ส่งงานที่ดีของคุณในฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักเรียนนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษานักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงานจะขอบคุณมาก

โพสต์เมื่อ http://www.allbest.ru/

โพสต์เมื่อ http://www.allbest.ru/

การคำนวณการออกแบบของเครื่องแยกชุด

ส่วนต่อประสานตัวแยกความร้อน

แรงดันไอน้ำในเครื่องสกัด P \u003d 8 kgf / m 2

แรงดันไอน้ำในเสื้อ P 1 \u003d 1 kgf / m 2

เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของเครื่องสกัด D h \u003d 650 mm

เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของเสื้อ D \u003d 750 มม

ความยาวของส่วนทรงกระบอกของลำตัว L \u003d 100 มม

เส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมการติดตั้งสลักเกลียว D b \u003d 850 มม

มุมเปิดของกรวย 2b \u003d 120 0

เส้นผ่านศูนย์กลางฝาบน d \u003d 40 มม

เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อสาขาสำหรับช่องไอน้ำ d 1 \u003d 90 มม

เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อสาขาสำหรับเต้าเสียบ d 2 \u003d 38 มม

อุณหภูมิของสารสกัด t \u003d 70 0 C

สินค้า: บีทน้ำตาลสกัด

เนื้อหากราฟิกบังคับ:

ร่าง Extractor

บทนำ

กระบวนการสกัดสารออกจากของแข็งค่อนข้างซับซ้อน ในบางกรณีสารที่มีประโยชน์จะไม่อยู่ในสถานะละลายน้ำและตัวทำละลายจะแทรกซึมเข้าไปในรูขุมขนของของแข็งละลายส่วนประกอบที่สกัดแล้วซึ่งจะผ่านเข้าไปในของเหลวที่สกัดได้ โดยไม่คำนึงถึงสถานะของส่วนประกอบที่สกัดได้ในเนื้อเยื่อของวัตถุดิบพืชกระบวนการสกัดส่วนใหญ่จะมีลักษณะการแพร่กระจายของโมเลกุลภายในอนุภาคที่เป็นของแข็งและการถ่ายเทมวลบนพื้นผิวส่วนประกอบแต่ละส่วนจะต้องถูกนำมาพิจารณาในเชิงปริมาณ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลในอุปกรณ์สกัดได้รับอิทธิพลอย่างมากจากคุณสมบัติการออกแบบของอุปกรณ์เหล่านี้ภายใต้เงื่อนไขทางเทคโนโลยีบางประการของกระบวนการ ในอุตสาหกรรมอาหารสำหรับการสกัดส่วนประกอบที่มีประโยชน์จากของแข็งจะมีการใช้เครื่องสกัดจากการออกแบบที่หลากหลายและต่อเนื่องเป็นระยะ

ในงานนี้มีการคำนวณการออกแบบเครื่องสกัดแบบชุดที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ความสนใจเป็นพิเศษจะจ่ายให้กับการคำนวณความแข็งแรง

1. วัตถุประสงค์และขอบเขตของเครื่องมือที่ออกแบบ

เครื่องสกัด (เครื่องสกัด) ใช้ในการสกัดสารที่มีประโยชน์จากวัตถุดิบจากพืช (หรืออินทรีย์) โดยการสัมผัสกับสารสกัด - ตัวทำละลาย

น้ำสารละลายต่าง ๆ หรือของเหลวอื่น ๆ สามารถใช้เป็นสารสกัดได้

ขอแนะนำให้ใช้อุปกรณ์ความร้อน - ตัวแยกสำหรับถังสำรอง (รูปที่ 1) อุปกรณ์นี้เต็มไปด้วยยาต้มผ่านฝาด้านบนผลิตภัณฑ์จะถูกนำออกทางหัวฉีดด้านล่าง

น้ำร้อนจะถูกส่งไปยังเสื้ออบไอน้ำเพื่อรักษาอุณหภูมิของน้ำซุปที่ระดับ 90-95 ° C การควบคุมอุณหภูมิจะดำเนินการโดยเทอร์โมมิเตอร์ระยะไกลที่ติดตั้งอยู่ในท่อส่งผลิตภัณฑ์ที่จ่ายน้ำซุปเพื่อทำให้แห้ง

รูปที่ 1 - สำรองภาชนะสำหรับน้ำซุปเหลว

ลักษณะทางเทคนิคของอุปกรณ์ที่คล้ายกัน - ตัวแยก:

แม้จะมีถังสำรอง แต่ก็ไม่แนะนำให้สะสมของเหลวโดยเฉพาะอย่างยิ่งข้าวโอ๊ตในปริมาณมากเนื่องจากความเป็นกรดสะสมซึ่งนำไปสู่การเสื่อมสภาพของผลิตภัณฑ์ การเพิ่มความเป็นกรดของน้ำซุปข้าวโอ๊ตในขั้นตอนของกระบวนการทางเทคโนโลยีนั้นมีลักษณะตามตัวบ่งชี้ต่อไปนี้ (ใน° T): หลังการปรุงอาหาร - 7.2 เมื่อออกจากเครื่องถู - 8.1 หลังจากเครื่องทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน - 9.0 เมื่อออกจากตัวสะสมก่อนการอบแห้ง - 11, 7.

ให้เราพิจารณาการออกแบบเครื่องสกัดที่คล้ายกันโดยใช้ตัวอย่างของหน่วยที่ผลิตในโรงงาน AGROMASH

เครื่องแยกแบทช์

เครื่องแยกภาชนะ (รูปที่ 2) เป็นเครื่องมือทรงกระบอกแนวตั้งที่ปิดสนิท วัตถุดิบจากพืช (หรือออร์แกนิก) ดั้งเดิมจะอยู่ในถุงพิเศษหรืออวน

การหมุนเวียนของสารละลายสกัดจะดำเนินการโดยใช้ปั๊ม (หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอุทกพลศาสตร์) การรับสารละลายจากอุปกรณ์จะดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์รับเข้าแบบช่องพิเศษและจ่ายโดยใช้เครื่องพ่นสารเคมีพิเศษ

ภาพที่ 2 - เครื่องสกัดถังด้วยการกวนแบบอุทกพลศาสตร์

ข้อมูลจำเพาะ

ปริมาตรรวม l 650

กำลังมอเตอร์ไฟฟ้า ปั๊มกิโลวัตต์ 1.1

เครื่องสกัดแบบแบทช์พร้อมเครื่องกวน

เครื่องสกัดตู้คอนเทนเนอร์ (รูปที่ 3) คือภาชนะที่มีช่องปิดผนึกฝายกพร้อมลิฟท์กลและตะแกรงภายใน การไหลเวียนของสารละลายสกัดจะดำเนินการโดยใช้เครื่องผสมของการออกแบบพิเศษ ใช้อย่างมีประสิทธิภาพในทุกอุตสาหกรรม

ข้อมูลจำเพาะ *

ปริมาตรรวม l 650 *

กำลังขับมอเตอร์มิกเซอร์กิโลวัตต์ 5

รูปที่ 3 - ตัวแยกแบทช์พร้อมเครื่องกวน

ตัวแยกที่มีคอลัมน์แก้ไขและคอนเดนเซอร์ไหลย้อน

กระบวนการสกัดจะเกิดขึ้นในห้องสกัด (รูปที่ 4) ของเครื่องมือที่บรรจุวัตถุดิบ ไอระเหยของสารสกัดจากห้องระเหยซึ่งให้ความร้อนด้วยเสื้อสูบไอน้ำเข้าสู่คอลัมน์กลั่นจากที่เศษส่วนที่ระเหยเข้าสู่คอนเดนเซอร์รีฟลักซ์และคอนเดนเสท

ข้อมูลจำเพาะ *

ปริมาตรรวม l 1700

รูปที่ 4 - ตัวแยกที่มีคอลัมน์แก้ไขและคอนเดนเซอร์ไหลย้อน

สำหรับการออกแบบอุปกรณ์เริ่มต้นและหน่วยของมันฉันเลือกเหล็กทนความร้อนทนความร้อนและทนต่อการกัดกร่อน 12X18H10T เพราะ เหมาะสมที่สุดสำหรับหน่วยนี้ หน่วยโครงสร้างที่ทำจากวัสดุดังกล่าวสามารถทนต่องานหนักรวมถึงการใช้งานที่เชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรง ในราคาใบต่อกก. 300 รูเบิล

2. การคำนวณองค์ประกอบโครงสร้างหลักของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

2.1 การคำนวณเปลือกเรียบที่โหลดด้วยแรงดันเกินภายใน

การคำนวณเปลือกทรงกระบอก

โครงร่างการออกแบบของเปลือกทรงกระบอกแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5 - เปลือกทรงกระบอกเรียบที่มีก้นนูนหรือทรงกรวย: a - เปลือกที่มีก้นครีบ b - เปลือกที่มีก้นที่ไม่มีหน้าแปลน

ความหนาของผนังการออกแบบของเปลือกทรงกระบอกเป็นไปตามสูตร

โดยที่ p คือแรงดันออกแบบ MPa

D - เส้นผ่านศูนย์กลางภายในม.

ความหนาของผนังผู้บริหาร

2.2 การคำนวณเปลือกหอยเรียว

ความหนาของผนังออกแบบของเปลือกรูปกรวยเรียบที่โหลดด้วยแรงดันส่วนเกินภายในจะถูกกำหนดโดยสูตร

เส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่ฐานของกรวยอยู่ที่ไหนม

- ครึ่งหนึ่งของมุมที่ปลายกรวย (ดูรูปที่ 5)

ความหนาของผนังผู้บริหาร

เงื่อนไขสำหรับการบังคับใช้ของสูตรการออกแบบสำหรับอัตราส่วนระหว่างความหนาของผนังของเปลือกนอกและเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน

2.3 การคำนวณฝาครอบนูน

ความหนาของผนังที่คำนวณได้ของฝาปิดรูปไข่ที่โหลดด้วยความดันภายใน

รัศมีความโค้งที่ด้านบนของฝา

ที่ไหน - สำหรับปกรูปไข่ด้วย

ครอบคลุมความหนาของผนัง

เงื่อนไขสำหรับการบังคับใช้ของสูตรการออกแบบสำหรับอัตราส่วนของความหนาของผนังกับเส้นผ่านศูนย์กลาง

2.4 การคำนวณเปลือกหอยหัวและฝาปิดที่รับแรงดันภายนอก

การคำนวณเปลือกทรงกระบอกที่รับแรงดันภายนอก

1) กำหนดความยาวโดยประมาณของเปลือกทรงกระบอกโดยคำนึงถึงความยาวขององค์ประกอบที่อยู่ติดกัน

เมื่อกำหนดความยาวโดยประมาณของเปลือกหรือความยาวขององค์ประกอบที่อยู่ติดกันควรกำหนดโดยสูตร

มม

- สำหรับกางเกงทรงเรียวโดยไม่ต้องจับหน้าแปลน

2) กำหนดค่าสัมประสิทธิ์เสริม

ขอบความเสถียรของเชลล์อยู่ที่ไหน (ภายใต้สภาวะการทำงาน \u003d 2.4)

3) กำหนดความหนาของผนังโดยประมาณ

ค่าสัมประสิทธิ์ควรเป็นไปตามโนโมแกรมที่ให้ไว้ในภาคผนวกก

4) กำหนดความดันที่อนุญาตจากสภาพความแข็งแรง

5) กำหนดความดันที่อนุญาตจากสภาพเสถียรภาพภายในช่วงยืดหยุ่น

ที่ไหน

6) แรงดันภายนอกที่อนุญาต

7) ตรวจสอบสภาพ

2.5 เปลือกทรงกรวยเรียบรับแรงกดภายนอก

1) ความหนาของผนังจะถือว่าเป็นค่าที่คำนวณได้ในบทที่ 2.1 ข้อ 3. ... ในการกำหนดเบื้องต้นของความหนาของผนังแทนที่จะเป็น l และ D เราจะใช้ค่า

โดยที่ D 1 - เส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่ด้านบนของกรวยมม

2) กำหนดความดันที่อนุญาตจากสภาพความแข็งแรง:

3) กำหนดความดันที่อนุญาตจากสภาพความคงตัวภายในความยืดหยุ่น:

ค่าของสัมประสิทธิ์ B 1 ถูกกำหนดโดยสูตร

4) ความดันภายนอกที่อนุญาตถูกกำหนดโดยสูตร

5) ตรวจสอบสภาพความเสถียร

3 การคำนวณเพื่อนของแจ็คเก็ตกับร่างกาย

พื้นผิวเสื้อของการถ่ายเทความร้อนทำในรูปแบบของแจ็คเก็ตรูปตัวยู (ดูรูปที่ 7) ในกรณีนี้การผสมพันธุ์ (การเชื่อมต่อ) ของแจ็คเก็ตและร่างกายจะดำเนินการโดยใช้แหวน

แรงดันออกแบบสำหรับเสื้อคือ p 2 และความดันออกแบบสำหรับเรือคือ p 1 ถ้า p 1\u003e 0

ก) ข)

รูปที่ 7 - เรือที่มีแจ็คเก็ตรูปตัวยู

ก) - ด้วยการผันคำกริยาโดยใช้กรวย b) - ด้วยการผันคำกริยาโดยใช้แหวน

3.3 การจับคู่เสื้อกับตัวเรือโดยใช้แหวน

รูปที่ 8 - เชื่อมต่อเสื้อกับร่างกายโดยใช้แหวน

กำหนดระยะห่างจากกึ่งกลางของผนังเสื้อถึงด้านนอกของผนังหลอดเลือด

1) กำหนดความสูงของแหวน

โดยที่ p 2 คือแรงดันไอน้ำในเสื้อสูบ MPa)

[y] 2 - ความเค้นที่อนุญาตสำหรับวัสดุของผนังเสื้อที่อุณหภูมิออกแบบ MPa

2) กำหนดขนาดของรอยเชื่อมระหว่างเรือและแหวนเมื่อทำการผสมพันธุ์

\u003d 178 MPa

3) กำหนดปัจจัยความแข็งแรงที่คำนวณได้ของการเชื่อม

4) กำหนดพารามิเตอร์ของแหวน

- ขนาดแหวนที่สัมพันธ์กัน

- ความดันสัมพัทธ์

- พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของแหวน

c P0 - ปัจจัยความแข็งแรงของรอยเชื่อมแนวรัศมีในแหวนผสมพันธุ์

b 0 - ความกว้างของวงแหวน

5) กำหนดช่วงเวลาการโหลดสัมพัทธ์

โดยที่ A คือสัมประสิทธิ์ของแรงตามแนวแกนตามสูตร:

โดยที่ d 1 คือเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นรอบวงของการผสมพันธุ์ของเสื้อกับด้านล่างของเรือ (รูปที่ 9) เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นรอบวงของการผสมพันธุ์ของเสื้อกับด้านล่างของเรือจะต้องเป็นไปตามเงื่อนไข

รูปที่ 9 - จับคู่เสื้อกับท่อนล่าง

6) กำหนดโมเมนต์ปฏิกิริยาสัมพัทธ์ในผนังหลอดเลือด

p 2\u003e p 1\u003e 0 จากนั้นเราแทน p 1 \u003d 0 ลงในสูตร

7) กำหนดโมเมนต์ปฏิกิริยาสัมพัทธ์ในผนังเสื้อ

ตั้งแต่

8) กำหนดโมเมนต์ปฏิกิริยาสัมพัทธ์ที่รอยต่อของวงแหวนกับผนังหลอดเลือด

9) กำหนดค่าแรงดันเกินที่อนุญาตในเสื้อแจ็คเก็ตจะถูกกำหนดโดยสูตร

10) ชี้แจงค่าความสูงของแหวน

น้ำหนักตัวเอง

น้ำหนักตัวเองทำให้เกิดแรงตามแนวแกนในวงแหวน

น้ำหนักของเรือและเนื้อหาของตัวเองอยู่ที่ไหนในขณะที่ส่วนรองรับจะอยู่บนเสื้อ

การตรวจสอบความสามารถในการรับน้ำหนักจากการกระทำรวมกันของแรงตามแนวแกนและแรงดันเกินในเสื้อรูปตัวยูควรดำเนินการตามสูตร:

การคำนวณการเชื่อมต่อหน้าแปลน

การกำหนดพารามิเตอร์การออกแบบของการเชื่อมต่อ

1) ความหนา S 0 \u003d 8 มม. ของปลอกหน้าแปลนขึ้นอยู่กับการออกแบบ (ชนิดหน้าแปลน - ฟรี) ถูกนำมาใช้ในลักษณะที่เป็นไปตามเงื่อนไข S 0\u003e S S 0 \u003d 8 มม.

