El stripping es un proceso de separación física en el que uno o más componentes se eliminan de una corriente líquida mediante una corriente de vapor. En aplicaciones industriales, las corrientes de líquido y vapor pueden tener flujos a contracorriente o en paralelo. El decapado se lleva a cabo generalmente en una columna empaquetada o en bandejas. [1]
Teoría
El decapado funciona sobre la base de la transferencia de masa . La idea es crear las condiciones favorables para que el componente A en la fase líquida se transfiera a la fase de vapor. Esto implica una interfaz gas-líquido que A debe cruzar. La cantidad total de A que se ha movido a través de este límite puede definirse como el flujo de A, N A .
Equipo
La extracción se realiza principalmente en torres con bandeja ( columnas de placas ) y columnas empaquetadas , y con menos frecuencia en torres de pulverización , columnas de burbujas y contactores centrífugos . [1]
Las torres de bandejas consisten en una columna vertical con líquido que fluye hacia arriba y hacia abajo. La fase de vapor entra por la parte inferior de la columna y sale por la parte superior. Dentro de la columna hay bandejas o platos. Estas bandejas fuerzan al líquido a fluir de un lado a otro horizontalmente mientras el vapor burbujea a través de los orificios de las bandejas. El propósito de estas bandejas es aumentar la cantidad de área de contacto entre las fases líquida y de vapor.
Las columnas empaquetadas son similares a las columnas con bandeja en que los flujos de líquido y vapor entran y salen de la misma manera. La diferencia es que en las torres empaquetadas no hay bandejas. En cambio, se usa empaque para aumentar el área de contacto entre las fases líquida y de vapor. Se utilizan muchos tipos diferentes de embalaje y cada uno tiene ventajas y desventajas.
Variables
Las variables y las consideraciones de diseño para los strippers son muchas. Entre ellos se encuentran las condiciones de entrada, el grado de recuperación del soluto necesario, la elección del agente decapante y su flujo, las condiciones de operación, el número de etapas, los efectos del calor y el tipo y tamaño del equipo. [1]
El grado de recuperación a menudo está determinado por regulaciones ambientales, como para compuestos orgánicos volátiles como el cloroformo .
Con frecuencia, se utilizan vapor , aire, gases inertes y gases de hidrocarburos como agentes decapantes. Esto se basa en la solubilidad , la estabilidad, el grado de corrosividad y la disponibilidad. Como los agentes de separación son gases, se desea un funcionamiento casi a la temperatura más alta y a la presión más baja que mantendrá los componentes y no vaporizará la corriente de alimentación líquida. Esto permite la minimización del flujo. Al igual que con todas las demás variables, el objetivo final es minimizar el costo y lograr una separación eficiente. [1]
El tamaño del equipo, y particularmente la altura y el diámetro, es importante para determinar la posibilidad de canalización del flujo que reduciría el área de contacto entre las corrientes de líquido y vapor. Si se sospecha que se está produciendo una canalización de flujo, a menudo es necesaria una placa de redistribución para, como su nombre indica, redistribuir el flujo de líquido de manera uniforme para restablecer un área de contacto más alta.
Como se mencionó anteriormente, los decapantes se pueden colocar en bandejas o empacar. Las columnas empaquetadas, y particularmente cuando se usa empaquetamiento aleatorio, generalmente se prefieren para columnas más pequeñas con un diámetro menor de 2 pies y una altura empaquetada de no más de 20 pies. Las columnas empaquetadas también pueden ser ventajosas para fluidos corrosivos , fluidos con mucha espuma, cuando la velocidad del fluido es alta y cuando se desea una caída de presión particularmente baja. Los separadores en bandejas son ventajosos debido a la facilidad de diseño y ampliación. El empaque estructurado se puede usar de manera similar a las bandejas a pesar de que posiblemente sea del mismo material que el empaque de descarga (aleatorio). El uso de empaque estructurado es un método común para aumentar la capacidad de separación o reemplazar bandejas dañadas. [1]
Los extractores de bandejas pueden tener un tamiz, una válvula o bandejas con tapa de burbuja, mientras que los extractores empaquetados pueden tener un empaque estructurado o al azar. [1] Las bandejas y el empaque se utilizan para aumentar el área de contacto sobre la cual puede ocurrir la transferencia de masa según lo dicta la teoría de la transferencia de masa. El empaque puede tener diferentes materiales, área de superficie, área de flujo y caída de presión asociada. Los empaques de generaciones más antiguas incluyen anillos Raschig de cerámica y sillines Berl . Los materiales de embalaje más comunes son los anillos Pall de metal y plástico , los anillos Zbigniew Białecki de metal y plástico [2] y los sillines Intalox de cerámica . Cada material de empaque de esta nueva generación mejora el área de la superficie, el área de flujo y / o la caída de presión asociada a través del empaque. También es importante la capacidad del material de embalaje de no apilarse sobre sí mismo. Si se produce tal apilamiento, se reduce drásticamente el área de superficie del material. Últimamente se ha incrementado el trabajo de diseño de celosía que mejorará aún más estas características. [1]
Durante la operación, monitorear la caída de presión a través de la columna puede ayudar a determinar el desempeño del stripper. Una caída de presión modificada durante un período de tiempo significativo puede ser una indicación de que es posible que sea necesario reemplazar o limpiar el empaque.
Aplicaciones Típicas
El decapado se usa comúnmente en aplicaciones industriales para eliminar contaminantes dañinos de las corrientes de desechos. Un ejemplo sería la eliminación de los contaminantes TBT y PAH de los suelos de los puertos. [3] Los suelos se dragan del fondo de los puertos contaminados, se mezclan con agua para formar una lechada y luego se extraen con vapor. A continuación, se separan el suelo limpio y la mezcla de vapor rica en contaminantes. Este proceso es capaz de descontaminar suelos casi por completo.
El vapor también se utiliza con frecuencia como agente decapante para el tratamiento del agua . Los compuestos orgánicos volátiles son parcialmente solubles en agua y, debido a consideraciones y regulaciones ambientales, deben eliminarse de las aguas subterráneas , superficiales y residuales . [4] Estos compuestos pueden estar presentes debido a la actividad industrial, agrícola y comercial.
Ver también
Referencias
- ↑ a b c d e f g J.D. Seader y EJ Henley (2006). Principios del proceso de separación (2ª ed.). John Wiley e hijos. ISBN 0-471-46480-5.
- ^ http://tech.money.pl/przemysl/patenty/pl-101135-424118.html Anillo Białecki. Patente polaca 101135 (1976)
- ^ El proceso de extracción con vapor: una técnica de remediación para suelos y sedimentos dragados contaminados con TBT y HAP , por A. Eschenbach et al.
- ^ JL Bravo (diciembre de 1994). "Diseño de decapantes a vapor para tratamiento de aguas". Progreso de la ingeniería química . 90 (12): 56–63. ISSN 0360-7275 .