Colonna a bolle

Schema di funzionamento di una colonna a bolle

Una colonna a bolle è un'apparecchiatura per il contatto tra una fase gassosa e una fase liquida utilizzata per realizzare il trasporto di materia tra le due fasi o come reattore chimico.

Il suo nome deriva dal fatto che la fase gassosa viene insufflata nella parte bassa della colonna e risale attraversando il liquido sotto forma di bolle. In corrispondenza della superficie di tali bolle si ha l'incontro della fase gassosa e della fase liquida, che si scambiano materia oppure reagiscono formando nuove sostanze. La superficie totale delle bolle in una colonna a bolle si aggira tipicamente intorno a 1–200 m² per ogni m³ di liquido.

Tipologie costruttive

Nella sua forma più semplice, la colonna è costituita da una colonna cilindrica disposta in verticale.

Per potere funzionare in continuo, la colonna è provvista di un ingresso per la fase liquida, un'uscita per la fase liquida, un ingresso per la fase gassosa (costituito da un distributore nella parte bassa della colonna) e un'uscita per la fase gassosa (collocata nella parte alta della colonna).

Per ottenere una distribuzione delle bolle più uniforme, la colonna può essere equipaggiata con miscelatori statici, piatti o riempimenti. In questi ultimi casi la geometria costruttiva è simile rispettivamente ad una colonna a piatti e ad una colonna a riempimento, ma a differenza di queste si ha un hold-up di liquido maggiore per cui la fase gassosa costituisce la fase dispersa mentre la fase liquida costituisce la fase continua.

Applicazioni

Alcune applicazioni pratiche che sfruttano le colonne a bolle sono:

• il processo di idroformilazione del propilene attraverso catalisi omogenea;
• ossidazione di cumene a idroperossido di cumene;
• il processo di liquefazione del carbone;
• il processo di fermentazione alcolica per la produzione di bioetanolo (dove vengono utilizzate come bioreattori);
• la produzione del lievito;
• la produzione della birra;
• la produzione dell'aceto;
• gli impianti di trattamento delle acque.

Bibliografia

• (EN) Fritz Ullmann, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Bubble Columns", 6ª ed., Wiley-VCH, 2002, ISBN 3-527-30385-5.
• (EN) Sunggyu Lee, Encyclopedia of Chemical Processing, New York, Taylor & Francis, 2006, DOI:10.1081/E-ECHP, ISBN 0-8247-5563-4.
• (EN) Nigar Kantarci, Fahir Borak, Kutlu O. Ulgen, Bubble column reactors (PDF), in Process Biochemistry, vol. 40, 2005, pp. pp. 2263–2283, DOI:10.1016/j.procbio.2004.10.004.
• (EN) Wolf-Dieter Deckwer, Bubble column reactors, Wiley, 1992, ISBN 0471918113.

Voci correlate

• Bolla (fisica)
• Colonna di assorbimento
• Colonna a riempimento
• Colonna a piatti
• Colonna a parete bagnata

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