รูปที่ 10 - รูปแบบการออกแบบ

ความสูง h ในแขนแปลนหลวม:

เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของแหวนอิสระ D s ถูกนำมา

2) เส้นผ่านศูนย์กลาง D b วงกลมสลักเกลียวของครีบ:

โดยที่ u 1 คือระยะห่างมาตรฐานระหว่างน็อตและเปลือก (u 1 \u003d 8 mm)

d 6 \u003d 20 mm คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสลักเกลียว

D s คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของวงแหวนอิสระ

3) เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของหน้าแปลน:

โดยที่ a เป็นสารเติมแต่งที่สร้างสรรค์สำหรับการวางถั่วตามเส้นผ่านศูนย์กลางของหน้าแปลน

4) เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของปะเก็นถูกเลือกโดยคำนึงถึงเงื่อนไข

โดยที่ D s1 คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของปลอกคอ ()

5) เส้นผ่านศูนย์กลางของปะเก็นเฉลี่ย

โดยที่ b คือความกว้างของตัวเว้นวรรค

6) กำหนดจำนวนสลักเกลียวที่ต้องการเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อแน่นหนา:

โดยที่ t w - ระยะห่างที่แนะนำของสลักเกลียวเลือกขึ้นอยู่กับความดัน (ที่ P p \u003d 0.6 -1.0 MPa t w \u003d (4.0 20) d b)

7) ความสูง (ความหนา) ของหน้าแปลนเป็นค่าประมาณ:

โดยที่ l f \u003d 0.48 คือค่าสัมประสิทธิ์ที่นำมาจากรูปที่ สิบเอ็ด

S eq - ความหนาเท่ากันของปลอกแปลน

รูปที่ 11 - กราฟสำหรับกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ l f ในหน้าแปลนแบน (1) และก้นเชื่อม (2)

โดยที่ 1 คือค่าสัมประสิทธิ์ที่กำหนดจากรูปที่ 12

รูปที่ 12 - กราฟสำหรับกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ใน 1

การคำนวณความหนาแน่นของการเชื่อมต่อหน้าแปลน:

1) กำหนดโหลดในข้อต่อระหว่างการติดตั้ง - F b1 และในสภาพการทำงาน - F b2 (ดูรูปที่ 8)

รูปที่ 8 - รูปแบบการกระทำของโหลดบนหน้าแปลนภายใต้สภาวะการทำงาน

2) เป็นผลมาจากแรงกดดันภายใน

3) ปฏิกิริยาแถบ

โดยที่ b 0 คือความกว้างที่มีประสิทธิภาพของแถบ, m (ที่ b< 15 мм b 0 = b = 15 мм);

k pr - ค่าสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับวัสดุและการออกแบบของปะเก็น

4) กำหนดแรงที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปของอุณหภูมิ

โดยที่ b f, b b, b c คือสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวเชิงเส้นของวัสดุของหน้าแปลนสลักเกลียวและวงแหวนอิสระตามลำดับ

เสื้อ f, เสื้อ b, เสื้อ c - ตามลำดับ, อุณหภูมิของหน้าแปลน, สลักเกลียว, แหวนอิสระ

y b, y p, y f, y c - การปฏิบัติตามลำดับของสลักเกลียวปะเก็นหน้าแปลนแหวนอิสระกำหนดโดยสูตร:

โดยที่ E b คือโมดูลัสของความยืดหยุ่นของวัสดุโบลต์

f b - พื้นที่หน้าตัดโดยประมาณของสลักเกลียวบนเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของด้าย

l b - ความยาวโดยประมาณของสลักเกลียว

โดยที่ l bo คือระยะห่างระหว่างพื้นผิวแบริ่งของหัวสลักเกลียวและน็อตถูกกำหนดโดยสูตร

โดยที่ h p คือความสูงของปะเก็นมาตรฐาน

d \u003d d b - เส้นผ่านศูนย์กลางรูสลัก

การปฏิบัติตามปะเก็น

โดยที่ k p \u003d 0.09 คืออัตราส่วนกำลังอัดของปะเก็นยาง

E p - โมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุปะเก็น

การปฏิบัติตามหน้าแปลน

โดยที่ E คือโมดูลัสของความยืดหยุ่นของวัสดุหน้าแปลน N / m 2;

v, l f - พารามิเตอร์ไร้มิติ

โดยที่ w 1 w 2 - สัมประสิทธิ์ที่กำหนดโดยสูตร:

การปฏิบัติตามแหวนฟรี

โดยที่ E c คือโมดูลัสของความยืดหยุ่นของวัสดุหน้าแปลน N / m 2;

h c - ความสูงของวงแหวนอิสระ, m (h c \u003d h f)

5) ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งของการเชื่อมต่อหน้าแปลนเมื่อเข้าร่วมหน้าแปลนที่มีการออกแบบเดียวกัน:

6) โหลดโบลต์ภายใต้เงื่อนไขการติดตั้งก่อนใช้แรงดันภายใน:

โดยที่: F - แรงดึงตามแนวแกนภายนอก (+) หรือแรงอัด (-) (F \u003d 0 - ในกรณีของเรา);

M - โมเมนต์ดัดภายนอก (M \u003d 0);

[y] y20 - ความเค้นที่อนุญาตสำหรับวัสดุโบลต์ที่ 20? C, N / m 2

P pr คือแรงดันอัดขั้นต่ำของปะเก็น MPa

7) โหลดโบลต์ในสภาพการทำงาน:

8) โมเมนต์ดัดที่ลดลง:

9) ตรวจสอบสภาพความแข็งแรงของสลักเกลียว

10) ตรวจสอบสภาพความแข็งแรงของปะเก็นที่ไม่ใช่โลหะ:

ที่ไหน

11) ความเค้นสูงสุดในส่วนที่ จำกัด ด้วยขนาด S 0

โดยที่ y 1 คือความเค้นสูงสุดในส่วนของหน้าแปลน จำกัด ด้วยขนาด S x, MPa,

f f - พารามิเตอร์ไร้มิติกำหนดโดยพระปรมาภิไธยย่อ (ภาคผนวก B) ขึ้นอยู่กับ S 1 / S 0

T f - พารามิเตอร์ไร้มิติเราพบตามสูตร:

12) ความเค้นในแขนเสื้อจากแรงดันภายใน:

สัมผัส

Meridional

13) ตรวจสอบกำลังรับแรงสำหรับส่วนของหน้าแปลนที่ จำกัด ด้วยขนาด S 0:

โดยที่ [y] 0 คือความเค้นที่อนุญาตสำหรับหน้าแปลนในส่วนซึ่งถ่ายเมื่อจำนวนการรับน้ำหนักของข้อต่อเท่ากับ 2 · 10 3

14) ตรวจสอบสภาพความแข็งแรงของแหวนฟรี:

โมเมนต์ดัดที่ลดลงถูกกำหนดจากเงื่อนไข:

ที่ไหนและความเค้นที่อนุญาตสำหรับวัสดุของวงแหวนอิสระที่ 20 ° C และอุณหภูมิการออกแบบตามลำดับ

15) ตรวจสอบสภาพความหนาแน่นซึ่งกำหนดโดยมุมการหมุนของวงแหวนอิสระ:

มุมการหมุนของวงแหวนที่อนุญาตอยู่ที่ไหน

4 การเลือกและการคำนวณการรองรับ

1) ตัวรองรับการเชื่อมที่เลือกไว้ล่วงหน้า (ดูรูปที่ 14) ตาม GOST 26296-84 โดยคำนึงถึงน้ำหนักของอุปกรณ์ น้ำหนักของอุปกรณ์จะพิจารณาจากผลรวมของน้ำหนักของชิ้นส่วนชุดประกอบโดยคำนึงถึงน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ในอุปกรณ์ รองรับเท้า 1-10000 GOST 26296-84

รูปที่ 14 - ฐานรองรับแบบเชื่อม

2) กำหนดบ่ารับน้ำหนักตามสูตรต่อไปนี้ (ดูรูปที่ 15):

3) เราคำนวณภาระที่ทำหน้าที่สนับสนุนหนึ่งโดยสูตร

4) กำหนดอัตราส่วนของพารามิเตอร์ของอุปกรณ์และการสนับสนุน:

5) กำหนดแรงดันไฟฟ้าจากการกระทำของแรงดันภายใน

6) ความเค้นของเมมเบรนสูงสุดจากโหลดพื้นฐานและปฏิกิริยาสนับสนุนถูกกำหนดโดยสูตร

7) ความเค้นดัดสูงสุดจากปฏิกิริยารองรับถูกกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้:

รูปที่ 15 - โครงร่างสำหรับกำหนดไหล่รับน้ำหนัก

8) ตรวจสอบสภาพความแข็งแรง

เสริมคัตเอาท์

รูสำหรับท่อฟักด้านบน

การคำนวณความแข็งแรงของการเสริมแรงของรูเดี่ยวจะดำเนินการตามลำดับต่อไปนี้:

สำหรับฝาครอบรูปไข่ที่Н \u003d 0.25 D

กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางที่คำนวณได้ของรูในผนังของเปลือกการเปลี่ยนแปลงหรือด้านล่างต่อหน้าหัวฉีดที่มีหน้าตัดเป็นวงกลมแกนที่เกิดขึ้นพร้อมกับพื้นผิวปกติที่อยู่ตรงกลางของรูหรือรูกลมที่ไม่มีหัวฉีดจะถูกกำหนดโดยสูตร

รูสำหรับท่อสาขาที่ด้านล่างของเรือ

1) กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางการออกแบบของรูเดียวที่ไม่ต้องการการเสริมแรงเพิ่มเติมหากมีความหนาของผนังหลอดเลือดมากเกินไปจะคำนวณโดยสูตร

โดยที่ s คือความหนาของผนังของเปลือกที่จะเสริมสร้าง

s p - ออกแบบความหนาของผนังของเปลือกให้แข็งแรง

D p - เส้นผ่านศูนย์กลางที่คำนวณได้ขององค์ประกอบเสริม:

สำหรับก้นเรียว

ความหนาของผนังการออกแบบของหัวฉีดที่รับแรงดันทั้งภายในและภายนอกถูกกำหนดโดยสูตร

กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางที่คำนวณได้ขึ้นอยู่กับชนิดของเหล็กเสริมที่เลือก

ตรวจสอบตามเงื่อนไข

2) กำหนดขนาดที่คำนวณและขนาดผู้บริหารของการเสริมแรง

รูปที่ 16 - การเสริมรูด้วยครีบ

ล. 1\u003e ล. 1р.

ความกว้างผู้บริหารของโซนเหล็กเสริม l ต้องเป็นไปตามเงื่อนไข l\u003e l P.

3) ตรวจสอบเงื่อนไขสำหรับการเสริมความแข็งแรงของหลุมเดียว

รูสำหรับท่อทางเข้าของเสื้อเรือ

1) กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางการออกแบบของรูเดียวที่ไม่ต้องการการเสริมแรงเพิ่มเติมหากมีความหนาของผนังหลอดเลือดมากเกินไปจะคำนวณโดยสูตร

โดยที่ s คือความหนาของผนังของเปลือกที่จะเสริมสร้าง

s p - ออกแบบความหนาของผนังของเปลือกให้แข็งแรง

D p - เส้นผ่านศูนย์กลางที่คำนวณได้ขององค์ประกอบเสริม:

สำหรับเปลือกทรงกระบอก

ความหนาของผนังการออกแบบของหัวฉีดที่รับแรงดันทั้งภายในและภายนอกถูกกำหนดโดยสูตร

2) กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางที่คำนวณได้ขึ้นอยู่กับประเภทของการเสริมแรงที่เลือก

ออกแบบเส้นผ่านศูนย์กลางของรูสำหรับหัวฉีดที่มีหน้าตัดเป็นวงกลมซึ่งแกนซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับพื้นผิวเปลือกหอยที่อยู่ตรงกลางของรูต่อหน้าแปลน

ตรวจสอบตามเงื่อนไข

ไม่ตรงตามเงื่อนไขเรากำลังเสริมสร้างหลุม

3) กำหนดขนาดโดยประมาณและการดำเนินงานของเหล็กเสริม

ความยาวโดยประมาณของชิ้นส่วนด้านนอกและด้านในของข้อต่อทรงกลมที่มีส่วนร่วมในการเสริมความแข็งแรงของรูและนำมาพิจารณาในการคำนวณ (รูปที่ 16) ถูกกำหนดโดยสูตร:

ความยาวการทำงานของอุปกรณ์ l 1, l 2 ต้องเป็นไปตามเงื่อนไข

ล. 1\u003e ล. 1р.

ความกว้างของโซนเสริมแรงในเปลือกหอยช่วงการเปลี่ยนและก้นจะถูกกำหนดโดยสูตร

ความกว้างโดยประมาณของโซนเสริมแรงในผนังของเปลือกการเปลี่ยนแปลงหรือด้านล่างในบริเวณใกล้เคียงกับโช้กต่อหน้าแปลน

ความกว้างผู้บริหารของโซนเหล็กเสริม l ต้องเป็นไปตามเงื่อนไข l\u003e l P.

อัตราส่วนความเครียดที่อนุญาตสำหรับส่วนนอกของโช้ก:

เส้นผ่านศูนย์กลางที่คำนวณได้ถูกกำหนดโดยสูตร

4) ตรวจสอบสภาพของการเสริมความแข็งแรงของหลุมเดียว

รูสำหรับท่อทางออกของเสื้อเรือ

1) กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางการออกแบบของรูเดียวที่ไม่ต้องการการเสริมแรงเพิ่มเติมหากมีความหนาของผนังหลอดเลือดมากเกินไปจะคำนวณโดยสูตร

โดยที่ s คือความหนาของผนังของเปลือกที่จะเสริมสร้าง

s p - ออกแบบความหนาของผนังของเปลือกให้แข็งแรง

D p - เส้นผ่านศูนย์กลางที่คำนวณได้ขององค์ประกอบเสริม:

สำหรับก้นเรียว

ความหนาของผนังการออกแบบของหัวฉีดที่รับแรงดันทั้งภายในและภายนอกถูกกำหนดโดยสูตร

2) กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางที่คำนวณได้ขึ้นอยู่กับประเภทของการเสริมแรงที่เลือก

ออกแบบเส้นผ่านศูนย์กลางของรูสำหรับหัวฉีดที่มีหน้าตัดเป็นวงกลมซึ่งแกนซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับพื้นผิวเปลือกหอยที่อยู่ตรงกลางของรูต่อหน้าแปลน

เราตรวจสอบตามเงื่อนไขว่าเส้นผ่านศูนย์กลางที่คำนวณได้ของรูเดียวตรงตามเงื่อนไขหรือไม่ก็ไม่จำเป็นต้องคำนวณการเสริมแรงของรูเพิ่มเติม

3. ข้อกำหนดด้านอาชีวอนามัยความปลอดภัยและอาชีวอนามัยและความปลอดภัย

ในรัสเซียการควบคุมและการกำกับดูแลของรัฐเกี่ยวกับการปฏิบัติตามข้อกำหนดการคุ้มครองแรงงานดำเนินการโดยหน่วยตรวจแรงงานของรัฐบาลกลางภายใต้กระทรวงสาธารณสุขและการพัฒนาสังคมของสหพันธรัฐรัสเซียและหน่วยงานบริหารของรัฐบาลกลาง (ภายใต้อำนาจของพวกเขา)

สำนักงานตรวจแรงงานแห่งสหพันธรัฐจะตรวจสอบการปฏิบัติตามกฎหมายบรรทัดฐานและกฎเกณฑ์ทั้งหมดในการคุ้มครองแรงงาน การกำกับดูแลด้านสุขาภิบาลและระบาดวิทยาของรัฐดำเนินการโดยหน่วยงานของกระทรวงสาธารณสุขของสหพันธรัฐรัสเซียตรวจสอบการปฏิบัติตามกฎระเบียบของสถานประกอบการที่มีสุขอนามัยและถูกสุขลักษณะและถูกสุขลักษณะและกฎระเบียบเกี่ยวกับการต่อต้านโรคระบาด การกำกับดูแลด้านพลังงานของรัฐภายใต้กระทรวงเชื้อเพลิงและพลังงานของสหพันธรัฐรัสเซียควบคุมการออกแบบและการดำเนินการติดตั้งระบบไฟฟ้าที่ถูกต้อง การกำกับดูแลด้านอัคคีภัยของรัฐจะตรวจสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยในการออกแบบและการทำงานของอาคารและสถานที่ บุคคลที่มีความผิดในการละเมิดข้อกำหนดการคุ้มครองแรงงานการไม่ปฏิบัติตามข้อผูกพันในการคุ้มครองแรงงานที่กำหนดโดยข้อตกลงและข้อตกลงร่วมสัญญาแรงงาน (สัญญา) หรือขัดขวางกิจกรรมของตัวแทนของการกำกับดูแลของรัฐและการควบคุมการปฏิบัติตามข้อกำหนดการคุ้มครองแรงงานตลอดจนหน่วยงานควบคุมสาธารณะ ได้แก่ ทางวินัยการบริหารทางแพ่ง - ความรับผิดทางกฎหมายและทางอาญาตามกฎหมายของสหพันธรัฐรัสเซีย

การลงโทษทางวินัยมีดังนี้

- ข้อสังเกต;

- คำตำหนิ;

- เลิกจ้างตามเหตุที่เหมาะสม

บทลงโทษทางปกครองสำหรับการละเมิดข้อกำหนด OT รวมถึงค่าปรับทางปกครองและการตัดสิทธิ์ ความรับผิดทางอาญาจากการละเมิดข้อกำหนดการคุ้มครองแรงงานมีการลงโทษประเภทต่อไปนี้:

- ละเอียด;

- การลิดรอนสิทธิในการดำรงตำแหน่งและการมีส่วนร่วมในกิจกรรมบางอย่าง

- แรงงานราชทัณฑ์

- จำคุกตามระยะเวลาที่กำหนด

วิศวกรรมความปลอดภัย

1. อุปกรณ์การผลิตต้องมั่นใจในความปลอดภัยของคนงานในระหว่างการติดตั้ง (การรื้อถอน) การว่าจ้างและการใช้งานทั้งในกรณีของการใช้งานแบบอิสระและเป็นส่วนหนึ่งของคอมเพล็กซ์เทคโนโลยีภายใต้ข้อกำหนด (เงื่อนไขกฎ) ที่จัดทำโดยเอกสารประกอบการปฏิบัติงาน

บันทึก. การดำเนินการโดยทั่วไปรวมถึงการใช้งานการบำรุงรักษาและการซ่อมแซมการขนส่งและการเก็บรักษา

2. ความปลอดภัยในการออกแบบของอุปกรณ์การผลิตได้รับการรับรองโดย:

1) การเลือกใช้หลักการของการดำเนินการและการออกแบบการแก้ปัญหาแหล่งพลังงานและลักษณะของพาหะพลังงานพารามิเตอร์ของกระบวนการทำงานระบบควบคุมและองค์ประกอบต่างๆ

2) การลดการใช้พลังงานและพลังงานสะสมในระหว่างการใช้งานอุปกรณ์

3) การเลือกส่วนประกอบและวัสดุสำหรับการผลิตโครงสร้างตลอดจนส่วนประกอบที่ใช้ในระหว่างการทำงาน

4) ทางเลือกของกระบวนการผลิต

5) การใช้อุปกรณ์ป้องกันสำหรับผู้ปฏิบัติงานที่มีอยู่ในการออกแบบรวมทั้งข้อมูลหมายถึงการเตือนการเกิดขึ้นของสถานการณ์ที่เป็นอันตราย (รวมถึงอันตรายจากไฟไหม้และการระเบิด) *;

* สถานการณ์ที่เป็นอันตราย - สถานการณ์ที่เกิดขึ้นซึ่งอาจทำให้เกิดผลกระทบต่อคนงาน (คนงาน) ของปัจจัยการผลิตที่เป็นอันตรายและเป็นอันตราย

6) ความน่าเชื่อถือของโครงสร้างและองค์ประกอบ (รวมถึงการทำซ้ำของระบบควบคุมส่วนบุคคลวิธีการป้องกันและข้อมูลความล้มเหลวซึ่งอาจนำไปสู่การสร้างสถานการณ์อันตราย)

