Kimya Mühendisliği Ekipmanları / Damıtma Kolonu

Damıtla kolonu diyince bir çoğunuza yabancı gelebilir bu ekipman ingilizcesi "distillation tower (column) die geçer. Ayırma süreçlerinde en yaygın olarak kullanılan ekipmandır. Sadece bu ekipman üzerine yazılmış kitaplar vardir ben sadece bir özet vermek istiyorum.
 Sıvı - gaz karışımları ayırmak için kullanılır, çalışma prensibi maddeler arasında uçucukluk farkını kullanırak en uçucu maddeyi kolon tepesinde en az uçucu olan maddeyi kolon dibinden almaktır. Genel bilinen bir yanlış olan değerli madde üstten alınır diye bir şey yoktur amaca göre istenilen madde karışımdaki maddelerin uçuculuğuna göre kolonun herhangi bir yerinden alınabilir.
Damıtma kuleleri çalışma şekline göre üçe ayrılır bunlar ;

1. Batch Damıtma (differantial distillation): bilinen en eski damıtma şeklidir, eski Mısırda bile kullanıldığı söylenir. Bir kazanı alttan ısıttığınızı düşünün buharlaşan svıyı dıştan sogutmalı borudan geçirerek yoğuşturduktan sonra yine bir kazanda sakladığınızı düşünün. Bu batch damıtmaya örnektir. Peki diceksiniz ki niye ingilizce ismi differential distillation. Yoguşturduğunuz sıvının förmülü integralli bir förmüldür. Çünkü zamanla sıvıdaki uçucu madde miktarı azalacağı için verim düşecektir. Eğer yüksek saflık isteniliyorsa tercih edilmez.
2. Flash Damıtma : besleme flash kolonuna girer burda basınç ve ya sıcaklığı değişir işletme koşullarına bağlı olarak ve böylelikle sıvı ve buhar olarak iki faza ayrılır. 
3. Çoklu Damıtla Kuleleri : Birden fazla damıtla kulesinin işletmenin amacına göre peşi peşine bağlanmasıyla oluşur. Eğer uçucu madde ayırmak isteniyorsa damıtma kuleleri  tepe kısmından bağlanır. En az uçucu maddde ayırmak isteniyorsa kolonların dipleri bağlanır. Bağlamadan kastım önceki kolonun çıkışı diğer kolonun beslemesi olur. %99.9 gibi yüksek saflıklara ancak böylece ulaşılır. İşletme maliyeti artar ve harcanan enerji başına üretilen ürün miktari düşer.

Kolon tipine göre damıtma kuleleri ikiye ayrılır :

1. Tepsili Kolonlar : Eş aralıklı olarak dizilmiş özel metal levhalardan oluşur. Birçok çeşidi vardır bu tepsilerin, örneğin delikli tepsiler, vanalı tepsiler, bubble-cap tepsiler vs. Hepsinin amacı aynıdır buhar basıncı belli bir mertebeye gelen buharı bir üst tepsiye yollamak ve dengedeki sıvıyı bir miktara kadar tepsi üstünde tutup gerisi bir alt tepsiye yollamak. Büyük kapasiteli işletmeler kullanır boylar 40-50 metereye çapları 2-3 metereye kadar çıkabilir.
2. Dolgu Tipi Kolonlar: Tepsili kolonlara göre daha yeni bir teknolojidir. Yüzey alanı/hacim oranı yüksek maddeler kolon içine rastgele veya bir düzen içinde dizilir. Yapısal dolgular yada Raschig Ringi gibi parça olarak dolgu maddeleri vardir. Bunlar polimer, metal, seramikveya cam olabilir. Karışım içindeki maddenini kimyasal ve fiziksel özelliklerine bağlı olarak seçilir. Daha küçük çaplı işletmelerde, pilot tesislerde ve laboratuvarlarda kullanılır.

Damıtma kulelerinde tepede yoğuşturucu ve dip kısımda reboiler kullanılır. Bunların amaçları saflığı ayarlamak, tepe ve dip sıcaklığını ayarlamak, üst ve alt ürün debilerini ayarlamaktır. Üstten çıkan uçucu madde olarak zengin buhar karışımı yoğuşturucudan geçer ve enerjisini kaybeder. Dolayısıyla sıvı faza geçer. Saflığı daha da arttırmak için bir kısmı reflux olarak kolona geri beslenir. Reboilerda da mantık aynıdır, bu sefer sıvı gelen karışım ısıtılıp bir kısmı buhar halinde kolona tekrar yollanır. Böylelikle daha az uçucu madde kaybedilir.

Daha fazla bilgi için Perry'nin Handbook'una yada Richard Coulson'nun kitaplarına bakabilirsiniz. Ama ben Türkçe yada bir Türkün yazdıklarını istiyorum derseniz Sayın hocalarimiz Prof. Dr. Erden ALPAY ve Prof Dr. Mustafa DEMİRCİOĞLU'nun yazdığı kitaptan da daha fazla bilgiyi edinebilirisiniz.

Yöz