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.^[1]

Tipologie costruttive

Nella sua forma più semplice, la colonna è costituita da una colonna cilindrica disposta in verticale.^[2]

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^[3]) e un'uscita per la fase gassosa (collocata nella parte alta della colonna).^[4]

Per ottenere una distribuzione delle bolle più uniforme, la colonna può essere equipaggiata con miscelatori statici, piatti o riempimenti.^[2] 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.^[4]

Applicazioni

Alcune applicazioni pratiche che sfruttano le colonne a bolle sono:

il processo di idroformilazione del propilene attraverso catalisi omogenea;^[2]
ossidazione di cumene a idroperossido di cumene;^[5]
il processo di liquefazione del carbone;^[6]
il processo di fermentazione alcolica per la produzione di bioetanolo (dove vengono utilizzate come bioreattori);^[7]
la produzione del lievito;^[3]
la produzione della birra;^[3]
la produzione dell'aceto;^[3]
gli impianti di trattamento delle acque^{[non chiaro]}.^[3]

Note

^ Lee, p. 1645.
^ ^a ^b ^c Ullmann's, cap. 2.
^ ^a ^b ^c ^d ^e Lee, p. 203.
^ ^a ^b Lee, p. 1171.
^ Lee, p. 1119.
^ Lee, p. 1785.
^ Lee, p. 149.

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.