7) การใช้กลไกการทำงานอัตโนมัติ (รวมถึงการควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการทำงานโดยอัตโนมัติ) ของรีโมทคอนโทรลและการตรวจสอบ

8) ความสามารถในการใช้อุปกรณ์ป้องกันที่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบ

9) การปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านการยศาสตร์

10) ข้อ จำกัด ของความเครียดทางร่างกายและจิตเวชต่อคนงาน

3. ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสำหรับอุปกรณ์การผลิตเฉพาะกลุ่มประเภทรุ่น (ยี่ห้อ) กำหนดขึ้นตามข้อกำหนดของมาตรฐานนี้โดยคำนึงถึง:

1) คุณลักษณะของวัตถุประสงค์ประสิทธิภาพและเงื่อนไขการใช้งาน

2) ผลการทดสอบตลอดจนการวิเคราะห์สถานการณ์อันตราย (รวมถึงอันตรายจากไฟไหม้และการระเบิด) ที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ที่คล้ายคลึงกัน

3) ข้อกำหนดของมาตรฐานที่กำหนดค่าที่อนุญาตของปัจจัยการผลิตที่เป็นอันตรายและเป็นอันตราย

4) งานวิจัยและพัฒนาตลอดจนการวิเคราะห์วิธีการและวิธีการรับรองความปลอดภัยบนโลกที่คล้ายคลึงกันที่ดีที่สุด

5) ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่กำหนดโดยมาตรฐานระหว่างประเทศและภูมิภาคและเอกสารอื่น ๆ สำหรับกลุ่มประเภทรุ่น (ยี่ห้อ) ของอุปกรณ์การผลิตที่คล้ายคลึงกัน

6) การคาดการณ์สถานการณ์อันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นใหม่หรืออุปกรณ์ที่ทันสมัย

ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสำหรับศูนย์เทคโนโลยีควรคำนึงถึงอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากการทำงานร่วมกันของหน่วยอุปกรณ์การผลิตที่ประกอบเป็นส่วนประกอบ

4. อุปกรณ์การผลิตที่ซับซ้อนและใช้งานอิสระทางเทคโนโลยีแต่ละชิ้นจะต้องกรอกเอกสารการปฏิบัติงานที่มีข้อกำหนด (กฎ) เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดสถานการณ์ที่เป็นอันตรายระหว่างการติดตั้ง (การรื้อถอน) การว่าจ้างและการใช้งาน ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับเนื้อหาของเอกสารการปฏิบัติงานในด้านความปลอดภัยมีระบุไว้ในภาคผนวก

5. อุปกรณ์การผลิตต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยตลอดระยะเวลาการทำงานหากผู้บริโภคมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดที่กำหนดไว้ในเอกสารการปฏิบัติงาน

6. อุปกรณ์การผลิตระหว่างการดำเนินการต้องไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมด้วยการปล่อยสารอันตรายและจุลินทรีย์ที่เป็นอันตรายในปริมาณที่สูงกว่าค่าที่อนุญาตซึ่งกำหนดโดยมาตรฐานและบรรทัดฐานด้านสุขอนามัย

บทสรุป

โครงงานรายวิชานี้เป็นชุดของงานคำนวณและงานกราฟิกสำหรับการออกแบบและการเลือกเครื่องสกัด เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ออกแบบมาช่วยให้สามารถดำเนินกระบวนการที่จำเป็นด้วยพารามิเตอร์ที่ระบุ

หลังจากวิเคราะห์การทำงานของเครื่องสกัดแล้วฉันได้วิเคราะห์หลักการออกแบบชุดประกอบ ฉันพบประเด็นหลักที่ช่วยให้ฉันเข้าใจพื้นฐานของการออกแบบเครื่องจักรและอุปกรณ์สำหรับการผลิตอาหารได้ดีขึ้น ในระหว่างการออกแบบและงานคำนวณ (การคำนวณการออกแบบการคำนวณไฮดรอลิกการคำนวณความแข็งแรง) มีการเลือกหน่วยโครงสร้างความน่าเชื่อถือเชิงกลทางเลือกที่สมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจ (วัสดุความยาว ฯลฯ ) และได้รับการยืนยันความสมบูรณ์แบบของการออกแบบของอุปกรณ์ ปัจจัยเหล่านี้เป็นพื้นฐานในการใช้งานอุปกรณ์ที่มีประสิทธิผลสูงและปราศจากปัญหาในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม โครงการของฉันเป็นพื้นฐานสำหรับการรวมสาขาวิชาที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบซึ่งฉันจะนำไปใช้ในทางปฏิบัติอย่างปลอดภัยในขณะที่เรียนรู้สาขาวิชาใหม่ที่เกี่ยวข้องกับความเชี่ยวชาญของฉัน

บรรณานุกรม

1. Sokolov V.I. พื้นฐานการคำนวณและการออกแบบเครื่องจักรและอุปกรณ์สำหรับการผลิตอาหาร - ม.: วิศวกรรมเครื่องกล, 2526. - 447 น.

2. Kharlamov S.V. Workshop เกี่ยวกับการคำนวณและ. การออกแบบเครื่องจักรและอุปกรณ์สำหรับการผลิตอาหาร: หนังสือเรียน - L .: Agropromizdat, 1991

3. Kononyuk L.V. , Basanko V.A. คู่มือผู้ออกแบบอุปกรณ์การผลิตอาหาร. - K .: Technics, 1981

4. Ostrikov AN, Abramov OV, การคำนวณและออกแบบเครื่องจักรและอุปกรณ์สำหรับการผลิตอาหาร หนังสือเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย. - SPb .: GIORD, 2546

5. Kurochkin A.A. , Zimnyakov V.V. พื้นฐานการคำนวณและการออกแบบเครื่องจักรและอุปกรณ์สำหรับอุตสาหกรรมแปรรูป - ม.: Kolos, 2549

6. GOST 14249-89 เรือและอุปกรณ์ บรรทัดฐานและวิธีการคำนวณความแข็งแรง

7. GOST 24755-89 เรือและอุปกรณ์ บรรทัดฐานและวิธีการคำนวณความแข็งแรงของการเสริมสร้างรู

8. GOST 25867-83 เรือและอุปกรณ์ เรือพร้อมแจ็คเก็ต บรรทัดฐานและวิธีการคำนวณความแข็งแรง

9. GOST 12.2.003-91 ระบบมาตรฐานความปลอดภัยในการทำงาน อุปกรณ์การผลิต ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยทั่วไป

ภาคผนวกก

Nomogram สำหรับคำนวณความเสถียรภายในความยืดหยุ่นของเปลือกทรงกระบอกที่ทำงานภายใต้ความกดดันภายนอก

ภาคผนวก B

กราฟสำหรับกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ f

โพสต์บน Allbest.ru

...

เอกสารที่คล้ายกัน

เครื่องหมุนเหวี่ยงแบบแบตช์พร้อมด้วยมือและแรงโน้มถ่วง เครื่องหมุนเหวี่ยงแบบแบทช์อัตโนมัติพร้อมเครื่องปอกขณะเดินทาง เครื่องหมุนเหวี่ยงแบบต่อเนื่องพร้อมการปลดปล่อยแรงเฉื่อย การผลิตท่อโดยการกดตามแนวรัศมี

ภาคนิพนธ์เพิ่ม 12/07/2014


การคำนวณประสิทธิภาพเฉลี่ยของตัวกรองแบทช์ประสิทธิภาพเฉลี่ยของเครื่องหมุนเหวี่ยงกรองแบทช์ การเลือกคอลัมน์มาตรฐาน การคำนวณไฮดรอลิกของคอลัมน์ด้วยแผ่นขัดแตะ (ความล้มเหลว)

ทดสอบเพิ่ม 29/01/2015


การคำนวณการถ่ายเทความร้อนในเชื้อเพลิงและเตาไฟฟ้า การคำนวณความร้อนของผลิตภัณฑ์ "บาง" ในเตาเผาแบบแบทช์และวิธีการ สาระสำคัญและคุณสมบัติของการให้ความร้อนผลิตภัณฑ์ยาวในเตาอบพาความร้อนไฟฟ้าของการกระทำเป็นระยะ

ภาคนิพนธ์เพิ่มเมื่อ 06/08/2010


การควบคุมอัตโนมัติสำหรับการแปรรูปผลิตภัณฑ์คอนกรีตเสริมเหล็กในห้องแบทช์คำอธิบายของการเปลี่ยนแปลงการทำงาน การคำนวณอุปกรณ์ จำกัด วงจรการวัดของโพเทนชิออมิเตอร์อัตโนมัติและวงจรของสะพานอัตโนมัติอิเล็กทรอนิกส์

ภาคนิพนธ์เพิ่ม 10/25/2009


การจำแนกประเภทเครื่องหมุนเหวี่ยง ประเภทที่นิยมมากที่สุดของเครื่องหมุนเหวี่ยงแบบแบทช์: ลูกตุ้ม, เหนือศีรษะ, แนวนอนโดยมีดปล่อยกากตะกอนและการตกตะกอนด้วยการปล่อยสกรู กระบวนการทางเทคโนโลยีในการบรรจุน้ำตาลลงบนสายพานลำเลียงแบบสั่น

นามธรรมเพิ่มเมื่อ 04/03/2556


การเลือกและการคำนวณการบำบัดความชื้นและความร้อนในห้องอบแห้ง การกำหนดพารามิเตอร์ของสารทำให้แห้งที่ทางเข้ากอง การคำนวณการใช้ความร้อนในการอบแห้ง การเตรียมห้องอบแห้งสำหรับการทำงาน งานขนถ่าย แผนผังร้านอบแห้งการคุ้มครองแรงงาน.

ภาคนิพนธ์เพิ่มเมื่อ 05/28/2013


ความสำคัญของอุปกรณ์และอุปกรณ์สำหรับการควบคุมอัตโนมัติและการควบคุมตัวแยกกระแสไฟฟ้า การเลือกเซ็นเซอร์ความดันในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, เครื่องวัดการไหล, เซ็นเซอร์อุณหภูมิ, ตัวควบคุม, มาตรวัดระดับ ข้อกำหนดสำหรับเครื่องมือวัดที่เลือก

เพิ่มภาคนิพนธ์เมื่อ 03/06/2011


เทคโนโลยีการปรุงเนยเทียมและไขมันปรุงอาหาร การคำนวณรอบการทำงานของเครื่องผสมแบทช์ การกำหนดมวลของวัตถุดิบที่โหลด การคำนวณปริมาณการใช้น้ำเพื่อให้ความร้อนแก่อิมัลชัน การคำนวณองค์ประกอบจลนศาสตร์สำหรับเฟืองขับแต่ละตัว

ภาคนิพนธ์เพิ่ม 12/16/2014


การวิเคราะห์องค์กรของการคำนวณอากาศพลศาสตร์ของกล้องในสเปรดชีตของ Excel ตัวประมวลผลสเปรดชีต การกำหนดหัวพัดลมที่ต้องการกำลังมอเตอร์ไฟฟ้า การเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการอบไม้ในห้องแบทช์

ภาคนิพนธ์เพิ่มเมื่อ 06/07/2012


ทำความคุ้นเคยกับอุปกรณ์สำหรับผสมแป้งกึ่งสำเร็จรูป การพัฒนาโดยละเอียดของหลักการทำงานของเครื่องผสมแบทช์ A2-KhTZ-B พร้อมโถรีดที่มีความจุ 330 ลิตร และการคำนวณลักษณะสำคัญ การสร้างสรรค์เทคโนโลยีใหม่ ๆ

บทนำ

การสกัดในระบบของเหลว - ของเหลว แนวคิดพื้นฐานและตัวชี้วัด

ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ใช้ในการสกัด

กระบวนการถ่ายเททางเคมีและมวลระหว่างการสกัด

วิธีการสกัดขั้นพื้นฐาน

อุปกรณ์สกัดที่ทันสมัย

ส่วนที่คำนวณ

การทำความสะอาดท่อระบายน้ำ

สรุป

บรรณานุกรม

บทนำ

การสกัดในความหมายกว้างหมายถึงกระบวนการแยกส่วนประกอบหนึ่งหรือหลายส่วนออกจากสารละลายหรือของแข็งโดยใช้ตัวทำละลายที่เลือก ดังนั้นโดยหลักการแล้วการสกัดสามารถทำได้ในระบบของแข็ง - ของเหลว (ตัวอย่างเช่นการสกัดทองคำจากแร่ด้วยสารละลายไซยาไนด์) หรือระบบของเหลว - ของเหลว ในทางอุทกวิทยาการสกัดหรือการสกัดมักถูกเข้าใจว่าเป็นกระบวนการสกัดของเหลวซึ่งประกอบด้วยการแยกสารที่ละลายในตัวทำละลายหนึ่งโดยใช้ตัวทำละลายอื่นที่ไม่สามารถหลอมรวมกับตัวทำละลายตัวแรกได้ สารละลายเคมีที่มีส่วนผสมของโลหะและของเหลวอินทรีย์ถูกใช้เป็นสื่อของเหลวสองชนิด

ข้อได้เปรียบหลักของกระบวนการสกัดเมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการอื่น ๆ สำหรับการแยกส่วนผสมของเหลวคือ:

อุณหภูมิในการทำงานต่ำ (กระบวนการนี้มักจะดำเนินการที่อุณหภูมิห้อง);

อัตราการถ่ายเทมวลสูงระหว่างเฟสสัมผัสสองเฟส (เนื่องจากพื้นที่สัมผัสมีขนาดใหญ่มากเมื่อเฟสอินทรีย์ถูกทำให้เป็นอิมัลชันในสารละลายที่เป็นน้ำ)

การคัดเลือกสารสกัดที่สูงทำให้สามารถแยกองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องและแยกออกจากกันได้ยาก

ความสะดวกในการแยกสองขั้นตอน (ของเหลวที่ไม่สามารถละลายได้ที่มีความหนาแน่นต่างกัน)

ความสามารถในการสกัดโลหะจากสารละลายเจือจางสูง

การทำความสะอาดโลหะที่เกิดขึ้นอย่างล้ำลึก

ความเป็นไปได้ในการสร้างรีเอเจนต์ที่บริโภคใหม่

ความเป็นไปได้ของการใช้เครื่องจักรและระบบอัตโนมัติของกระบวนการ

สถานการณ์เหล่านี้กำหนดให้มีการใช้กระบวนการสกัดอย่างแพร่หลายในระบบไฮโดรเมทัลลิกสมัยใหม่

การสกัดในระบบของเหลว - ของเหลว แนวคิดพื้นฐานและตัวชี้วัด

มีการนำคำศัพท์การสกัดต่อไปนี้มาใช้ ตัวทำละลายสองตัวที่เกี่ยวข้องในกระบวนการ (น้ำและอินทรีย์) ในสถานะเริ่มต้นเรียกว่า "สารละลายเริ่มต้น" และ "สารสกัด" ในช่วงเวลาของการสัมผัส (ระหว่างการสกัด) จะเรียกว่าขั้นตอน "น้ำ" และ "อินทรีย์" และหลังจากการสกัด (การตกตะกอนและการแยก) - "raffinate" และ "extract"

กระบวนการสกัดประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

การเตรียมสารละลายและสารสกัดเริ่มต้น (รูปที่ 1, a);

การสัมผัสกับสารละลายเหล่านี้ด้วยการทำให้เป็นอิมัลชันของเฟสอินทรีย์และน้ำ (รูปที่ 1, b, c);

การตกตะกอนและการหลุดออกของขั้นตอนเหล่านี้ (สังเกตได้ดีด้วยสายตา) (รูปที่ 1, d);

การแยก raffinate และ extract (รูปที่ 1, e)

รูปที่ 1. แผนผังการไหลของกระบวนการสำหรับการสกัดของเหลว 1 - วิธีแก้ปัญหาเบื้องต้น 2 - สารสกัด; 3 - raffinate; 4 - สารสกัด

โลหะถูกสกัดจากสารสกัดที่อิ่มตัวด้วยองค์ประกอบที่สามารถกู้คืนได้ (สารสกัด) โดยวิธีการแยกตัวซึ่งประกอบด้วยในการบำบัดสารสกัดด้วยสารละลายที่เป็นน้ำของสารเคมีบางชนิดที่สร้างสภาวะที่ดีสำหรับการถ่ายโอนโลหะแบบย้อนกลับจากเฟสอินทรีย์ไปยังเฟสของน้ำ แผนภาพการไหลของกระบวนการสกัดแบบสตริปคล้ายกับขั้นตอนการสกัด ในกรณีนี้รีเอเจนต์ที่ใช้ในการดึงสารออกจากเฟสอินทรีย์เรียกว่ารีเอ็กซ์เทร็กแทนท์และผลิตภัณฑ์ที่ได้จะเรียกว่ารีเอเจนต์ ดังนั้นสารสกัดและสารสกัดจึงเป็นเฟสอินทรีย์และสารสกัดซ้ำและสารสกัดอีกครั้งจึงเป็นน้ำ เกือบทุกครั้งหลังจากการสกัดอีกครั้งสารสกัดจะถูกสร้างขึ้นใหม่ให้กลับสู่สภาพเดิมดังนั้นจึงเรียกว่าสารสกัดที่สร้างขึ้นใหม่

ดังนั้นในระหว่างการสกัดและการปอกจะใช้การกำหนดผลิตภัณฑ์ต่อไปนี้เมื่อดำเนินการตามกระบวนการ:

การสกัด:

extractant ®สารสกัดออร์แกนิกเฟส®

สารละลายสต๊อก®เฟสน้ำ® raffinate

การสกัดใหม่:

สารสกัด®ออร์แกนิกเฟส®สารสกัดที่สร้างใหม่

re-extractant ® water phase ® re-extract

ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของวัฏจักร "การสกัด - การสกัดซ้ำ" คือการแก้ปัญหาในน้ำอีกครั้ง แต่สารละลายที่เป็นน้ำซึ่งเป็นผลมาจากการแยกตัวกลับแตกต่างจากค่าเริ่มต้นเนื่องจากไม่มีหรือมีสิ่งสกปรกเพียงเล็กน้อยการแยกส่วนประกอบที่มีค่าซึ่งเป็นปัญหาหลักในการสกัดออกจากสารละลาย ในกรณีนี้ reextract ซึ่งตรงกันข้ามกับโซลูชันดั้งเดิมมักจะเสริมด้วยโลหะ

ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ใช้ในการสกัด

สารประกอบอินทรีย์ใช้เป็นสารสกัด

สารสกัดในอุดมคติควรมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

เลือกอย่างเพียงพอ (นั่นคือคัดสรรเฉพาะส่วนประกอบที่เราสนใจจากสารละลายที่มีส่วนผสมของโลหะ)

มีความสามารถในการสกัดสูง (เพื่อดูดซับส่วนประกอบที่สกัดได้จำนวนมากในหน่วยปริมาตร)

ให้การสร้างสารสกัดใหม่ที่ค่อนข้างง่ายด้วยการสกัดโลหะจากเฟสอินทรีย์

ปลอดภัยในระหว่างการทำงาน (ปลอดสารพิษไม่ระเหยไม่ติดไฟ)

รักษาเสถียรภาพระหว่างการจัดเก็บหรือสัมผัสกับกรดและด่าง

ถูกพอ

การหาสารสกัดในอุดมคตินั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้ดังนั้นจึงมักจะมีการประนีประนอม

เมื่อพิจารณาว่าการถ่ายเทมวลมีบทบาทสำคัญในกลไกการแยกสารสกัดคุณสมบัติทางกายภาพหลักอย่างหนึ่งของเฟสอินทรีย์คือความหนืด ความรู้เกี่ยวกับลักษณะของความหนืดพลังงานของอินเทอร์เฟซความหนาแน่นของสื่อมีความจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการตัดสินจลนศาสตร์ของกระบวนการสกัดไม่เพียง แต่ในแง่ของการถ่ายเทมวลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงมุมมองของการกระจายเฟสและอัตราการตกตะกอนของเฟสของเหลวที่สมดุล อย่างไรก็ตามสารสกัดออร์แกนิกมักจะมีความหนืดค่อนข้างสูง ในกรณีนี้ความหนืดของเฟสอินทรีย์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อความอิ่มตัวของไอออนโลหะเพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของความหนืดของเฟสอินทรีย์ที่สูงกว่าขีด จำกัด ที่กำหนดสามารถชะลอกระบวนการสกัดได้อย่างมาก ดังนั้นบางครั้งจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุความอิ่มตัวของสารสกัดด้วยโลหะอย่างมีนัยสำคัญ แต่แม้ว่าความอิ่มตัวของสารสกัดที่เป็นไปได้จะมี จำกัด แต่ในบางกรณีก็จำเป็นต้องลดความหนืดของเฟสอินทรีย์ลงอย่างเทียม

นอกจากนี้สำหรับการแยกเฟสที่ดีหลังจากการสกัดจำเป็นต้องมีความหนาแน่นของเฟสเหล่านี้แตกต่างกันอย่างเพียงพอนั่นคือสารสกัดควรมีน้ำหนักเบากว่าสารละลายที่เป็นน้ำมาก ดังนั้นในทางปฏิบัติจึงไม่ค่อยมีการใช้สารสกัดในรูปแบบบริสุทธิ์ โดยปกติจะเจือจางด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ราคาถูกเพื่อลดความหนืดและความหนาแน่น โดยทั่วไปตัวทำละลายเสริมนี้จะเฉื่อยและไม่มีส่วนร่วมในกระบวนการสกัด ในระบบของตัวทำละลายอินทรีย์สองตัวดังกล่าวสารประกอบอินทรีย์ที่เข้าร่วมในปฏิกิริยาการสกัดทางเคมีเรียกว่ารีเอเจนต์การสกัดและตัวทำละลายของสารสกัดเรียกว่าตัวเจือจาง สารละลายอินทรีย์ทั้งหมดเป็นสารสกัด ควรสังเกตว่าตัวเจือจางถูกใช้ไม่เพียง แต่เพื่อลดความหนืดและความหนาแน่นของเฟสอินทรีย์เท่านั้น แต่ยังใช้เพื่อละลายผลิตภัณฑ์ที่ได้ในระหว่างปฏิกิริยาการสกัด

ประเภทของตัวทำละลายอินทรีย์ที่ใช้บ่อยที่สุด ได้แก่ :

ไฮโดรคาร์บอนและอนุพันธ์ของฮาโลเจน

ไฮโดรคาร์บอนและอนุพันธ์ของคลอรีน ส่วนใหญ่มักใช้เป็นตัวเจือจางในการสกัดรีเอเจนต์ เนื่องจากไฮโดรคาร์บอนเป็นสารที่มีความผันผวนความไวไฟและความเป็นพิษสูงจึงมีเพียงจำนวน จำกัด เท่านั้นจึงเหมาะสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม ที่ใช้กันมากที่สุด: เบนซิน C 6 H 6; โทลูอีนหรือเมทิลเบนซีน CH 3 C 5 H 5; น้ำมันก๊าด; น้ำมันดีเซล; เฮกเซน (C 6 H 4), ออกเทน (C 8 H | 8), น้ำมันเบนซิน อนุพันธ์ของคลอรีนจากไฮโดรคาร์บอนที่ใช้มากที่สุด ได้แก่ คาร์บอนเตตระคลอไรด์ CCl 4 คลอโรฟอร์ม CHC1 3 และไดคลอโรมีเทน CH 2 C1 2 บางครั้งใช้อนุพันธ์ของคลอรีนเป็นสารสกัดของสารประกอบอนินทรีย์ (ตัวอย่างเช่น CCl 4 หรือ CHCl 3 ถูกสกัดด้วย GeCl 4)

สารสกัดออกซิเจน แบ่งย่อยเป็นสารประกอบที่ไม่มีและประกอบด้วยกลุ่มที่สร้างเกลือ ตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีออกซิเจนโดยไม่มีกลุ่มที่สร้างเกลือถูกใช้เป็นสารสกัดสำหรับการสกัดเฮไลด์ไนเตรตไทโอไซยาเนตและเกลือโลหะอื่น ๆ ซึ่งรวมถึงแอลกอฮอล์ ROH, เอสเทอร์ ROR, เอสเทอร์ R-OCO-R, คีโตน R-COR, d-ketones RCOCH 2 COR (โดยที่ R เป็นอนุมูลอินทรีย์) การสกัดดำเนินไปอย่างประสบความสำเร็จในสารละลายที่เป็นกรดอย่างยิ่งซึ่งสามารถก่อตัวของเกลือออกโซเนียมได้หรือในสารละลายที่มีความเป็นกรดต่ำ แต่ในที่ที่มีสารให้ความเค็มอยู่ เมื่อใช้แอลกอฮอล์อีเทอร์คีโตนการก่อตัวของโซลเวตจะถูกบันทึกไว้ตัวอย่างเช่นตามแบบแผน: mROR + nМеСl 3 + pHCl \u003d mROR ×nМеСl 3 ×рHCl ยิ่งไปกว่านั้นค่าความเป็นกรดมีผลอย่างมากต่อกระบวนการนี้

ของอีเทอร์ไดเอทิลอีเธอร์ C 2 H 5 OS 2 H 5 และอนุพันธ์ของคลอรีนมักถูกใช้มากที่สุด - คลอเร็กซ์ ClC 2 H 4 OS 2 H 4 Cl หรือ (C 2 H 4 Cl) 2 O. คลอเร็กซ์เป็นเบสและสารสกัดที่อ่อนแอมาก กรดแก่มากเท่านั้น ตัวอย่างเช่นใช้ในการสกัดกรดคลอโรยูริกจากสารละลายกรดไฮโดรคลอริกในวงจรการกลั่นโลหะมีค่า

ของ aliphatic (acyclic) แอลกอฮอล์ (ROH โดยที่ R คือ C n H (2p + 1)), บิวทิล (C 4 H 9 OH), อะมิล (C 5 H 11 OH), isoamyl, hexyl (C 6 H 13 OH) , คาพริลิก (C 7 H 15 OH), ออกทิล (C 8 H 17 OH), โนนิล (C 9 H 19 OH), ส่วนผสมของ C 7 - C 9 แอลกอฮอล์และเดซิล (C 10 H 21 OH) ของแอไซโคลแอลกอฮอล (มีวงแหวนในโมเลกุล - วงแหวนของคาร์บอนสามอะตอมขึ้นไป) มักใช้ไซโคลเฮกซานอล C 11 H 11 OH ของแอลกอฮอล์อะโรมาติก (ที่มีวัฏจักรในโมเลกุล - นิวเคลียสของเบนซีน) จะใช้เอแนฟทอล และ a '-naphthols .

เมื่อใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีออกซิเจนกับกลุ่มที่สร้างเกลือ (กรดคาร์บอกซิลิก RCOOH) สารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ - สบู่จะเกิดขึ้นจากการสกัดที่ไม่ใช่เกลือหรือสารประกอบเชิงซ้อนของกรด แต่เป็นไอออนบวกของโลหะ กรดคาร์บอกซิลิกมีโครงสร้างลดลง .

การทำให้เป็นมิตินี้ถูกเก็บรักษาไว้ในระหว่างการสกัดนั่นคือเกลืออินทรีย์ M (HR 2) 2 จะเกิดขึ้น การสกัดด้วยกรดคาร์บอกซิลิกมักจะดำเนินการที่ pH 0.5 น้อยกว่า pH ของการย่อยสลายของเกลือโลหะอนินทรีย์เริ่มต้น มีการใช้การสกัดประเภทเดียวกันโดยใช้กรดไขมัน C n H 2 n +1 COOH ตัวอย่างเช่นในโคบอลต์ไฮโดรเมทัลไลท์เพื่อทำให้สารละลายที่มีโคบอลต์บริสุทธิ์จากสิ่งสกปรก

หรือโดยตรง (พันธะ RS สารประกอบออร์กาโนฟอสฟอรัส):

โดยที่ R คืออนุมูลอัลคิล (СnН 2 n +), ไซโคลอัลคิลหรืออาริล (สารตกค้างไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกโมโนวาเลนต์)

การศึกษามากที่สุดคือความสามารถในการสกัดของเอสเทอร์ระดับกลางของกรดฟอสฟอริกฟอสโฟนิกและฟอสฟินิกรวมทั้งออกไซด์ของฟอสฟีนทดแทน การสกัดด้วยรีเอเจนต์ทั้งหมดนี้ดำเนินการบนพื้นฐานของความสามารถในการรับผู้บริจาคของออกซิเจนฟอสโฟรีล - P \u003d O ซึ่งเพิ่มขึ้นในซีรีส์:

ดังนั้นความสามารถในการสกัดของสารประกอบเหล่านี้จึงเพิ่มขึ้นในทิศทางเดียวกัน ในบรรดาเอสเทอร์โดยเฉลี่ยของกรดฟอสฟอริกสารสกัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดคือไตรบิวทิลฟอสเฟต TBP ((C 4 H 9 O) 3 PO) ซึ่งใช้ในการทำปฏิกิริยาทางอุทกศาสตร์ของโลหะกัมมันตรังสี (ตัวอย่างเช่นในการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสกัดยูรานิลไนเตรต) ในไฮโดรเมทัลลัวร์ของหายาก โลหะ (ไนโอเบียมแทนทาลัมเซอร์โคเนียม ฯลฯ ) Dialkylalkylphosphinates DAAP (R 1 P (O) (OR 2) 2) ใช้ในการสกัดสแกนเดียมจากกรดไฮโดรคลอริกไนโอเบียมแทนทาลัมและธาตุหายากอื่น ๆ ของโลก

จากสารสกัดที่มีไนโตรเจน ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อวัตถุประสงค์ในการสกัดคือเอมีนที่มีระดับการทดแทนที่แตกต่างกัน (ได้จากการแทนที่โปรตอนแอมโมเนียด้วยอนุมูลอินทรีย์): ประถมศึกษามัธยมศึกษา ฐานแอมโมเนียมระดับตติยภูมิและควอเทอร์นารี (PAO): R 4 NOH เกลือจำนวนมากของเอมีนหลักทุติยภูมิและตติยภูมิที่มีอนุมูลอัลคิลปกติ C n H 2 n +1 (อัลคิลามีน) ละลายได้อย่าง จำกัด ในไฮโดรคาร์บอนเหลวซึ่งดีกว่าในอะโรมาติก (\u003e 0.1 โมล / ลิตร)

สำหรับการสกัดทองแดงนิกเกิลและโคบอลต์จะมีการเสนอส่วนผสมของ a - hydroxymes กับสูตรทั่วไปโดยที่ R และ R 'เป็นค่าราก R '' คืออนุมูลอิสระหรืออะตอมของไฮโดรเจน

สารสกัดที่มีกำมะถัน เนื่องจากความสามารถในการบริจาคอิเล็กตรอนของอะตอมกำมะถันต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับอะตอมออกซิเจนการแทนที่ออกซิเจนด้วยกำมะถันในสารประกอบอินทรีย์ที่มีออกซิเจนที่สอดคล้องกัน (อีเธอร์แอลกอฮอล์ ฯลฯ ) ทำให้คุณสมบัติการสกัดของสารประกอบอินทรีย์ที่มีกำมะถันลดลง (thioethers R 2 S; thioalcohols RSH; thioacids ,; dithioacids ฯลฯ )

อย่างไรก็ตามการลดลงของความเป็นพื้นฐานของสารประกอบ thio สามารถนำไปสู่การคัดเลือกที่เพิ่มขึ้นของการสกัดอันเป็นผลมาจากสารสกัดอินทรีย์ที่มีกำมะถันเป็นที่สนใจเป็นพิเศษ อินทรีย์ซัลไฟด์ (thioethers) เป็นสารสกัดที่มีประสิทธิภาพมาก ตัวอย่างเช่นไดไอโซบิวทิลซัลไฟด์ (iC 4 H 9) 2 S สกัดเฟอร์ริกคลอไรด์ได้ดีจากสารละลายกรดไฮโดรคลอริกในรูปของ HFeCl 4 เช่นเดียวกับไดบิวทิลอีเธอร์ที่มีออกซิเจนตามปกติ (C 4 H 9) 2 O. เมื่อนำไปใช้กับกรดอนินทรีย์และเกลือยูเรเนียมออกไซด์จะถูกทดสอบเป็นสารสกัด ไดอัลคิลซัลไฟด์ได้จากการออกซิเดชั่นของไดอัลคิลซัลไฟด์ที่สอดคล้องกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในกรดอะซิติกปานกลาง CH 3 COOH สิ่งที่น่าสนใจในทางปฏิบัติเกี่ยวกับ Hydrometallurgy คือกรดซัลโฟนิก R-SO 3 H (หรือ) ซึ่งเป็นสารสกัดที่แลกเปลี่ยนไอออนบวก แนะนำให้ใช้ไฮโดรคาร์บอนซัลโฟเนตสำหรับการสกัดนิกเกิลและโคบอลต์ในอุตสาหกรรมจากสารละลายที่มีความเข้มข้นของโลหะ 0.5 ถึง 10 กรัม / ลิตร

กระบวนการถ่ายเททางเคมีและมวลระหว่างการสกัด

การแยกสารในกระบวนการสกัดขึ้นอยู่กับความแตกต่างของการกระจายระหว่างของเหลวสองชนิดที่ไม่สามารถแยกออกได้ ในกรณีที่ง่ายที่สุดเมื่อสารที่จะสกัดในทั้งสองเฟสอยู่ในรูปแบบเดียวกัน (ที่เรียกว่าการแจกแจงทางกายภาพ) เราจะใช้กฎของเนิร์นสต์:

,

โดยที่ K d คือค่าคงที่การกระจาย ค่าคงที่การกระจาย K d ไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารที่สกัดได้ในเฟสที่เป็นน้ำและที่อัตราส่วนคงที่ของปริมาตรของเฟสสัมผัส (P: E) ที่อุณหภูมิที่กำหนดจะคงที่สำหรับทั้งสารละลายที่มีปริมาณมากและไม่ดี ดังนั้นในหลาย ๆ รอบของกระบวนการที่ต่อเนื่องกันการสกัดหรือการทำให้บริสุทธิ์สามารถทำได้ในระดับลึกโดยพลการ

อย่างไรก็ตามกฎการกระจายตัวในรูปแบบคลาสสิกไม่สามารถใช้ได้กับระบบการสกัดจริงส่วนใหญ่เนื่องจากปฏิกิริยาของสารกับตัวทำละลายสามารถเกิดขึ้นได้ในทั้งสองขั้นตอนการสกัดสารในรูปแบบของสารประกอบหลายประเภทการเปลี่ยนแปลงความสามารถในการละลายร่วมกันของเฟสภายใต้อิทธิพลของสารที่สกัดได้เป็นต้น ดังนั้นในการระบุลักษณะการกระจายของสารมักใช้สัมประสิทธิ์การกระจาย

โดยที่ C x O และ C x B คือความเข้มข้นเชิงวิเคราะห์ทั้งหมดของสารที่สกัดได้ในสารประกอบทั้งหมดในขั้นตอนอินทรีย์และในน้ำ

เนื่องจากการสกัดไม่ได้ดำเนินการมากนักสำหรับการสกัดโลหะจากสารละลายบริสุทธิ์ แต่สำหรับการคัดแยกองค์ประกอบที่มีค่าจากสารละลายที่มีผลรวมของสิ่งสกปรกจึงใช้ตัวบ่งชี้อื่นซึ่งเรียกว่าปัจจัยการแยก:

.

นั่นคือมันเป็นอัตราส่วนของค่าสัมประสิทธิ์การกระจายของสารทั้งสอง สำหรับเงื่อนไขของการแยกจำเป็นต้องมีอสมการ D Me1 ¹ D Me 2 การแยกที่ดีที่สุดเกิดขึ้นเมื่อ D Me1 \u003e\u003e D Me2 ในกรณีนี้ยิ่ง S เข้าใกล้เอกภาพมากเท่าไหร่ก็ยิ่งต้องใช้จำนวนขั้นตอนการสกัดมากขึ้นเท่านั้น เมื่อคำนวณค่าของตัวประกอบการแยกจะได้รับการยอมรับให้วางค่าสัมประสิทธิ์การกระจายที่ใหญ่กว่า D Me ในตัวเศษดังนั้น S ³ 1 เสมอ

เช่นเดียวกับในกระบวนการทางอุทกวิทยาใด ๆ ตัวบ่งชี้ที่สำคัญของการสกัดคือปริมาณการคืนตัวของโลหะ (หรือเปอร์เซ็นต์ของการสกัด):

,

โดยที่ V 0 และ V B - ตามลำดับปริมาตรของเฟสอินทรีย์และสารละลายในน้ำ ค่าสัมประสิทธิ์การกระจาย D และระดับการสกัด E เป็นค่าที่สัมพันธ์กัน:

.

