestämma möjligheten till flödeskanalisering som skulle minska kontaktytan mellan vätske- och ångströmmarna. Om flödeskanalisering misstänks förekomma är en omfördelningsplatta ofta nödvändig för att, som namnet indikerar, omfördela vätskeflödet jämnt för att återupprätta en högre kontaktyta.

Som tidigare nämnts, kan stripparna vara tråg eller förpackad. Packade kolonner, och speciellt när slumpmässig packning används, gynnas vanligtvis för mindre kolonner med en diameter mindre än 2 fot och en packad höjd av högst 20 fot. Packade kolonner kan också vara fördelaktiga för korrosiva vätskor, högskummande vätskor, när vätskehastigheten är hög och när särskilt lågt tryckfall önskas. Avdragare med brickor är fördelaktiga på grund av enkel design och uppskalning. Strukturerad förpackning kan användas på samma sätt som brickor, trots att det möjligen är samma material som dumpad (slumpmässig) förpackning. Att använda strukturerad packning är en vanlig metod för att öka kapaciteten för separation eller för att ersätta skadade brickor.

Białecki-ringar i plast

Brickade strippers kan ha sikt-, ventil- eller bubbellocktråg medan packade strippers kan ha antingen strukturerad packning eller slumpmässig packning. Brickor och förpackningar används för att öka kontaktytan över vilken massöverföring kan ske som massöverföringsteorin dikterar. Förpackningar kan ha varierande material, ytarea, flödesarea och tillhörande tryckfall. Äldre generationens förpackningar inkluderar keramiska Raschig-ringar och Berl-sadlar. Vanligare förpackningsmaterial är Pall-ringar av metall och plast , Zbigniew Białecki-ringar av metall och plast och keramiska Intalox-sadlar. Varje förpackningsmaterial av denna nyare generation förbättrar ytan, flödesarean och/eller det tillhörande tryckfallet över packningen. Viktigt är också förpackningsmaterialets förmåga att inte staplas ovanpå sig själv. Om sådan stapling inträffar, minskar det drastiskt ytan på materialet. Arbetet med gallerdesign har ökat på senare tid, vilket kommer att ytterligare förbättra dessa egenskaper.

Under drift kan övervakning av tryckfallet över kolonnen hjälpa till att bestämma avdrivarens prestanda. Ett förändrat tryckfall över ett betydande tidsintervall kan vara en indikation på att packningen kan behöva bytas ut eller rengöras.

Typiska Användningsområden

Strippning används ofta i industriella tillämpningar för att avlägsna skadliga föroreningar från avfallsströmmar. Ett exempel skulle vara avlägsnandet av TBT- och PAH-föroreningar från hamnmarker. Jordarna muddras från botten av förorenade hamnar, blandas med vatten för att göra en uppslamning och strippas sedan med ånga. Den rengjorda jord- och föroreningsrika ångblandningen separeras sedan. Denna process kan sanera mark nästan helt.

Ånga används också ofta som strippningsmedel för vattenbehandling . Flyktiga organiska föreningar är delvis lösliga i vatten och måste på grund av miljöhänsyn och bestämmelser avlägsnas från grundvatten , ytvatten och avloppsvatten . Dessa föreningar kan vara närvarande på grund av industriell, jordbruks- och kommersiell aktivitet.

Se även