Gli impianti chimici utilizzano torri di distillazione, colonne verticali con vassoi fissati a distanze specifiche, per separare sostanze chimiche o combustibili utili dai flussi grezzi non trasformati. La maggior parte dei sistemi di distillazione richiede calore per creare un flusso di vapore che entri nella torre. Un ribollitore è un serbatoio riscaldato che fa bollire i fluidi non trattati, dove i vapori vengono inviati alla torre. La distillazione si verifica quando i vapori e i liquidi scorrono in direzioni opposte nella colonna e un prodotto esce con una concentrazione maggiore della sostanza chimica preferita rispetto al fluido non trattato.
Il vapore è normalmente la fonte di calore per la distillazione chimica. Non è infiammabile, facile da produrre in grandi quantità e può essere consegnato su lunghe distanze in tubi coibentati. L’ebollizione del flusso non trattato nel ribollitore fornisce la fonte di calore che guida il processo di distillazione, che richiede vapore e liquido per funzionare correttamente. Il vapore formato dall’ebollizione dell’alimentazione liquida viene inviato alla torre, dove si mescola con il liquido che scende dalla sommità della torre.
Il liquido che si raccoglie sul fondo della torre scorre per gravità o viene pompato di nuovo al ribollitore, dove il calore del vapore lo fa bollire. La distillazione continua con l’aggiunta continua di nuovo fluido non trattato al ribollitore e il prodotto desiderato che esce dalla sommità della colonna di distillazione. L’aggiunta o la rimozione di calore o la variazione del flusso di fluido non trattato modifica la composizione del prodotto desiderato. Quando l’apporto di calore e i flussi di alimentazione determinano un flusso di prodotto desiderato che lascia la torre, il sistema di distillazione è bilanciato e si dice che sia allo stato stazionario.
I ribollitori possono essere prodotti in una varietà di design, a seconda delle specifiche operative del sistema di distillazione. Un riscaldatore può essere posizionato direttamente nella parte inferiore della colonna, chiamato riscaldatore a innesto, che farà bollire qualsiasi liquido raccolto nella torre. Sebbene semplici nel design, i sistemi stab-in possono essere più difficili da controllare rispetto ad altri tipi. Inoltre, qualsiasi manutenzione dell’unità richiede lo svuotamento e l’arresto dell’intera colonna di distillazione.
I ribollitori a bollitore sono un serbatoio separato dotato di connessioni di alimentazione, vapore e liquido di ritorno della torre. Il vapore passa attraverso l’interno dei tubi a spirale all’interno del bollitore, con il liquido di processo e il vapore all’esterno dei tubi. Un controllore di livello del liquido monitora il livello del liquido nel serbatoio e impedisce a bassi livelli di esporre i tubi, che potrebbero causare surriscaldamento. I controlli della temperatura regolano il flusso di vapore alle serpentine, il che si traduce in diverse quantità di vapore di prodotto che entrano nella torre.
Un ribollitore a termosifone utilizza un serbatoio di riscaldamento a vapore, con l’alimentazione del prodotto che passa attraverso tubi posti verticalmente nel serbatoio. Man mano che il prodotto viene riscaldato e bollito, la pressione del vapore si spinge fuori dalla parte superiore del serbatoio e aspira nuovo liquido nella parte inferiore. Un flusso di liquido e vapore viene creato dal solo processo di ebollizione e non vengono utilizzate pompe. I termosifoni richiedono attenti sistemi di controllo per evitare il surriscaldamento del prodotto o la creazione di troppo vapore, ma possono essere utili per alcuni processi di distillazione.
I ribollitori pompati utilizzano pompe per liquidi per alimentare il prodotto e il liquido di ritorno dal fondo della colonna. Il design è spesso un design del bollitore, ma i limiti di spazio o altri motivi possono richiedere che il bollitore sia più lontano dalla colonna o ad un livello in cui non è possibile utilizzare la gravità. Sono necessari controlli sia per il flusso di vapore che per i flussi di liquido al bollitore.