ส่วนใหญ่แล้วการสกัดโลหะจากน้ำเข้าสู่เฟสอินทรีย์นั้นทำได้สามวิธี:

การสกัดด้วยการแลกเปลี่ยนประจุบวก - การสกัดโลหะในสารละลายไอโอดีนในรูปของไอออนบวกกรดอินทรีย์หรือเกลือ กลไกการสกัดประกอบด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนบวกที่สกัดได้สำหรับ H + หรือไอออนบวกอื่นของสารสกัด

การสกัดแบบแลกเปลี่ยนประจุลบ - การสกัดโลหะในสารละลายในน้ำในรูปของแอนไอออนเกลือของฐานอินทรีย์ การสกัดเกิดขึ้นเนื่องจากการแลกเปลี่ยนไอออนที่มีโลหะเป็นไอออนของสารสกัด

การสกัดแบบประสานงานซึ่งสารประกอบที่สกัดได้เกิดขึ้นจากการประสานงานของโมเลกุลหรือไอออนของสารสกัดโดยตรงกับอะตอม (ไอออน) ของโลหะที่สกัดได้ซึ่งเป็นผลมาจากการที่โลหะและสารสกัดอยู่ในทรงกลมเดียวกันของคอมเพล็กซ์ที่สกัดได้

การประสานงานหรือสารประกอบเชิงซ้อนคือสารประกอบที่มีอะตอมหรือไอออนกลางล้อมรอบด้วยไอออนหรือโมเลกุลจำนวนเฉพาะที่เรียกว่าลิแกนด์

จำนวนพันธะเคมี (โคออร์ดิเนชัน) ระหว่างอะตอมกลางหรือไอออน (สารเชิงซ้อน) กับลิแกนด์เรียกว่าหมายเลขโคออร์ดิเนชัน พันธะประสานงานมักมีลักษณะเป็นตัวรับผู้บริจาคกล่าวคือเกิดขึ้นเมื่ออะตอมของผู้บริจาคมีอิเล็กตรอนคู่เดียว (อิสระ) ที่จับกับอะตอมของผู้รับบริจาค ตัวอย่างเช่นเมื่อสร้างไอออนเชิงซ้อน (NH 4) +:

,

ไนโตรเจนซึ่งมีอิเล็กตรอนคู่เดียวในโมเลกุล NH 3 เป็นผู้บริจาคและไฮโดรเจนไอออนเป็นตัวรับ

ลิแกนด์เป็นแอนไอออนของกรดอนินทรีย์กรดอินทรีย์และโมเลกุลที่เป็นกลาง (เช่น H 2 O) และการก่อตัวของไอออนเชิงซ้อนสามารถแสดงเป็นการกระจัดของโมเลกุลของน้ำที่อยู่รอบ ๆ (ให้ความชุ่มชื้น) ไอออนโดยลิแกนด์อื่น ลิแกนด์ขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมที่สร้างพันธะประสานสามารถเป็นโมโนเดนเตตไบเดนเตต ฯลฯ

ลิแกนด์โพลิเดนเตต (บิเดนเตตและอื่น ๆ ) ก่อตัวเป็นวงจรเชิงซ้อนกล่าวคือไอออนที่สกัดได้ถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลของสารสกัดอินทรีย์หลายโมเลกุล

อะตอมกลางและกลุ่มที่มีการประสานงาน (ลิแกนด์) เป็นรูปทรงกลมโคออร์ดิเนชันภายในของคอมเพล็กซ์ - ไอออนเชิงซ้อน ไอออนบวกหรือลบที่ชดเชยประจุของไอออนเชิงซ้อนก่อตัวเป็นทรงกลมด้านนอกของสารประกอบเชิงซ้อน

การสกัดการแลกเปลี่ยนประจุบวก

การสกัดแบบนี้โดยทั่วไปสามารถอธิบายได้ด้วยสมการ

ที่ฉัน - โลหะที่มีวาเลนซ์ z;

R คือสารตกค้างที่เป็นกรดของกรดอินทรีย์ สารสกัดแลกเปลี่ยนไอออนบวกทั่วไปคือกรดไขมันประเภทRСООН (เช่นกรดคาร์บอกซิลิก) ที่มีจำนวนอะตอมของคาร์บอนในราก R จากเจ็ดถึงเก้า (C 7 - C 9) และกรดแนฟเทนิก:

กรดแนฟเทนิกได้จากน้ำมันดิบ น้ำหนักโมเลกุลอยู่ระหว่าง 170 ถึง 330 มักใช้กรดอัลคิลฟอสฟอริกโดยเฉพาะอนุพันธ์ของกรดออร์โธฟอสฟอริก - อัลคิลออร์โธฟอสเฟต ถ้าในกรดออร์โธฟอสฟอริก (H 3 PO 4) ไฮโดรเจนสองไอออนถูกแทนที่ด้วยอนุมูลอินทรีย์ผลิตภัณฑ์ที่เรียกว่า dialkyl orthophosphates จะได้รับเช่น di- (2-ethylhexyl) -phosphoric acid (D2EHPA)

การสกัดแบบแลกเปลี่ยนไอออนบวกประเภทหนึ่งคือการสกัดด้วยสารสกัดเชิงซ้อน (คีเลต) โมโนไบและโพลีเดนเตตเช่นออกไซด์ - สารประกอบที่มีหมู่ (\u003d N-OH) ในกรณีนี้การสกัดเกิดขึ้นจากการแลกเปลี่ยนไอออนและการประสานงานของสารสกัดกับอะตอม (ไอออน) ของโลหะที่สกัดด้วยการก่อตัวของสารประกอบภายในคอมเพล็กซ์

การสกัดการแลกเปลี่ยนประจุลบ

สารสกัดแลกเปลี่ยนประจุลบอยู่ในคลาสของเอมีนซึ่งเป็นอนุพันธ์ของแอมโมเนีย NH 3 ขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนที่แทนที่ในแอมโมเนียโดยอนุมูลของไฮโดรคาร์บอนจะได้รับเอมีนหลักรองหรือตติยภูมิ:

R เป็นอนุมูลของไฮโดรคาร์บอนที่มีคาร์บอนตั้งแต่ 7 ถึง 9 (บางครั้งมากถึง 16) อะตอม

ในเอมีนไนโตรเจนมีอิเล็กตรอนคู่เดียวซึ่งกำหนดคุณสมบัติของสารสกัดเหล่านี้ในการสร้างสารประกอบโคออร์ดิเนชัน

เกลือเอมีนที่เกิดขึ้นระหว่างการบำบัดกรดสามารถแลกเปลี่ยนไอออนของกรดกับแอนไอออนที่มีโลหะได้เช่น

ในตัวกลางอัลคาไลน์เอมีนอาจไม่อยู่ในรูปของเกลือที่สามารถแลกเปลี่ยนแอนไอออนได้ แต่อยู่ในรูปของโมเลกุลที่เป็นกลางดังนั้นจึงใช้เฉพาะในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเท่านั้น

เอมีนที่ใช้บ่อยที่สุดคือตัวสะสม ANP - เอมีนหลัก, ไดลารูรีลามีน (เอมีนรอง) และไตรอ็อกทิลามีน (เอมีนในระดับตติยภูมิ)

นอกเหนือจากการสกัดตามประเภทของการแลกเปลี่ยนประจุลบแล้วการสกัดด้วยเอมีนบางครั้งยังนำไปสู่การรวมตัวของเอมีนเข้ากับทรงกลมประสานภายในของแอนโนเน่ที่สกัดด้วยการก่อตัวของโลหะที่แข็งแกร่ง - พันธะไนโตรเจน (ซึ่งเป็นเรื่องปกติเช่นสำหรับโลหะแพลทินัม) สารประกอบภายในคอมเพล็กซ์ที่เกิดขึ้นมีความแข็งแรงมากซึ่งเป็นผลมาจากกระบวนการถ่ายโอนโลหะแบบย้อนกลับจากเฟสอินทรีย์ไปยังเฟสที่เป็นน้ำ - การแยกตัวใหม่ - เป็นเรื่องยาก

สารสกัดจากการแลกเปลี่ยนประจุลบอีกประเภทหนึ่งคือฐานแอมโมเนียมควอเทอร์นารี (QAM) และเกลือ (QAS) ChAO เป็นอนุพันธ์ของแอมโมเนียมไอออน (NH 4) +:

,

โดยที่ R คืออนุมูลของไฮโดรคาร์บอน

CHAS ที่ใช้บ่อยที่สุดคือ trialkylbenzylammonium chloride - เรียกโดยย่อว่า TABAC, trialkylmethylammonium chloride (CH 3 R 3 N) Cl - TAMAX, tetraalkylammonium chloride (R 4 N) Cl - TAAX R - C n H 2 n +1 โดยที่ n \u003d 8 - 10

QAC แยกโลหะตามประเภทของปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนประจุลบเท่านั้น:

โดยที่ z คือประจุของไอออน MeX ที่ประกอบด้วยโลหะ

m คือประจุของประจุลบ QAC

Y - ชั่วโมงประจุลบ

QAC สามารถสกัดเกลือที่มีโลหะได้ไม่เพียง แต่จากกรดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสารละลายอัลคาไลน์ด้วย

เกลือของเอมีนและ QAC ในบางกรณีมีความสามารถในการละลายที่ จำกัด ในสารเจือจางที่ใช้กันทั่วไป (น้ำมันก๊าดไฮโดรคาร์บอน) เพื่อปรับปรุงความสามารถในการละลายแอลกอฮอล์อินทรีย์ (เช่นเดซิล) จะถูกเพิ่มเข้าไปในเฟสอินทรีย์อย่างไรก็ตามความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ที่สูง (มากกว่า 10%) มักจะทำให้การสกัดลดลงเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับสารสกัด

วิธีการสกัดขั้นพื้นฐาน

ส่วนใหญ่จะใช้วิธีการสกัดดังต่อไปนี้: การสกัดเดี่ยว, การสกัดหลายรายการด้วยการเคลื่อนที่ข้ามและทวนกระแสตัวทำละลาย, การสกัดทวนกระแสต่อเนื่อง อุตสาหกรรมที่แพร่หลายที่สุดคือการสกัดด้วยตัวทำละลายตัวเดียวแม้ว่าจะใช้การสกัดด้วยสารสกัดสองตัว

การสกัดเดี่ยว (ขั้นตอนเดียว) วิธีการดำเนินการสกัดนี้ประกอบด้วยความจริงที่ว่าสารละลายเริ่มต้น F และสารสกัด S ถูกผสมในเครื่องผสมหลังจากนั้นจะแยกออกเป็นสองชั้นในไม้ตาย: สารสกัด E และ Raffinate R โดยปกติถือว่ามีการสร้างสมดุลของเฟสในเครื่องผสมเนื่องจากการผสมอย่างเข้มข้นและเวลาสัมผัสที่เพียงพอ นั่นคือการสกัดเพียงครั้งเดียวทำให้ได้ประสิทธิภาพที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงระดับความเข้มข้นทางทฤษฎี ระดับของการสกัดด้วยวิธีนี้ในการสกัดสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มการจ่ายสารสกัดไปยังเครื่องมือ แต่จะทำให้ความเข้มข้นของสารสกัดลดลงและทำให้ต้นทุนของกระบวนการเพิ่มขึ้น

กระบวนการสามารถดำเนินการได้ทั้งเป็นระยะและต่อเนื่อง ด้วยกระบวนการจัดระเบียบเป็นระยะ ๆ ขั้นตอนของการแยกสารสกัดและสารสกัดจากราฟฟิเนตสามารถทำได้ในเครื่องผสม ในกรณีนี้ไม่จำเป็นต้องมีบ่อ

การสกัดข้ามไหลหลายตัวทำละลาย เมื่อดำเนินการสกัดตามวิธีนี้ (รูปที่ 2) สารละลายเริ่มต้น F และ raffinates ที่เกี่ยวข้องจะได้รับการบำบัดด้วยส่วนของสารสกัดสด S 1, S 2 เป็นต้น ในแต่ละขั้นตอนของการสกัดประกอบด้วยเครื่องผสมและไม้ตาย (ถังตกตะกอนไม่แสดงในรูปที่ 2) และ raffinates จะถูกส่งตามลำดับไปยังขั้นตอนถัดไปและสารสกัด E 1, E 2 ของแต่ละขั้นตอนจะถูกลบออกจากระบบ ด้วยวิธีการสกัดนี้วิธีการแก้ปัญหาเริ่มต้น F จะเข้าสู่ขั้นตอนแรกและลำดับสุดท้าย R n จะถูกนำมาจากขั้นตอนสุดท้ายที่ n

รูป: 2. รูปแบบการสกัดหลายขั้นตอนด้วยตัวทำละลายข้ามไหล (1, 2,3, …, n - ขั้นตอน)

ด้วยวิธีนี้ส่วนประกอบที่กระจายสามารถถูกลบออกจากสารละลายเริ่มต้นได้อย่างสมบูรณ์และสามารถหาราฟฟิเนตที่บริสุทธิ์ได้ อย่างไรก็ตามในกรณีนี้การสูญเสียตัวทำละลายที่มีอยู่ในสารละลายดั้งเดิมเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากในแต่ละขั้นตอนจะมีการกำจัดตัวทำละลายนี้บางส่วนด้วยสารสกัด

การสกัดด้วยตัวทำละลายหลายกระแส วิธีการสกัดนี้มีลักษณะการสัมผัสซ้ำ ๆ ในขั้นตอนที่ 1, 2 เป็นต้น ด้วยการไหลย้อนกลับของ raffinate R และแยก E (รูปที่ 3) โดยมีเงื่อนไขว่าโซลูชันเริ่มต้น F และ extractant S ถูกจัดส่งจากปลายด้านตรงข้ามของการติดตั้ง เนื่องจากวิธีการสกัดด้วยการเคลื่อนที่ทวนกระแสของตัวทำละลายทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพตามที่กำหนดและมีผลผลิตสูงเพียงพอในการติดตั้งวิธีการสกัดนี้จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

รูป: 3. รูปแบบของการสกัดหลายตัวด้วยการเคลื่อนที่ของตัวทำละลายทวนกระแส (1,2, ... , n-1. N - ขั้นตอน)

การสกัดทวนกระแสอย่างต่อเนื่อง วิธีการสกัดนี้ดำเนินการในอุปกรณ์ประเภทคอลัมน์ (ตัวอย่างเช่นบรรจุ) สารละลายที่หนักกว่า (ตัวอย่างเช่นต้นฉบับ) จะถูกป้อนอย่างต่อเนื่องที่ด้านบนของคอลัมน์ (รูปที่ 4) จากจุดที่มันไหลลง

ของเหลวเบา (ในกรณีของเราคือตัวทำละลาย) เข้าสู่ด้านล่างของคอลัมน์ซึ่งจะทำให้คอลัมน์ขึ้นมา อันเป็นผลมาจากการสัมผัสของสารละลายเหล่านี้สารที่จะกระจายจะถูกถ่ายโอนจากสารละลายเริ่มต้นไปยังสารสกัด วิธีการสกัดนี้มักใช้ในอุตสาหกรรม

การสกัดกระแสน้ำย้อนกลับหากจำเป็นต้องมีการแยกสารละลายเริ่มต้นที่สมบูรณ์มากขึ้นการสกัดสามารถทำได้โดยการไหลย้อนโดยการเปรียบเทียบกับกระบวนการแก้ไข (รูปที่ 5) ในกรณีนี้ส่วนผสมเริ่มต้น F จะถูกป้อนไปยังส่วนตรงกลางของอุปกรณ์ (ไปยังขั้นตอนการป้อน) หลังจากการสร้างใหม่ของสารสกัดในรีเจนเนอเรเตอร์ 2 ส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ที่ได้รับ R 0 จะถูกส่งคืนในรูปแบบของการไหลย้อนไปยังเครื่องมือ 1 และอีกส่วนหนึ่งจะถูกนำมาใช้ในรูปแบบขององค์ประกอบ B เห็นได้ชัดว่าองค์ประกอบของสารละลาย R 0 และ B เหมือนกัน ดังนั้นหน่วยที่ 2 ของหน่วยสกัดจึงคล้ายคลึงกับหน่วยการไหลย้อนของหน่วยแก้ไข

รูป: 5. a) (ซ้าย) รูปแบบของการสกัดทวนกระแสด้วย reflux: 1 - อุปกรณ์สกัด; 2 - อุปกรณ์สำหรับการสร้างสารสกัดใหม่ b) รูปแบบการสกัดด้วยตัวทำละลายสองตัว: 1 - เครื่องสกัด; 2 - อุปกรณ์สำหรับการสร้างสารสกัดใหม่

กระแสไหลย้อน R 0 เมื่อสัมผัสกับกระแสสารสกัดจะล้างออกจากตัวทำละลายเริ่มต้น A ที่ละลายแล้วบางส่วนหรือทั้งหมดซึ่งท้ายที่สุดจะผ่านเข้าสู่ราฟฟิเนทอันเป็นผลมาจากระดับการแยกและผลผลิตที่เพิ่มขึ้น

ควรสังเกตว่าการสกัดด้วยกรดไหลย้อนการปรับปรุงการแยกสารละลายเริ่มต้นทำให้ปริมาณการใช้สารสกัดและปริมาตรของอุปกรณ์เพิ่มขึ้นซึ่งจะเพิ่มต้นทุนของกระบวนการนี้ ดังนั้นการเลือกปริมาณเสมหะควรทำบนพื้นฐานของการคำนวณทางเทคนิคและเศรษฐกิจ

การสกัดด้วยตัวทำละลายสองตัวหากสารละลายเริ่มต้นมีส่วนประกอบตั้งแต่สององค์ประกอบขึ้นไปซึ่งจำเป็นต้องแยกออกจากกันหรือเป็นกลุ่มจากส่วนประกอบหลาย ๆ ส่วนให้ใช้การสกัดด้วยตัวทำละลายสองตัวที่ไม่สามารถละลายได้ (รูปที่ 5, b) ตัวทำละลายจะถูกเลือกในลักษณะที่แต่ละตัวละลายส่วนใหญ่ละลายส่วนประกอบหรือกลุ่มของส่วนประกอบ ส่วนผสมเริ่มต้น F ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบ A และ B จะถูกป้อนเข้าไปในส่วนตรงกลางของอุปกรณ์ 1 สารสกัด S (หนักกว่า S 1) ซึ่งเลือกละลายส่วนประกอบ A เข้าสู่ส่วนบนของอุปกรณ์ 1 และสารสกัด S 1 โดยเลือกส่วนประกอบที่ละลายได้ B, - ไปที่ด้านล่าง

