Separaatioprosesseja

Separaatioprosessit ovat prosessiteollisuudessa käytettyjen toimintojen kokonaisuus, jonka tarkoituksena on erottaa seoksesta komponentit tai puhdistaa ainetta määriteltyyn laatuun. Ne mahdollistavat tuotteen ominaisuuksien hallinnan sekä jätteen ja energian käytön optimoinnin. Erotusmenetelmät perustuvat erilaisiin fysikaalisiin tai kemiallisiin eroihin, kuten haihtuvuuteen, liukenemiseen, tiheyteen, molekyylikoon tai vuorovaikutuksiin kalvojen ja pintojen kanssa.

Yleisimmät separaatioprosessit ovat tislaus, uutto, kiteytys ja suodatus. Lisäksi käytetään membraneerisiä tekniikoita kuten kalvoerottelua (ultrafiltraatio, nanofiltraatio, käänteisosmoosi) sekä sentrifugointia. Tislaus perustuu haihtuvuuserojen hyödyntämiseen nesteiden erottamiseksi. Uutto jakaa aineet liuottimen mukaan: se riippuu aineen jakautumisesta kahden liuottimen välillä. Kiteytys erottaa puhtaan aineen epäpuhtauksista kontrolloidun kyllästymisen kautta. Suodatus poistaa kiinteät aineet nesteestä tai kaasusta käyttämällä hiukkasten kokoa tai läpäisykyvyn eroja.

Periaatteet ja suunnittelu korostavat massansiirtoa, energian käyttöä sekä soveltuvuutta käytettävään seokseen. Paineet, lämpötilat, liuottimet sekä kierrätys määräävät prosessin tehokkuuden. Azeotropit, kemialliset reaktiot ja ympäristövaikutukset vaikuttavat valintoihin ja ehdotettuun prosessin kokonaisarkkitehtuuriin.

Separaatioprosessit muodostavat keskeisen osan petro-, kemian-, elintarvike- ja ympäristöteknologiassa. Niiden avulla erotetaan raaka-aineita, puhdistetaan sivuvirtoja ja toteutetaan kierrätystä. Haasteina ovat monikomponenttiset seokset, azeotropit sekä korkea energiankulutus; kehitys suuntautuu energiatehokkaampiin kalvotekniikoihin ja yhdistettyihin, kierrätystä tukeviin ratkaisuihin.