Dolgulu yatak

Kimyasal süreçlerde, dolgulu yatak, içi dolgu malzemesiyle doldurulmuş boş bir tüp, boru veya bir kaptır. Dolgulu yatak; rastgele yerleştirilmiş Raschig halkaları gibi küçük parçalarla doldurulabileceği gibi, özel olarak tasarlanmış yapısal dolgu malzemeleri ile de oluşturulabilir. Ayrıca bu yataklar; zeolit pelletleri, aktif karbon granülleri gibi katalizör tanecikleri ya da adsorban maddeler içerebilir.
bağlantı=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Riempimento_strutturato.jpg|küçükresim|200x200pik|Yapılı dolgu
Dolgulu yatakların temel amacı, kimyasal ya da benzeri bir fiziksel süreçte iki faz arasındaki teması artırmaktır. Dolgulu yataklar; bir kimyasal reaktörde, damıtma sürecinde ya da bir gaz yıkayıcıda  kullanılabilir. Bunun yanı sıra bazı kimyasal tesislerinde ısıyı depolamak amacıyla da kullanılırlar. Bu durumda, sıcak gazlar, ısıya dayanıklı bir dolgu malzemesiyle doldurulmuş bir kaptan geçirilerek dolgu malzemesi ısıtılır. Ardından hava veya başka bir soğuk gaz, bu sıcak yataktan geçirilerek tesise gönderilir ve bu şekilde gaz beslemesi önden ısıtılmış olur.

 Uygulamalar 
Absorpsiyon, sıyırma ve damıtma gibi ayırma işlemleri için kullanılan dolgulu yataklara dolgulu kolon denir. Bazı kromatografi türlerinde kullanılan, dolgu malzemesiyle doldurulmuş tüpler de dolgulu kolon olarak adlandırılır ve yapıları dolgulu yataklara benzerlik gösterir.

Kolon yatağı, rastgele yerleştirilmiş dolgu malzemesiyle (rastgele dolgulu yatak) ya da sıvıların yatakta karmaşık yollar izlemesini sağlayacak şekilde düzenlenmiş yapılı dolgu bölümleriyle (yapılı dolgulu yatak) doldurulabilir. Kolonda sıvılar genellikle dolgu malzemesinin yüzeyini ıslatır ve bu yüzeyden geçen buharla kütle aktarımı gerçekleşir. Dolgu malzemeleri, damıtma kolonlarında raf yerine kullanılarak ayırma işlemini iyileştirebilir. Dolgular, raflara kıyasla daha düşük basınç düşüşü sağlayarak özellikle vakum basıncında çalışan kolonlarda avantaj sunar. Dolgu şekli ve yüzey alanı gibi faktörler performansı etkiler.

Performansa etki eden diğer önemli bir faktör ise sıvı ve buharın yatak girişindeki dağılımıdır. Gerekli ayırmanın sağlanabilmesi için, buhar-sıvı oranı doğru olmalı ve tüm kolon kesitine eşit dağılmalıdır. Eğer dağılım düzgün değilse, dolgu düzgün çalışmıyor gibi görünür ve teorik rafa eşdeğer yükseklik (HETP) beklenenden fazla olur. Bu durum dolgu malzemesinden değil, akışların kötü dağılımından kaynaklanır. Bu yüzden kolonlar içinde sıvı dağıtıcılar ve yeniden dağıtıcılar (redistribütör) bulunur ve bu ekipmanlar, sıvının dolgu üzerine düzgün dağılmasını sağlayarak kütle aktarımı verimini artırır. Bu sıvı dağıtıcıların tasarımı, dolgunun maksimum verimle çalışması açısından kritiktir.

Dolgulu kolonlar, her bir rafın ayrı bir buhar-sıvı denge noktasını temsil ettiği geleneksel raflı damıtma kolonlarının aksine sürekli bir buhar-denge eğrisine sahiptir. Bununla birlikte, dolgulu kolonları modellerken, dolgulu kolonun geleneksel raflı kolonlara göre ayırma verimliliğini belirtmek için bir dizi teorik rafı hesaplamak yararlıdır. Tasarımda, gerekli teorik denge basamağı belirlenir, ardından teorik basamağa eşdeğer dolgu yüksekliği (HETP) hesaplanır. Gerekli toplam dolgu yüksekliği = teorik basamak sayısı × HETP ile bulunur.

 Dolgu yataklı reaktörler 
Dolgu yataklı reaktörler, sabit yatak halinde katalizör içeren reaktörlerdir. Kimyasal süreç endüstrisinde yaygın olarak kullanılırlar ve özellikle heterojen, gaz fazında gerçekleşen katalitik reaksiyonlar için tercih edilirler. Bu reaktörlerin avantajları; katalizör başına yüksek ürün dönüşümü, görece düşük işletme maliyetleri ve sürekli çalışma olanağıdır. Dezavantajları ise yatakta oluşan ısıl gradyanlar, sıcaklık kontrolünün zayıf olması ve reaktör bakımının zor olmasıdır.

 Teori 
Dolgulu yatakta basınç düşüşü; akışkan hızı, dolgu boyutu, akışkanın viskozitesi ve yoğunluğu gibi parametrelere bağlı olarak Ergun denklemi ile tahmin edilebilir.

Ergun denklemi, Dünya yüzeyindeki sistemler için güvenilir bir model olsa da, yerçekimsiz ortam koşullarında geçerli değildir. Bu nedenle, Uluslararası Uzay İstasyonu'nda (ISS) hâlihazırda yörüngede çalışacak dolgulu yataklı reaktörler için veri toplanmakta ve daha güvenilir modeller geliştirilmektedir.

 İşletme takibi 
Bir dolgulu yatağın performansı, içinden geçen akışa ve bu akışın dolgu içindeki dağılımına bağlıdır. Bu dağılımı ölçmek için tomografik teknikler (kızılötesi, x-ışını, gama ışını, elektriksel kapasitans, elektriksel direnç tomografisi gibi) kullanılır. Hangi tomografi tekniğinin kullanılacağı; ölçüm amacı, dolgu rastgeleliği, güvenlik gereksinimleri, veri toplama hızı ve bütçeye bağlı olarak değişir.

 Ayrıca bakınız 

 Sürekli damıtma - Sürekli çalışan distilasyon türü
 Kozeny-Carman denklemi - Akışkanlar mekaniğinde kullanılan bir ilişki
 Akışkan yatak - Fiziksel bir olgu
 Industrial Tomography Systems - Birleşik Krallık, Manchester merkezli bir şirket
 Dixon halkaları
 Rastgele kolon dolgu malzemesi

 Kaynakça 
Özel

Genel


Kategori:Damıtma
Kategori:Kimyasal ekipmanlar