การสกัดด้วยตัวทำละลายสองตัวมักใช้เพื่อแยกสารที่มีความสามารถในการละลายใกล้เคียงกัน ในการใช้วิธีนี้จำเป็นต้องใช้สารสกัดค่อนข้างมากซึ่งจะเพิ่มต้นทุนของกระบวนการอย่างมาก

การสกัดการแลกเปลี่ยนไอออนบวกของตัวทำละลายอินทรีย์

อุปกรณ์สกัดที่ทันสมัย

ตามหลักการของการโต้ตอบหรือวิธีการสัมผัสเฟสตัวแยกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: การสัมผัสแบบขั้นและส่วนต่าง ภายในกลุ่มเหล่านี้ตัวแยกมักจะแบ่งย่อยออกเป็นความโน้มถ่วง (ความเร็วเฟสในพวกมันถูกกำหนดโดยความแตกต่างของความหนาแน่นของเฟสเหล่านี้) และเชิงกล (เมื่อพลังงานที่ไหลจากภายนอกถูกเพิ่มเข้าไปโดยการกวนเชิงกลการกระทำของแรงเหวี่ยงพัลเซเตอร์ลูกสูบ ฯลฯ ) ในอุปกรณ์เกือบทุกชนิดของกลุ่มข้างต้นเพื่อเพิ่มพื้นผิวสัมผัสของเฟสเฟสหนึ่งจะถูกกระจายไปในรูปแบบต่างๆและกระจายไปในอีกเฟสต่อเนื่องในรูปแบบของหยด หลังจากการผสมแต่ละขั้นตอนในเครื่องมือการแยกขั้นตอนเหล่านี้ตามมาซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้างสารสกัดใหม่เป็นหลัก (ภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงหรือแรงเหวี่ยง) โปรดทราบว่าในอุตสาหกรรมมักใช้สารสกัดแบบออกฤทธิ์ต่อเนื่อง

เครื่องแยกขั้นตอนตัวแยกของกลุ่มนี้ประกอบด้วยขั้นตอนที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งแต่ละขั้นตอนจะมีการติดต่อของเฟสหลังจากนั้นพวกเขาจะแยกและย้ายทวนกระแสไปยังขั้นตอนต่อไป ในรูป 6 แสดงแผนภาพของการติดตั้งแบบขั้นตอนเดียว (a) และหลายขั้นตอน (b และ c) ของเครื่องสกัดแบบขั้นตอนที่พบมากที่สุดประเภทหนึ่ง - การผสม - การตกตะกอน

รูป: 6. แบบแผนของการติดตั้งขั้นตอนเดียว (a) และหลายขั้นตอน (b, c) ของการผสมและการสกัดแยก: 1 - เครื่องผสม; 2 - บ่อ; 3 - ปั๊ม

ข้อดีของการผสมและการสกัดสารสกัดรวมถึงประสิทธิภาพที่สูง (ประสิทธิภาพของแต่ละขั้นตอนสามารถเข้าใกล้ขั้นตอนการแยกทางทฤษฎีหนึ่งขั้นได้) ความสามารถในการเปลี่ยนจำนวนขั้นตอนอย่างรวดเร็วความเหมาะสมสำหรับการใช้งานในช่วงการเปลี่ยนแปลงที่หลากหลายในคุณสมบัติทางกายภาพและอัตราส่วนเฟสเชิงปริมาตรการปรับขนาดที่ค่อนข้างง่ายเป็นต้น เครื่องสกัดเหล่านี้มีพื้นที่การผลิตขนาดใหญ่ที่มีอยู่ของเครื่องผสมที่มีไดรฟ์แต่ละตัวมีห้องตกตะกอนแรงโน้มถ่วงจำนวนมาก

เครื่องสกัดแบบผสม - ตกตะกอนที่ให้ผลผลิตสูง (สูงถึง 1,500 ม. 3 / ชม.) ถูกใช้ในระบบไฮโดรเมทัลลิกซ์เทคโนโลยียูเรเนียมและในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่อื่น ๆ

ตัวแยกหน้าสัมผัสที่แตกต่างกันสารสกัดของกลุ่มนี้มีความโดดเด่นด้วยการสัมผัสอย่างต่อเนื่องระหว่างเฟสและการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นอย่างราบรื่นตามความสูงของเครื่องมือ ในตัวแยกดังกล่าว (ตรงข้ามกับขั้นตอน) จะไม่บรรลุความสมดุลระหว่างเฟสในส่วนของอุปกรณ์ เครื่องสกัดแบบสัมผัสแตกต่างมีขนาดกะทัดรัดกว่าเครื่องสกัดแบบขั้นตอนและใช้พื้นที่การผลิตที่เล็กกว่า

ในเครื่องสกัดแรงโน้มถ่วงการเคลื่อนที่ของเฟสเกิดขึ้นเนื่องจากความหนาแน่นต่างกัน ตัวแยกแรงโน้มถ่วงประกอบด้วยคอลัมน์สเปรย์คอลัมน์บรรจุและคอลัมน์ถาด

รูป: 7. เครื่องสกัดคอลัมน์กลวง (สเปรย์): a - ด้วยการฉีดพ่นแบบหนัก b - ด้วยการฉีดพ่นเฟสแสง 1 - ตัวแยก; 2 - หัวฉีด; 3 - ล็อคน้ำ; 4 - อินเทอร์เฟซของเฟส

ตัวแทนการออกแบบที่เรียบง่ายที่สุดของเครื่องสกัดแรงโน้มถ่วงคือเสาสเปรย์ (รูปที่ 7) ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเครื่องสกัดสเปรย์คือความสามารถในการประมวลผลของเหลวที่ปนเปื้อนอยู่ในนั้น บางครั้งอุปกรณ์เหล่านี้ใช้สำหรับการสกัดเยื่อ

เครื่องสกัดแบบบรรจุ (รูปที่ 8) ซึ่งมีการออกแบบคล้ายกับตัวดูดซับแบบบรรจุถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

รูป: 8. เครื่องสกัดบรรจุ: 1 - บรรจุ; 2 - ผู้จัดจำหน่าย; 3 - ถังตกตะกอน; 4 - ซีลน้ำ; อินเทอร์เฟซ 5 เฟส

แหวน Raschig มักใช้เป็นไฟล์แนบ 1 เช่นเดียวกับไฟล์แนบประเภทอื่น ๆ บรรจุภัณฑ์วางอยู่บนตะแกรงรองรับเป็นส่วน ๆ ซึ่งระหว่างเฟสจะถูกผสม หนึ่งในขั้นตอน (ในรูปที่ 8 - สารสกัด) ถูกกระจายโดยใช้ตัวจัดจำหน่าย 2 ในการไหลของเฟสต่อเนื่อง (โซลูชันเริ่มต้น) ในชั้นการบรรจุหยดสามารถรวมตัวกันแล้วแตกตัวได้หลายครั้งซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ การเลือกใช้วัสดุบรรจุภัณฑ์มีความสำคัญมาก ควรทำให้เปียกโดยเฟสต่อเนื่องเนื่องจากจะช่วยลดความเป็นไปได้ของการรวมตัวกันของหยดที่ไม่พึงปรารถนาและการก่อตัวของฟิล์มบนพื้นผิวของบรรจุภัณฑ์ซึ่งนำไปสู่การลดลงอย่างรวดเร็วในพื้นผิวสัมผัสของเฟส โปรดทราบว่าการบรรจุเซรามิกและพอร์ซเลนจะทำให้เปียกโดยเฟสที่เป็นน้ำได้ดีกว่าเฟสอินทรีย์และโดยปกติแล้วบรรจุภัณฑ์พลาสติกจะเปียกได้ดีกว่าโดยเฟสอินทรีย์ การแยกเฟสในคอลัมน์ที่อัดแน่นเกิดขึ้นในการตกตะกอนโซน 3 ซึ่งมักมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวแยกเพื่อการแยกเฟสที่ดีขึ้น

เครื่องสกัดเชิงกลประกอบด้วยตัวแยกหน้าสัมผัสที่แตกต่างกันพร้อมแหล่งจ่ายพลังงานภายนอกไปยังเฟสสัมผัส

หนึ่งในตัวแยกเชิงกลที่พบมากที่สุดในเทคนิคนี้คือตัวแยกดิสก์แบบหมุน เครื่องสกัดแบบหมุนแตกต่างกันส่วนใหญ่ในการออกแบบอุปกรณ์ผสม ดังนั้นแทนที่จะใช้ดิสก์แบบเรียบจึงมีการใช้เครื่องผสมประเภทต่างๆบางครั้งส่วนจะเต็มไปด้วยหัวฉีดเป็นต้น ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องสกัดแบบโรตารี่ ได้แก่ ประสิทธิภาพสูงในการถ่ายเทมวลความไวต่ำต่อสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งในระยะความเป็นไปได้ในการสร้างอุปกรณ์ที่มีกำลังหน่วยสูงเป็นต้น

ในขณะเดียวกันเครื่องสกัดแบบโรตารี่ก็มีข้อเสียเปรียบอย่างมากนั่นคือเอฟเฟกต์ขนาดใหญ่ที่เรียกว่า EEP เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางของอุปกรณ์เพิ่มขึ้น สาเหตุของปรากฏการณ์นี้อยู่ที่ความไม่สม่ำเสมอของสนามความเร็วตามความสูงและหน้าตัดของเครื่องมือในการก่อตัวของโซนนิ่งการข้ามซึ่งนำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพของการผสมตามยาวและการหยุดชะงักของโครงสร้างที่สม่ำเสมอของการไหลในอุปกรณ์

ประสิทธิภาพของกระบวนการถ่ายเทมวลระหว่างการสกัดสามารถเพิ่มขึ้นได้เนื่องจากเฟสพัลส์ ในเครื่องสกัดแบบพัลเซชั่นมีสองวิธีหลักในการส่งจังหวะไปยังของเหลว ตามวิธีแรกการเต้นเป็นจังหวะในตัวแยกคอลัมน์ถูกสร้างขึ้นโดยกลไกภายนอก (พัลเซเตอร์) ด้วยระบบไฮดรอลิกตามวิธีที่สอง - โดยการสั่นสะเทือนของแผ่นเจาะรูที่ติดตั้งบนแกนทั่วไปซึ่งจะมีการเคลื่อนที่แบบลูกสูบ

การใช้พัลเซชั่นในกระบวนการสกัดช่วยให้ของเหลวกระจายตัวได้ดีขึ้นการต่ออายุอย่างเข้มข้นของพื้นผิวสัมผัสเฟสและเวลาที่อยู่อาศัยของของเหลวที่กระจายตัวในเครื่องสกัดเพิ่มขึ้น เทคโนโลยีที่แพร่หลายมากที่สุด ได้แก่ แผ่นตะแกรงและเครื่องสกัดแบบพัลส์

เครื่องสกัดแบบพัลซิ่ง (รูปที่ 9. ) เป็นคอลัมน์ที่มีถาดตะแกรงโดยไม่มีท่อสาขาสำหรับการล้นเฟสต่อเนื่อง ในคอลัมน์ด้วยความช่วยเหลือของกลไกพิเศษ (พัลเซเตอร์) ของของเหลวจะมีการสื่อสารการเต้นเป็นจังหวะ - การสั่นสะเทือนของแอมพลิจูดขนาดเล็ก (10-25 มม.) และความถี่ที่แน่นอน ในฐานะพัลเซเตอร์มักใช้ปั๊มลูกสูบแบบไม่มีวาล์วเชื่อมต่อกับด้านล่างของคอลัมน์ (รูปที่ 9, a) หรือกับสายจ่ายของเหลวเบา (รูปที่ 9, b) เมื่อการเต้นของชีพจรถูกส่งไปยังของเหลวจะมีการกระจายตัวอย่างละเอียดหลายขั้นตอนซึ่งจะนำไปสู่การถ่ายเทมวลที่รุนแรง นอกจากตะแกรงแยกแล้วยังใช้คอลัมน์พัลเซชัน

วิธีที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการสกัดโดยการส่งจังหวะไปยังของเหลวสามารถใช้กับอุปกรณ์สกัดประเภทอื่น ๆ ได้

ในการแยกกลไกพัลเซเตอร์ออกจากสื่อการทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือเมื่อประมวลผลสารที่มีฤทธิ์รุนแรงทางเคมีและกัมมันตภาพรังสีจะใช้เมมเบรน (รูปที่ 9, c), ที่สูบลม (รูปที่ 9, d) หรืออุปกรณ์นิวเมติก (รูปที่ 9, e) ในกรณีหลังนี้ชั้นบัฟเฟอร์ของอากาศจะถูกวางไว้ระหว่างลูกสูบพัลเซเตอร์และคอลัมน์ซึ่งจะขยายและหดตัวสลับกันทำให้เกิดการสั่นของของไหลในคอลัมน์

รูป: 9. Pulsating ตะแกรงแยก (A - เฟสหนัก, B - เฟสแสง): a - พัลเซเตอร์ติดอยู่ที่ด้านล่างของคอลัมน์; b - พัลเซเตอร์เชื่อมต่อกับท่อสำหรับจ่ายของเหลวเบา c - จังหวะจะถูกส่งผ่านเมมเบรน d - จังหวะจะถูกส่งผ่านเครื่องสูบลม e - การเต้นเป็นจังหวะจะถูกส่งผ่านชั้นบัฟเฟอร์อากาศ (เบาะลม)

เครื่องสกัดแบบกระตุ้นมีประสิทธิภาพสูงทำให้สามารถสกัดได้โดยไม่ต้องสัมผัสกับเจ้าหน้าที่ปฏิบัติการด้วยของเหลวที่ผ่านกระบวนการซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากหากของเหลวนั้นมีกัมมันตภาพรังสีหรือเป็นพิษ

ในทางปฏิบัติของโลกจะใช้เสาพัลซิ่งเจาะรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 3 ม. และคอลัมน์อัดแน่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 2 ม.

ข้อเสียของคอลัมน์แบบพัลซิ่ง ได้แก่ โหลดแบบไดนามิกขนาดใหญ่บนฐานรากต้นทุนการดำเนินงานที่เพิ่มขึ้นและความยากลำบากในการจัดการระบบที่ทำอิมัลชันได้ง่าย

ส่วนที่คำนวณ

ภารกิจที่ 1. การคำนวณปริมาณการใช้ที่ต้องการของสารสกัดในตัวแยกกระแสไฟฟ้าที่ทำงานอย่างต่อเนื่องของประเภท "มิกเซอร์ - ไม้ตาย"

กำหนด: ปริมาตร (V E, m 3 / s) และมวล (G, kg / s) การใช้สารสกัด

เราสร้างสมการของสมดุลวัสดุของการสกัด:

การกำหนดอัตราการไหลเชิงปริมาตรของสารสกัด:

3. การกำหนดอัตราการไหลมวลของสารสกัด:

ภารกิจที่ 2 การคำนวณจำนวนขั้นตอนการสกัดที่ต้องการเมื่อสกัดจากสารละลายโมลิบดีนัมด้วยสารละลาย D2EHPA 0.3M

5. การคำนวณจำนวนขั้นตอนการสกัดตามทฤษฎีที่ต้องการ:

ผลลัพธ์จะถูกปัดเศษเป็นจำนวนเต็มที่ใกล้ที่สุด

(ขั้นตอน)

ภารกิจที่ 3 การคำนวณประสิทธิภาพของกระบวนการสกัดเกลือ Me (ในเครื่องสกัดชนิด "เครื่องผสมไม้ตาย")

อัตราการไหลตามปริมาตรของสารสกัด
เส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องกวนเทอร์ไบน์ 6 ใบ
ความเร็วในการหมุนของเครื่องปั่น
ความหนืดของสารละลายในน้ำ
ความหนืดของสารสกัด
ความตึงเครียดระหว่างใบหน้า
ค่าสัมประสิทธิ์การกระจาย
ปริมาณสารสกัด
การเก็บสารสกัดไว้ในเครื่องสกัด
ฟังก์ชั่นกำลังกวน
ความหนาแน่นของสารสกัด
ความหนาแน่นของสารละลายในน้ำ

กำหนด: ประสิทธิภาพการสกัด

การกำหนดความหนาแน่นของส่วนผสม:

การคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางของหยด:

ม

การคำนวณระยะเวลาเฉลี่ยของการสัมผัสเฟส:

จาก

การคำนวณประสิทธิภาพการสกัด:

การทำความสะอาดท่อระบายน้ำ

ตัวอย่างของการบำบัดน้ำเสีย ได้แก่ การกำจัดฟีนอลในอุตสาหกรรมโค้กหินน้ำมันและถ่านหิน จากอนิลีน; จากกรดอะซิติก จาก epichlorohydrin ในอุตสาหกรรมเคมีด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ (เบนซินอีเทอร์และเอสเทอร์)

ในการสกัดน้ำเสียฟีนอลิกจะใช้บิวทิลอะซิเตทไดไอโซโพรพิลอีเธอร์เบนซีน ฯลฯ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการสกัดฟีนอลขอเสนอให้ใช้ตัวทำละลายผสม: บิวทิลอะซิเตตผสมกับบิวทิลแอลกอฮอล์ไดไอโซโพรพิลอีเธอร์เป็นต้นอย่างไรก็ตามมักใช้บิวทิลอะซิเตทหรือส่วนผสมของบิวทิลอะซิเตต ด้วย isobutyl acetate (phenosolvan) ซึ่งมีความสามารถในการสกัดสูงเมื่อเทียบกับฟีนอล

การติดตั้งสำหรับการสกัดน้ำเสียจากฟีนอลประกอบด้วยสี่ส่วน: 1) การเตรียมน้ำเสียฟีนอลิกสำหรับการสกัด - การแยกเรซินโดยการตกตะกอนและการกรองการทำให้น้ำเสียเย็นลงการจับไอระเหยของตัวทำละลายและการทำให้เป็นคาร์บอนหากจำเป็น 2) การสกัด; 3) การสร้างสารสกัดจากน้ำใหม่ 4) การสร้างตัวทำละลายใหม่จากสารสกัดและการผลิตฟีนอลเชิงพาณิชย์

