Kolonni
Kolonni on kemianteollisuuden aineensiirron yksikköoperaatioissa käytetty laite, jota käytetään aineiden erottamiseen toisistaan. Kolonni on pohjimmiltaan pystysuora putki, jossa tapahtuu kahden fluidin vastavirtaus.[1] Aine siirtyy fluidista toiseen jakaumakertoimen sekä Raoultin lain mukaisesti. Kolonnissa oletetaan tapahtuvan täydellinen sekoittuminen. Ainakin toinen kolonnin läpi kulkevista fluideista on nestefaasissa toisen voidessa olla joko neste- tai kaasufaasi.
Kolonneja käytetään erityisesti uuttamisessa, tislauksessa ja absorptio- tai adsorptioprosesseissa. Kolonni rakennetaan hyötysuhteen parantamiseksi yleensä joko pohjakolonniksi tai täytekappalekolonniksi.[1] Laboratorioissa käytetään myös Vigreux-kolonneja, jossa lasiputken sisään on tehty sen pinta-alaa suurentavia nystermiä. Kolonnin toiminta perustuu ideaaliaskeliin; jokainen ideaaliaskel vastaa yhtä tislaus- tai virtauskertaa täysin tyhjän putken läpi. Kolonnin ideaaliaskelten määrä voidaan laskea Raoultin lain mukaisesti siirtyvien aineiden faasitasapainokäyrän sekä kolonnin käyttöviivan mukaisesti konsentraatioiden logaritmien avulla, tai graafisesti McCabe-Thiele-menetelmällä. Kun ideaaliaskelten määrä kerrotaan kolonnin kokonaishyötysuhteella (laskettavissa paikallis- ja Murphree-hyötysuhteen kautta), saadaan tarvittavien reaaliaskelten määrä.
Pohjakolonnissa jokainen reaaliaskel vastaa yhtä pohjaa (seula- tai nousuputkipohjaa); täytekappalekolonnissa reaaliaskel vastaa HETP-lukemaa (Height Equivalent of Theoretical Plate), joka voidaan laskea ensimmäisen kertaluvun differentiaaliyhtälöllä. Kertomalla HETP-lukema reaaliaskelten määrällä saadaan tarvittava täytekappalekerroksen korkeus.
Täytekappalekolonnien täytekappaleina käytetään kappaleita, joilla on toisaalta suuri pinta-ala, mutta joiden tilavuudesta suuri osa on tyhjää ilmaa, sillä fluidi virtaa niiden läpi. Yleisimmin käytetyt täytekappaleet ovat Raschig-renkaat, Pall-renkaat, Berl-satulat ja Intalox-satulat. Täytekappaleina on käytetty myös teräsvillaa, ruostumattomasta teräksestä valmistettuja muttereita tai jousialuslevyjä, lasimurskaa tai lasikuulia. Absorptiokolonneissa täytemateriaalina on useimmiten aktiivihiili[1].
Lähteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- ↑ a b c Mary Eagleson: Concise encyclopedia chemistry, s. 251-252. Walter de Gruyter, 1994. ISBN 978-3-11-011451-5 (englanniksi)