Metodi di separazione nelle industrie di processo

Principi di Stripping e Distillazione nelle Industrie di Processo

Nelle industrie di processo, come quelle petrolchimiche, si impiegano metodi di separazione per purificare miscele liquide da componenti volatili. Lo stripping è una di queste tecniche, che utilizza colonne prive di condensatore e ribollitore. L'alimentazione avviene in cima alla colonna e il vapore, fornito da un agente inerte come vapore d'acqua o azoto, facilita il trasferimento del componente leggero dalla fase liquida a quella vapore. Questo processo è efficiente poiché il vapore inerte non condensa facilmente nella fase liquida, permettendo una separazione netta tra i componenti.

Dimensionamento delle Colonne di Strippaggio

Il dimensionamento di una colonna di strippaggio richiede la determinazione della portata di vapore e del numero di stadi ottimali. Si parte dalla composizione in ingresso del componente da rimuovere e dalla composizione desiderata in uscita. La relazione di equilibrio tra le fasi liquida e vapore permette di costruire la curva di equilibrio e la retta di operazione sul diagramma X/Y. La retta di operazione si ottiene graficamente e il suo coefficiente angolare rappresenta il rapporto tra la portata di liquido e la portata minima di vapore, fondamentale per calcolare la portata di vapore effettiva necessaria.

Metodologie di Distillazione nell'Industria

La distillazione è un processo di separazione che può essere implementato in vari modi, a seconda delle caratteristiche della miscela e degli obiettivi del processo. La distillazione flash, o ad equilibrio, è un processo continuo che si svolge in un singolo stadio e si adatta a miscele con ampie differenze di volatilità tra i componenti. Questo metodo comporta la vaporizzazione parziale della miscela per ottenere due fasi, una liquida e una vapore, con la fase vapore arricchita nel componente più volatile. La separazione avviene in un separatore dopo un riscaldamento o una riduzione di pressione improvvisa.

Distillazione Discontinua e Differenziale

La distillazione discontinua, o batch, è utilizzata per lotti di prodotto limitati o per processi con condizioni operative variabili. Questo metodo può essere eseguito in un singolo stadio, noto come distillazione differenziale, o in una colonna a stadi multipli. Nella distillazione differenziale, una quantità definita di miscela viene riscaldata in un ribollitore, i vapori generati vengono condensati e raccolti separatamente, mentre il residuo rimane nel ribollitore. La composizione del liquido e del distillato cambia nel tempo, influenzando anche la temperatura di ebollizione.

Colonne a Piatti e a Riempimento per lo Stripping

Le colonne utilizzate per lo stripping possono essere a piatti o a riempimento. Le colonne a piatti presentano stadi di equilibrio ben definiti e il numero di stadi teorici può essere determinato attraverso metodi grafici, simili a quelli utilizzati per la distillazione continua, come il metodo di McCabe e Thiele, con adattamenti per tenere conto del trasferimento di materia unidirezionale verso la fase vapore. Le colonne a riempimento, invece, offrono un'area di contatto maggiore e sono spesso preferite per la loro efficienza e per la minore tendenza all'intasamento.