ตัวทำละลายต่างๆ (เบนซินเอสเทอร์น้ำมันดูดซับ ฯลฯ ) สามารถใช้สำหรับการบำบัดน้ำเสียจากโรงงานผลิตโค้ก แต่ที่แพร่หลายมากที่สุดคือเบนซินที่ได้จากถ่านหินโค้ก เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การกระจายของเบนซีนที่สัมพันธ์กับฟีนอลมีค่าน้อย (ประมาณ 2.2 ที่ 20 ° C) จึงมีการใช้เบนซีนในปริมาณมากและความเข้มข้นของฟีนอลในสารสกัดต่ำ ดังนั้นสำหรับการสร้างใหม่ของเบนซินจะไม่ใช้วิธีการกลั่น แต่ใช้วิธีการดูดซึมด้วยสารละลายด่าง (วิธีเบนซีน - ฟีโนเลต)

วิธีการทำให้บริสุทธิ์ด้วยเบนซีน - ฟีนอลมีขั้นตอนต่อไปนี้: 1) การกำจัดแร่ธาตุในน้ำโดยการตกตะกอนกรองและล้างด้วยเบนซินหมุนเวียน 2) การสกัดฟีนอลจากน้ำเสียด้วยเบนซิน 3) การทำให้เบนซีนบริสุทธิ์จากก๊าซกรดที่ละลายได้โดยการล้างด้วยสารละลายอัลคาไลน์ - ฟีโนเลต 4) การสกัดฟีนอลจากเบนซินด้วยสารละลายอัลคาไลน์ 5) การแยกเบนซีนที่ละลายน้ำออกจากน้ำเสีย de-phenolic สารละลายฟีนอลที่เกิดขึ้นหลังจากการระเหยเบื้องต้นจะถูกส่งไปแปรรูป

พืชโค้กบางชนิดใช้บิวทิลอะซิเตทฟีโนซอลวานน้ำมันถ่านหิน ฯลฯ เป็นสารสกัด

วิธีการสกัดเพื่อขจัดฟีนอลในน้ำเสียมีข้อดีคือประสิทธิภาพในการทำให้บริสุทธิ์สูงความสามารถในการสกัดฟีนอลที่ไม่ระเหยเป็นต้น

สรุป

ข้อได้เปรียบหลักของกระบวนการสกัดเมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการอื่น ๆ ในการแยกสารผสมของเหลว (การแก้ไขการระเหย ฯลฯ ) คืออุณหภูมิในการทำงานต่ำของกระบวนการซึ่งส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ (ห้อง) ปกติ ทำให้ไม่ต้องใช้ความร้อนในการระเหยของสารละลาย ในขณะเดียวกันการใช้ส่วนประกอบเพิ่มเติม - สารสกัดและความจำเป็นในการสร้างใหม่นำไปสู่ความซับซ้อนบางอย่างของการออกแบบฮาร์ดแวร์และต้นทุนของกระบวนการสกัดที่เพิ่มขึ้น

เมื่อสกัดสารระเหยการสกัดสามารถแข่งขันกับการแก้ไขได้สำเร็จในกรณีที่การแยกสารโดยการแก้ไขนั้นทำได้ยากและบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ (การแยกสารผสมที่ประกอบด้วยส่วนประกอบใกล้เดือดและสารผสมอะซีโอโทรปิก) หรือเกี่ยวข้องกับต้นทุนที่สูงเกินไป (การสกัดสิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายหรือมีค่า สารจากสารละลายเจือจางสูง)

การสกัดเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการแยกส่วนผสมของสารที่ไวต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นเช่นยาปฏิชีวนะซึ่งสามารถสลายตัวได้เมื่อแยกจากกันโดยการแก้ไขหรือการระเหย การใช้การสกัดมักช่วยให้คุณสามารถแทนที่กระบวนการต่างๆได้อย่างมีประสิทธิภาพเช่นการแยกสารที่มีความเดือดสูงโดยใช้สูญญากาศสูงเช่นการกลั่นโมเลกุลหรือการแยกสารผสมโดยการตกผลึกแบบเศษส่วน

การใช้การสกัดเพื่อแยกสารผสมของสารอนินทรีย์เมื่อใช้วิธีการแยกอื่นไม่ได้นั้นมีแนวโน้มมาก ปัจจุบันกระบวนการสกัดของเหลวถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในการแปรรูปเชื้อเพลิงนิวเคลียร์เพื่อให้ได้เซอร์โคเนียมแฮฟเนียมและโลหะหายากอื่น ๆ อีกมากมาย โลหะอโลหะและโลหะมีตระกูลที่มีความบริสุทธิ์สูงสามารถหาได้จากการสกัด

ในบางกรณีผลกระทบที่สำคัญจะเกิดขึ้นเมื่อการสกัดรวมกับกระบวนการแยกอื่น ๆ ตัวอย่างของกระบวนการรวมกันดังกล่าว ได้แก่ การแยกส่วนผสมของสารผสมที่เดือดต่ำและ azeotropic โดยใช้สารสกัดเข้มข้นความเข้มข้นเบื้องต้นของสารละลายเจือจางโดยการสกัดก่อนการระเหยและการแก้ไขซึ่งดำเนินการโดยใช้ความร้อนน้อยลง

บรรณานุกรม

1. ไอน์สไตน์ V.G. หลักสูตรทั่วไปของกระบวนการและอุปกรณ์ของเทคโนโลยีเคมี - M .: เคมี, 2545 - 1758 น.

Dytnersky Yu.I. กระบวนการและอุปกรณ์ของเทคโนโลยีเคมี ส่วนที่ 2. - M .: เคมี, 2545 - 368 หน้า

Zyulkovsky Z. การสกัดของเหลวในอุตสาหกรรมเคมี - ล.; Goskhimizdat, 1963 - 479 หน้า

Karpacheva S.M. , Zakharov E.I. เครื่องแยกพัลส์ - M .: Atomizdat, 1964 - 299 หน้า

Kasatkin A.G. กระบวนการและเครื่องมือพื้นฐานของเทคโนโลยีเคมี - ม.: เคมี 2516 - 750 หน้า

Leonov S.B. Hydrometallurgy. ตอนที่ 2. การแยกโลหะออกจากสารละลายและปัญหาสิ่งแวดล้อม - 2000 - 491 หน้า

Meretukov M.A. การสกัดของเหลวและกระบวนการดูดซับแลกเปลี่ยนไอออนในโลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก - ม.: โลหะวิทยา, 2521 - 120 หน้า.

Planovsky A.N. , Ramm V.M. กระบวนการและอุปกรณ์ของเทคโนโลยีเคมี - ม., สำนักพิมพ์เคมี, 2509 - 848 หน้า.

Proskuryakov V.A. Schmidt L.I. การบำบัดน้ำเสียในอุตสาหกรรมเคมี - L. Chemistry, 1977 - 464 หน้า.

ยาโกดิน G.A. , Kagan S.Z. พื้นฐานของการสกัดของเหลว - ม.: เคมี, 2524 - 400 หน้า

วัตถุประสงค์:การได้รับทักษะในการคำนวณกระบวนการและอุปกรณ์สำหรับการสกัดบำบัดน้ำเสีย

ส่วนเบื้องต้น

การสกัดคือการคัดแยกส่วนประกอบจากของเหลว (กลั่น) โดยใช้ตัวทำละลายของเหลว (สารสกัด) เฟสที่อุดมด้วยสารมลพิษเรียกว่าสารสกัดก่อนสัมผัสและสารสกัดหลังสัมผัส

เงื่อนไขประการหนึ่งสำหรับกระบวนการสกัดคือความไม่สามารถละลายได้ซึ่งกันและกันและความแตกต่างที่เพียงพอของความหนาแน่นของเฟส (การกลั่นและการสกัด)

การสกัดของเหลวประกอบด้วยการดำเนินการทางเทคโนโลยีหลายประการ:

การสัมผัสของเหลวที่จะทำความสะอาดด้วยสารสกัด

การถ่ายโอนส่วนประกอบจากเฟสหนึ่งไปยังอีกเฟสหนึ่ง

การแยกเฟส

การสร้างสารสกัดใหม่

เครื่องสกัดเป็นแนวนอนและแนวตั้งต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่องขั้นตอนเดียวและหลายขั้นตอนการไหลข้ามและการไหลย้อนกลับโดยมีการจ่ายพลังงานกล (สำหรับการสัมผัสเฟส) และไม่มีการจ่ายพลังงานกลเป็นต้น

เครื่องสกัดชนิดที่ง่ายที่สุดคือเสาพ่นแนวตั้งที่มีหน้าสัมผัสเฟสต่อเนื่อง (รูปที่ 2.1) น้ำเสียถูกป้อนเข้าไปในคอลัมน์ทรงกระบอกแนวตั้งกลวงจากด้านบนและสารสกัดจะถูกฉีดพ่น (ในรูปของหยด) จากด้านล่างโดยใช้สารช่วยกระจายตัวซึ่งมีความหนาแน่นน้อยกว่าของน้ำ การเคลื่อนที่แบบทวนกระแสของเฟสนั้นมาจากแรงโน้มถ่วงนั่นคือ ความแตกต่างของความหนาแน่นของเฟส (แรงขับ) หยดที่เกิดขึ้นจะไหลผ่านพื้นที่ใช้งานดึงสิ่งปนเปื้อนและรวบรวมในบ่อด้านบน

การกำจัดเฟสแสงออกจากโซนการตกตะกอนด้านบนไม่ก่อให้เกิดปัญหาของเหลวส่วนเกินจะถูกระบายออกทางท่อสาขา การถอนเฟสหนักต้องมีการปรับเป็นพิเศษมิฉะนั้นของเหลวทั้งหมดอาจหกจากด้านล่าง อุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดคือเรือฟลอเรนไทน์ซึ่งหลักการทำงานนั้นขึ้นอยู่กับการปรับสมดุลของคอลัมน์ของของเหลว (ภาชนะที่ใช้ในการสื่อสาร) ซึ่งจะถูกลบออกโดยกระแสของเฟสที่เบาและหนัก

ข้อกำหนดสำหรับสารสกัด:

ความสามารถในการละลายร่วมกันขั้นต่ำกับน้ำตาลทรายขาวบริสุทธิ์

หัวกะทิสูง

อัตราส่วนการกระจายสูงและความจุขนาดใหญ่

ความหนาแน่นแตกต่างกันอย่างเพียงพอเมื่อเทียบกับน้ำตาลทรายขาวบริสุทธิ์

ความพร้อมใช้งานต้นทุนต่ำง่ายต่อการสร้างใหม่

ปลอดสารพิษป้องกันการระเบิดมีฤทธิ์กัดกร่อนน้อยที่สุด

การสกัดจะได้ผลเมื่อมีสารอินทรีย์ละลายอยู่ในน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมซึ่งมีคุณค่าทางเทคนิคสูง ใช้กันอย่างแพร่หลายในการบำบัดน้ำเสียจากองค์กรเพื่อการบำบัดความร้อนของเชื้อเพลิงแข็ง (ถ่านหินหินดินดานพีท) ที่มีฟีนอลจำนวนมาก

วิธีการคำนวณ

1. ปัจจัยการสกัด:

โดยที่ C in และ C out คืออินพุตและเอาต์พุตที่ต้องการ (MPC) ของสารมลพิษในน้ำเสีย

2. อัตราการไหลตามปริมาตรของสารสกัด:

, ม. 3 / ชม., (2.2)

โดยที่ Q CB - ปริมาณการใช้น้ำเสีย m 3 / h;

m - ค่าสัมประสิทธิ์การกระจาย

3. ความเข้มข้นของสารสกัดในสารสกัด (ด้วยสารสกัดบริสุทธิ์ดั้งเดิม):

, มก. / ล. (2.3)

4. ระดับการสกัดที่ต้องการ:

. (2.4)

5. ภาพตัดขวางของอุปกรณ์:

, ม. 2, (2.5)

โดยที่ w คืออัตราการไหล m / s ในการคำนวณ w \u003d 0.02 m / s

6. เส้นผ่านศูนย์กลางของคอลัมน์:

, ม. (2.6)

7. ความสูงของคอลัมน์: H \u003d (5-7) D, m. (2.7)

8. ความสูงของเอาต์พุต TF (จากสมการของเรือสื่อสาร):

, ม., (2.8)

ที่ไหน และ - ความหนาแน่นของ LF และ TF (น้ำ) \u003d 1,000 กก. / ลบ.ม.

และ - ความสูง LF และ TF (รูปที่ 2.1) การที่
คุณสามารถตั้งค่า หรือ (เช่น, \u003d H / 7) และคำนวณความสูงของเอาต์พุต TF

ตารางที่ 2.1 - ข้อมูลเริ่มต้น (ตัวเลือก)

สถาบันการศึกษางบประมาณของรัฐบาลกลาง

การศึกษาระดับมืออาชีพที่สูงขึ้น

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีการเกษตรแห่งรัฐ Ryazan

ตั้งชื่อตาม P. A. Kostychev "

สาขา

"เทคโนโลยีการจัดเลี้ยงสาธารณะ"

ห้องปฏิบัติการหมายเลข 10

ในวินัย "กระบวนการและอุปกรณ์ในการผลิตอาหาร"

เครื่องสกัด

Ryazan - 2011

คำแนะนำที่เป็นระเบียบถูกกล่าวถึงในที่ประชุมของแผนก TOP protocol หมายเลข 1 "31" สิงหาคม 2554

หัวหน้าหน่วยงาน ___________ O.V. Cherkasov

ได้รับการอนุมัติจากสภา (คณะกรรมาธิการระเบียบวิธี) คณะเทคโนโลยี

"_____" _____________ 2554

ประธาน ____________ O.V. Platonov

วัตถุประสงค์ -การรวมความรู้ทางทฤษฎีในหัวข้อ "กระบวนการถ่ายโอนมวล" การศึกษาโครงสร้างและอุปกรณ์สำหรับกระบวนการสกัด

อันเป็นผลมาจากการทำงานในห้องปฏิบัติการ นักเรียนควรศึกษาการออกแบบและการทำงานของเครื่องสกัด

การก่อสร้างและการคำนวณของ EXTRACTORS

ประสิทธิภาพของการถ่ายโอนมวลในกระบวนการสกัดเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ของพื้นผิวการถ่ายเทมวลและแรงขับเคลื่อนเฉลี่ยของกระบวนการเพื่อเพิ่มพื้นที่ของพื้นผิวการถ่ายเทมวลในเครื่องสกัดของเหลวขั้นตอนหนึ่งจะถูกกระจายและกระจายในอีกขั้นในรูปของหยด กระบวนการถ่ายโอนมวลเกิดขึ้นระหว่างขั้นตอนการกระจายและระยะต่อเนื่อง ในการดำเนินกระบวนการด้วยแรงขับเคลื่อนที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในเครื่องสกัดการโต้ตอบของโฟลว์จะถูกจัดระเบียบภายใต้สภาวะที่ใกล้การกระจัดในอุดมคติ สิ่งนี้ทำได้โดยการดำเนินการในชั้นบาง ๆ ในเครื่องสกัดแบบแรงเหวี่ยงที่อัดแน่นโดยการแยกส่วนหรือใช้โรงงานสกัดแบบหลายขั้นตอน

ตัวแยกตามหลักการขององค์กรของกระบวนการมีการดำเนินการอย่างต่อเนื่องและเป็นระยะ

ขึ้นอยู่กับวิธีการสัมผัสเฟสตัวแยกสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: ขั้นตอนหรือส่วนหน้าสัมผัสที่แตกต่างและการตกตะกอนการผสม

ตัวแยกขั้นตอน (ส่วน)ประกอบด้วยส่วนที่แยกจากกันซึ่งการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นในขั้นตอนจะเกิดขึ้นทันที ในบางกรณีแต่ละส่วนจะเข้าใกล้สนามความเข้มข้นไปยังเครื่องผสมที่เหมาะสมที่สุด ตัวแยกซึ่งประกอบด้วยหลายส่วนดังกล่าวเข้าใกล้อุปกรณ์แทนที่ในอุดมคติตามสนามความเข้มข้น

ความจำเป็นในการแยกเฟสหลังจากการสกัดแต่ละส่วนในกรณีของอิมัลชันที่แยกออกได้ไม่ดีอาจทำให้ขนาดของเครื่องสกัดเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ตัวแยกหน้าสัมผัสที่แตกต่างกันให้การติดต่ออย่างต่อเนื่องระหว่างเฟสและการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องอย่างราบรื่นของความเข้มข้นในเฟส เนื่องจากการผสมเฟสตามยาวในเครื่องมือดังกล่าวอาจทำให้แรงขับเคลื่อนเฉลี่ยลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ Plug-Flow

ต้องใช้พลังงานในการกระจายเฟสของเหลว ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของพลังงานที่ใช้ไปเครื่องสกัดสามารถอยู่ได้โดยไม่ต้องจ่ายพลังงานจากภายนอกและมีแหล่งจ่าย พลังงานภายนอกสามารถนำเข้าสู่ขั้นตอนการโต้ตอบได้โดยอุปกรณ์กวนเครื่องสั่นและพัลเซชั่นตัวอย่างเช่นในเครื่องสกัดแบบสั่นในรูปแบบของแรงเหวี่ยงในเครื่องสกัดแบบแรงเหวี่ยงพลังงานจลน์ของเจ็ทในเครื่องฉีดและตัวแยกเครื่องเป่า

การผสมและการแยกกากประกอบด้วยหลายขั้นตอนซึ่งแต่ละขั้นตอนมีเครื่องผสมและตัวคั่น ในเครื่องผสมเนื่องจากการจัดหาพลังงานภายนอกหนึ่งในเฟสของเหลวจะถูกกระจายไปพร้อมกับการก่อตัวของเฟสการกระจายซึ่งกระจายไปในอีกเฟสต่อเนื่อง เฟสที่กระจายอาจจะเบาหรือหนัก

ในตัวคั่นซึ่งเป็นไม้ตายและในการติดตั้งสมัยใหม่ - ตัวคั่นอิมัลชันจะถูกแยกออกเป็นราฟฟิเนทและสารสกัด แผนภาพของเครื่องสกัดการผสมและการตกตะกอนที่ง่ายที่สุดแสดงในรูปที่ หนึ่ง.

