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- 1. Chimica B 200 Colonne INTRODUZIONE Generalita. Le colonne costituiscono un capitolo fondamentale nel sistema di apparecchiature dellindustria chimica. Allinterno le colonne possono essere strutturate con piatti che consentano il passaggio di due flussi di materia, uno in discesa e uno in salita, o con corpi di riempimento di varia geometria. Le colonne vengono utilizzate sostanzialmente per la distillazione e per lassorbimento. Nel primo caso si tratta di separare nei suoi componenti una miscela di fluidi allo stato liquido, mentre nel secondo caso si tratta di lavare un gas da componenti indesiderati, utilizzando un fluido assorbente. Nei due schemi delle figure A e B, si mostrano i collegamenti della colonna nel caso in cui la si utilizzi per distillare e nel caso in cui la si utilizzi invece per assorbire. La distillazione. E quella operazione intesa a separare nei suoi componenti una miscela di due o piu liquidi perfettamente miscibili giocando sui diversi punti di ebollizione dei componenti puri. Per semplicita si fa riferimento a una miscela di due componenti Senza entrare nel dettaglio della teoria che sta alla base del- la distillazione, si ricorda che dalla testa della colonna si estrae il prodotto piu volatile (quello cioe che, allo stato puro, bolle a temperatura piu bassa) mentre dal fondo si estrae il componente piu pesante (quello che, allo stato puro, bolle a temperatura piu alta). Nelle operazioni di distillazione, due sono i grafici che ne spiegano il meccanismo. Questi sono: a) la curva di ebollizione e di rugiada, b) la curva di equilibrio. La prima (fig. C) porta in ascisse la concentrazione molare del componente piu volatile e in ordinate le temperature. La curva di ebollizione indica la temperatura alla quale la miscela inizia a bollire, mentre la curva di ru- giada indica la temperatura alla quale la miscela inizia a condensare. La seconda invece (fig. D) mostra la composizione del vapore, in equilibrio con la composizione del liquido alla temperatura di ebollizione. In questo caso infatti si ha in ascisse la concentrazione del componente piu volatile nella fase liquida e in ordinate la concentrazione dello stesso componente nella fase vapore. Queste curve mostrano landamento della temperatura e dellequilibrio a pressione atmosferica. Le stesse possono essere disegnate anche per pressioni diverse dallatmosferica. In genere laumento della pressione di esercizio e svantaggiosa per la distillazione. Lassorbimento. Con questo termine si definisce loperazione di lavaggio di flussi gassosi, realizzata per assorbire in un liquido componenti indesiderati per operazioni successive. Per esempio puo essere necessario togliere da una corrente gassosa la CO2 o il CO presenti. Per fare questo la corrente gassosa viene in- viata alla base di una colonna, nella quale, in controcorrente (cioe dalla testa) viene introdotta una soluzione acquosa capace di assorbire selettivamente la CO2 e il CO. In genere le colonne di assorbimento migliorano lefficienza aumentando la pressione di esercizio, in quanto la pressione aumenta la solubilita del gas nel- lacqua. Queste colonne comunque funzionano spesso come veri e propri reattori chimici, in quanto la cattura dei componenti da togliere avviene per reazione tra il componente da lavare e il fluido assorbente. Il liquido di assorbimento scende per gravita nella colonna e incontra il gas che sale, interagendo con lo stesso. I parametri fondamentali dellassorbimento sono rappresentati dai tempi e dalle su- perfici di contatto dei due fluidi nonche dalla velocita del flusso gassoso, che, se troppo elevata, puo ostacolare e anche bloccare la discesa del liquido (flooding). Per evitare questa evenienza esistono diagrammi sperimentali, realizzati per vari tipi di riempimento. Paolo Luchi