1 - เครื่องสกัด: 2 - ตัวคั่น

รูปที่ 1 - โรงงานสกัดผสมและตกตะกอน

ด้วยการเชื่อมต่อส่วนผสมและการตกตะกอนหลายส่วนทำให้เกิดโรงสกัดที่มีรูปแบบต่างกัน

รูปแบบที่กำหนดเนื่องจากข้อเสียโดยธรรมชาติหลายประการ ได้แก่ ความยุ่งยากพื้นที่การผลิตขนาดใหญ่การใช้โลหะและพลังงานสูงถูกแทนที่ด้วยการออกแบบขั้นสูงมากขึ้น

ตัวแยกถาด(รูปที่ 2) เป็นอุปกรณ์คอลัมน์ที่มีถาดตะแกรงหลายแบบพร้อมกับอุปกรณ์ล้น ปฏิกิริยาระหว่างเฟสเกิดขึ้นในกระแสไฟฟ้าไขว้ในแต่ละจาน เฟสที่กระจาย (เบาหรือหนัก) ผ่านรูในถาดและแตกออกเป็นหยด เฟสต่อเนื่องเคลื่อนไปตามแผ่นจากล้นไปล้น หยดบนถาดจะรวมตัวกันและก่อตัวเป็นชั้นของเหลวต่อเนื่องเหนือถาด (ของเหลวหนัก) หรือด้านล่างถาด (ของเหลวเบา) ชั้นสำรองจะแบ่งส่วนของเครื่องสกัดที่มีความสูงและมีการสำรองสำหรับการกระจายของเหลวผ่านรูของถาด การแบ่งส่วนของเครื่องสกัดจะช่วยลดการผสมกลับของเฟสและเพิ่มแรงขับเคลื่อนโดยเฉลี่ยของกระบวนการ

1 - ตัวถังทรงกระบอก 2 - อุปกรณ์ล้น 3 - แผ่นพรุน

รูปที่ 2 - ตัวแยกดิสก์

ความเร็วของเฟสการกระจายในรูของถาดถูกกำหนดจากเงื่อนไขในการสร้างระบบเจ็ท ความเร็ววิกฤตที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนจากโหมดน้ำหยดเป็นโหมดเจ็ทขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของรู:

ในการใช้งานเครื่องสกัดในโหมดเจ็ตที่เสถียรความเร็วจะเพิ่มขึ้นประมาณ 20% เมื่อเทียบกับขั้นวิกฤต

เครื่องแยกดิสก์แบบหมุน(รูปที่ 3) หมายถึงเครื่องสกัดด้วยการกวนเฟสเชิงกล เป็นอุปกรณ์หลายส่วนแนวตั้งในตัวถังทรงกระบอกซึ่งมีการติดตั้งโรเตอร์ที่มีดิสก์แนวนอนกลมตามแกน แผ่นดิสก์จะหมุนในระนาบกลางของส่วนแยกและคั่นด้วยแผ่นกั้นแบบวงแหวนซึ่งจะป้องกันการไหลผสมตามยาวและเพิ่มแรงขับเคลื่อนของกระบวนการ เมื่อโรเตอร์หมุนดิสก์จะสร้างกระแสตามแนวแกนของเฟสต่อเนื่องที่ส่งจากแกนโรเตอร์ไปยังผนังของตัวแยก เมื่อไปถึงผนังของเหลวจะเคลื่อนที่ตามขึ้นและลงในช่องว่างที่ล้อมรอบด้วยพาร์ติชันวงแหวน สะท้อนจากวงแหวนกั้นของเหลวจะเปลี่ยนทิศทางและเคลื่อนที่ไปยังแกนของเครื่องสกัด นี่คือการไหลของ toroidal ของเฟสต่อเนื่องที่เกิดขึ้น มีโซนการตกตะกอนในส่วนบนและส่วนล่างของเครื่องสกัด หยดเฟสแสง - สารสกัดเลื่อนขึ้นและรวมตัวกันในโซนการตกตะกอนด้านบน สำหรับการแยกเฟสที่ดีขึ้นโซนตกตะกอนจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าโซนผสมเล็กน้อย

1, 5 - โซนการตั้งถิ่นฐาน 2 - ร่างกาย; 3 - พาร์ทิชันวงแหวน 4 - โรเตอร์

รูปที่ 3 - ตัวแยกดิสก์แบบหมุน

ในการออกแบบอื่น ๆ เครื่องผสมกังหันแบบเปิดจะอยู่บนโรเตอร์ที่อยู่ตรงกลางของแต่ละส่วน การแบ่งพาร์ติชันทำได้ด้วยแผ่นกั้นแหวน ในเครื่องสกัดดังกล่าวโซนการผสมและการแยกจะสลับกัน

แทนที่จะเป็นพาร์ติชันวงแหวนโซนการผสมสามารถแยกออกได้ด้วยชั้นของการบรรจุตัวอย่างเช่นแหวน Raschig ซึ่งส่วนผสมด้านบนจะแยกออกเป็นของเหลวที่มีน้ำหนักเบาและมีน้ำหนักมาก ในรูป 4 แสดงเครื่องสกัดด้วยเครื่องกวนกังหันและโซนการตกตะกอนที่เต็มไปด้วยวงแหวน Raschig

ข้อดีของเครื่องสกัดที่อธิบายไว้คือระบอบการปกครองของอุทกพลศาสตร์ที่มีประสิทธิภาพซึ่งกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลและพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างกัน การแบ่งปริมาตรของปฏิกิริยาออกเป็นส่วน ๆ ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของแรงผลักดันโดยเฉลี่ยให้เป็นค่าที่ใกล้เคียงกับค่าสำหรับอุปกรณ์การไหลของปลั๊ก ความสามารถในการควบคุมความเร็วของโรเตอร์ซึ่งช่วยให้คุณเปลี่ยนผลผลิตและประสิทธิภาพของเครื่องสกัด

1 - โรเตอร์; 2 - ชั้นบรรจุ 3 - เครื่องผสมกังหัน

รูปที่ 4 - ชิ้นส่วนของเครื่องสกัดแบบโรตารี่

ตัวแยกการสั่นสะเทือนและพัลส์อนุญาตให้เพิ่มความเข้มของการถ่ายเทมวลและใช้คุณสมบัติเชิงบวกของเครื่องสกัดแรงโน้มถ่วง (การออกแบบที่เรียบง่ายต้นทุนต่ำต้นทุนการดำเนินงานต่ำ)

การเคลื่อนที่แบบสั่นของของเหลวสามารถสื่อสารได้โดยพัลเซเตอร์ที่ติดตั้งภายนอกเครื่องสกัดหรือโดยใช้บล็อกแบบลูกสูบเคลื่อนที่ของถาดตะแกรงซึ่งติดตั้งอยู่บนแกนร่วมที่เคลื่อนย้ายได้ ในกรณีแรกเครื่องสกัดเรียกว่าการเต้นเป็นจังหวะ (รูปที่ 5) และในกรณีที่สองเรียกว่าการสั่นสะเทือน

กลไกการกระจายแกนประกอบด้วยแผ่นดิสก์ที่หมุนในร่างกายคงที่ ดิสก์และตัวถังมีหน้าต่างสองบานสำหรับเชื่อมต่อห้องพัลเซชันกับระบบอัดอากาศและสำหรับสื่อสารห้องกับบรรยากาศ เมื่อช่องอัดอากาศบนแผ่นดิสก์และตัวถังตรงกันของเหลวในห้องพัลเซชันจะอยู่ภายใต้ความดันส่วนเกิน เนื่องจากความดันลดลงของเหลวจึงได้รับการเคลื่อนที่แบบแปล เมื่อห้องพัลเซชันสื่อสารกับชั้นบรรยากาศเมื่อช่องระบายความดันบนจานหมุนและตัวเรือนตรงกันแรงดันจะถูกปล่อยออกและของเหลวจะเคลื่อนที่กลับ ด้วยการปรับความเร็วในการหมุนของแผ่นดิสก์คุณสามารถเปลี่ยนความถี่ของการสั่นของของเหลวในเครื่องสกัด แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนถูกกำหนดโดยความดันอากาศอัด ความถี่ของการสั่นสะเทือนมักอยู่ระหว่าง 30 ถึง 250 ครั้งต่อนาทีและแอมพลิจูดอยู่ที่ 2 ... .25 มม.

1 - ร่างกายคงที่; 2 - จานหมุน 3 - หน้าต่างสำหรับเชื่อมต่อกับระบบอัดอากาศ 4 - หน้าต่างสำหรับสื่อสารกับบรรยากาศ 5 - ห้องเต้น

รูปที่ 5 - ตัวแยกพัลส์

ขึ้นอยู่กับผลคูณของแอมพลิจูดและความถี่การสั่นเครื่องสกัดแบบพัลเซชันสามารถทำงานในโหมดการผสม - ตกตะกอนและอิมัลชัน

ในโหมดการผสม - ตกตะกอนในรอบการเต้นของจังหวะหนึ่งเฟสแสงซึ่งเคลื่อนที่จากด้านล่างไปยังแผ่นรองพื้นจะกระจายอยู่บนเพลตและรวมตัวกันในช่องว่างระหว่างเพลท เฟสหนักเคลื่อนเข้าหากันผ่านชั้นของของเหลวเบา โหมดนี้มีลักษณะเป็นระยะเวลาสั้น ๆ ของการสัมผัสเฟสและพื้นที่ของพื้นผิวระหว่างเฟส ด้วยการเพิ่มขึ้นของผลคูณของแอมพลิจูดและความถี่ในการสั่นขนาดของหยดจะลดลงและระบบการทำให้เป็นอิมัลชันเกิดขึ้นซึ่งมีลักษณะเป็นหยดเล็ก ๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณเท่ากันโดยเติมปริมาตรระหว่างจานทั้งหมดของเครื่องสกัด

ขนาดของรูในถาดของเครื่องสกัดคือ 3 ... 5 มม. พื้นที่ของรูทั้งหมดเท่ากับ 20 ... 25% ของพื้นที่หน้าตัดของคอลัมน์ ระยะห่างระหว่างแผ่นคือ 50 มม.

การกระจายและการกระจายตัวที่ดีขึ้นทำได้ด้วยถาดปากสี่เหลี่ยมและใบพัดใบพัด

ในเครื่องสกัดแบบสั่นการสั่นสะเทือนของชุดประกอบแผ่นจะเกิดขึ้นที่ความถี่สูงกว่าและแอมพลิจูดที่ต่ำกว่าการเต้นของของเหลวในเครื่องสกัดแบบพัลส์ การใช้พลังงานสำหรับการสั่นสะเทือนของชุดถาดนั้นน้อยกว่าในเครื่องสกัดแบบพัลซิ่งสำหรับการเคลื่อนย้ายคอลัมน์ของเหลวทั้งหมด

ข้อได้เปรียบของเครื่องสกัดแบบพัลซิ่งและการสั่นสะเทือนคือการถ่ายเทมวลที่มีประสิทธิภาพซึ่งทำได้โดยการเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลแรงขับเคลื่อนเฉลี่ยของกระบวนการและพื้นผิวสัมผัสเฟสที่พัฒนาขึ้น HETS ในเครื่องสกัดดังกล่าวต่ำกว่าเครื่องแยกตะแกรงดิสก์ 5 ... 6 เท่า

โหลดที่เฉพาะเจาะจงสูงเกินโหลดที่อนุญาตในตัวแยกดิสก์แบบหมุน

ประสิทธิภาพสูงในการถ่ายเทมวลช่วยลดปริมาณการใช้โลหะของอุปกรณ์สกัดได้อย่างมากซึ่งทำให้ต้นทุนเงินทุนลดลง

ในขณะเดียวกันเครื่องสกัดแบบพัลส์และการสั่นสะเทือนต้องการฐานรากที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งสามารถทนต่อแรงไดนามิกที่สำคัญ ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการสำหรับเครื่องสกัดเหล่านี้สูงกว่าเครื่องแยกถาดทั่วไปเล็กน้อย

ใน เครื่องสกัดแบบแรงเหวี่ยง(รูปที่ 6) การสกัดจะดำเนินการโดยมีการสัมผัสอย่างต่อเนื่องของเฟสที่เคลื่อนที่ในกระแสทวนกระแสโดยมีเวลาโต้ตอบต่ำสุด

ในตัวเครื่องประกอบด้วยปลอกสองอัน: บนและล่างมีเพลาที่มีโรเตอร์ยึดอยู่ เพลากลวงที่ปลายทั้งสองด้านและทำตามแบบ "ท่อในท่อ" และในส่วนกลางเป็นชิ้นเดียวพร้อมช่องสำหรับระบายของเหลวเบา เพลาร่วมกับโรเตอร์หมุนด้วยความถี่ประมาณ 4500 นาที -1

สารละลายและสารสกัดที่ผ่านการประมวลผลเข้าสู่เครื่องสกัดจากปลายด้านตรงข้ามของเพลากลวงดังแสดงในรูปที่ 6. ของเหลวเบาถูกจ่ายจากปลายไดรฟ์และของเหลวหนักจะถูกจ่ายจากปลายอีกด้านหนึ่งของเพลา เพลาถูกปิดผนึกด้วยแมวน้ำกลคู่ ของเหลวที่ผ่านกระบวนการสกัดทำหน้าที่เป็นของเหลวปิดผนึก

ภายในโรเตอร์มีวงแหวนตัว V ศูนย์กลางอยู่ โรเตอร์มีช่องสำหรับทางเดินของของเหลวเบาและหนัก ของเหลวที่มีน้ำหนักมากจะเข้าสู่บรรจุภัณฑ์ของโรเตอร์ที่อยู่ตรงกลางในขณะที่ของเหลวเบาจะเข้าสู่ส่วนต่อพ่วงของโรเตอร์ เมื่อโรเตอร์หมุนพร้อมกับแหวนแพ็คของเหลวที่มีน้ำหนักมากภายใต้การกระทำของแรงเหวี่ยงจะพุ่งไปที่ขอบด้านนอกของโรเตอร์และของเหลวที่เบาจะเคลื่อนไปทางเพลาของโรเตอร์ ดังนั้นของเหลวจึงถูกติดต่อในการไหลทวนกระแส เนื่องจากการกระจายตัวของของเหลวเป็นหยดหลาย ๆ หยดและการรวมตัวกันของหยดทำให้ได้ประสิทธิภาพในการสกัดที่สูง

หลังจากแยกส่วนผสมด้านนอกของเหลวจะถูกระบายออกทางช่องในโรเตอร์ไปยังเพลากลวง: ของเหลวหนักจะถูกระบายออกจากด้านไดรฟ์และของเหลวเบาจะถูกระบายออกจากปลายด้านตรงข้ามของเพลาจากด้านข้างของช่องของไหลที่มีน้ำหนักมาก

การผกผันของเฟสเกิดขึ้นภายในโรเตอร์ หากในส่วนต่อพ่วงของโรเตอร์เฟสที่กระจายของของเหลวเบาทำปฏิกิริยากับเฟสต่อเนื่องของของเหลวหนักจากนั้นในโซนที่อยู่ติดกับแกนโรเตอร์ในทางกลับกันเฟสที่กระจายของของเหลวหนักจะสัมผัสกับเฟสต่อเนื่องของของเหลวเบา

1 - ตัวแยก; 2 - แหวน V; 3 - โรเตอร์; 4 - ท่อสำหรับจ่ายของเหลวเบา: 5 - ท่อสำหรับระบายของเหลวเบา 6 - ท่อสำหรับจ่ายของเหลวหนัก: 7 ช่องสำหรับป้อนของเหลวหนัก

รูปที่ 6 - Extractor "Podbilnyak"

มีวาล์วตรวจสอบอยู่บนท่อจ่ายของเหลวเบาเพื่อปรับตำแหน่งของขอบเขตของสองเฟสในแนวรัศมี ด้วยการเปลี่ยนความดันในการทำงานของของเหลวเบาด้วยเช็ควาล์วทำให้ได้อัตราส่วนที่ต้องการของปริมาตรของของเหลวเบาและของเหลวหนักที่ยังคงอยู่ในโรเตอร์ของเครื่องสกัด

ประสิทธิภาพการสกัดสามารถตั้งค่าได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของของเหลวที่ผ่านกระบวนการโดยการเปลี่ยนปริมาตรของของเหลวหนักและเบาที่เก็บไว้ในโรเตอร์

ด้วยการเพิ่มความเร็วของโรเตอร์ประสิทธิภาพการสกัดและประสิทธิภาพของเครื่องสกัดที่เพิ่มขึ้น "น้ำท่วม" จะถูกกำจัดออกและประสิทธิภาพการแยกของส่วนผสมที่เพิ่มขึ้น

เครื่องสกัดแบบแรงเหวี่ยงมีขนาดกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพสูง คุณลักษณะที่โดดเด่นของพวกเขาคือการเร่งกระบวนการผสมและการแยกเฟสอย่างมีนัยสำคัญในด้านแรงเหวี่ยง เวลาพักของเฟสในตัวแยกดังกล่าวขึ้นอยู่กับการออกแบบมีตั้งแต่หลายวินาทีถึงหลายสิบวินาที

ในเครื่องสกัดแบบแรงเหวี่ยงของเหลวที่มีความแตกต่างของความหนาแน่นต่ำและโมดูลัสของสารสกัดต่ำสามารถดำเนินการได้

ใน โรงงานสกัดต่อเนื่อง(รูปที่ 7) อุปกรณ์หลัก ได้แก่ ตัวแยกภาชนะบรรจุสำหรับสารละลายเริ่มต้นสารสกัดสารสกัดและสารสกัด สารละลายดั้งเดิมจะถูกป้อนที่ด้านบนของเครื่องสกัดจากภาชนะ 3 ปั๊ม 2. จากตู้คอนเทนเนอร์ 4 ปั๊ม 1 สารสกัด (ของเหลวเบา) จะถูกป้อนที่ด้านล่างของเครื่องสกัด

การแลกเปลี่ยนมวลในเครื่องสกัดเกิดขึ้นในกระแสน้ำ: สารสกัดจะผ่านถาดจากล่างขึ้นบนและสารละลายเดิมจะเคลื่อนไปทาง เป็นผลให้สารสกัดออกมาจากส่วนบนของเครื่องสกัดและ raffinate ออกมาจากส่วนล่างซึ่งจะถูกรวบรวมในภาชนะที่เหมาะสม

1,2 - ปั๊ม; 3, 4, 6, 7 - ความจุ: 5 - เครื่องสกัด

รูปที่ 7 - โครงการของโรงงานสกัดแบบต่อเนื่อง