İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, genç bilim adamları size minnettar olacaklar.

Yayınlanan http://www.allbest.ru/

Yayınlanan http://www.allbest.ru/

bir parti çıkarıcının tasarım hesaplaması

ısı eşanjörü çıkarıcı arayüzü

Aspiratördeki buhar basıncı P \u003d 8 kgf / m2

Ceket içindeki buhar basıncı P 1 \u003d 1 kgf / m2

Aspiratörün iç çapı D h \u003d 650 mm

Kılıfın iç çapı D \u003d 750 mm

Gövdenin silindirik kısmının uzunluğu L \u003d 100 mm

Cıvata montaj dairesi çapı D b \u003d 850 mm

Koninin açılma açısı 2b \u003d 120 0

Üst kapak çapı d \u003d 40 mm

Buhar girişi için branşman borusunun çapı d 1 \u003d 90 mm

Çıkış için branşman borusunun çapı d 2 \u003d 38 mm

Ekstre edilen maddenin sıcaklığı t \u003d 70 0 C

Ürün: Pancar şekeri ekstraksiyonu

Zorunlu grafik materyal:

Çıkarıcı kroki

Giriş

Katılardan madde çıkarma süreci oldukça karmaşıktır. Bazı durumlarda, faydalı maddeler çözünmüş durumda değildir ve çözücü katıların gözeneklerine nüfuz eder, ekstrakte edilen bileşenleri çözer ve daha sonra ekstraksiyon sıvısının kütlesine geçer. Bitkisel hammaddelerin dokusundaki özütlenen bileşenlerin durumuna bakılmaksızın, özütleme işlemi esas olarak katı bir parçacık içinde moleküler difüzyon ve yüzeyinde kütle transferi ile karakterize edilir, bileşenlerin her birinin kantitatif olarak hesaba katılması gerekir. Ekstraksiyon cihazlarında kütle transfer katsayısı, prosesin belirli teknolojik koşulları altında bu cihazların tasarım özelliklerinden büyük ölçüde etkilenir. Gıda endüstrisinde, katılardan yararlı bileşenlerin çıkarılması için, çeşitli sürekli ve periyodik eylem tasarımlarına sahip ekstraktörler yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu çalışmada, gıda sanayinde kullanılan bir kesikli ekstraktör tasarımı hesaplanmıştır. Mukavemet hesaplamasına özellikle dikkat edilir.

1. Tasarlanan aparatın amacı ve kapsamı

Ekstraktörler (ekstraksiyon aparatı), faydalı maddeleri bitki (veya organik) hammaddelerinden bir ekstraksiyon çözücüye maruz bırakarak çıkarmak için kullanılır.

Özütleyici olarak su, çeşitli sulu çözeltiler veya diğer sıvılar kullanılabilir.

Rezerv tanklar için ısı cihazları - aspiratörler kullanılması tavsiye edilir (Şekil 1). Cihaz, üst kapaktan kaynatma ile yüklenir, ürün alt nozuldan çıkarılır.

Et suyunun sıcaklığını 90-95 ° C seviyesinde tutmak için buhar ceketine sıcak su verilir. Sıcaklık kontrolü, et suyunu kurutma için besleyen ürün boru hattına monte edilmiş uzak bir termometre ile gerçekleştirilir.

Şekil 1 - Sıvı et suyu için yedek kaplar.

Benzer bir aparatın teknik özellikleri - çıkarıcı:

Bir yedek tankın varlığına rağmen, asitlik arttıkça, ürünün bozulmasına neden olan sıvı kaynaşmaların, özellikle yulaf ezmesinin büyük miktarlarda biriktirilmesi önerilmez. Teknolojik işlem aşamalarında yulaf suyunun asitliğindeki artış, aşağıdaki göstergelerle (° T cinsinden) karakterize edilir: pişirildikten sonra - 7.2, sürtünme makinesinden çıkarken - 8.1, homojenleştiriciden sonra - 9.0, toplayıcılardan çıkarken kurutmadan önce - 11, 7.

AGROMASH fabrikasında üretilen ünitelerin örneğini kullanarak benzer ekstraktör tasarımlarını ele alalım.

Toplu çıkarıcı

Kap çıkarıcı (Şekil 2), sızdırmaz bir dikey silindirik aparattır. Orijinal bitki (veya organik) hammaddeler özel torbalara veya ağlara yerleştirilir.

Ekstrakte edici solüsyonun sirkülasyonu bir pompa (veya hidrodinamik jeneratör) kullanılarak gerçekleştirilir. Çözeltinin aparattan alınması, özel bir yuva tipi giriş cihazı kullanılarak gerçekleştirilir ve tedarik, özel bir püskürtücü kullanılarak gerçekleştirilir.

Şekil 2 - Hidrodinamik karıştırmalı tank-çıkarıcı

Teknik Özellikler

Toplam hacim, l 650

Elektrik motor gücü pompa, kW 1.1

Karıştırıcılı parti çıkarıcı

Kap çıkarıcı (Şekil 3), kapalı kapakları, mekanik kaldırmalı bir kaldırma kapağı ve iç ızgaraları olan bir kaptır. Ekstraksiyon çözeltisinin sirkülasyonu, özel tasarımlı bir karıştırıcı kullanılarak gerçekleştirilir. Tüm sektörlerde etkin bir şekilde kullanılmaktadır.

Özellikler *

Toplam hacim, l 650 *

Karıştırıcı tahrik motor gücü, kW 5

Şekil 3 - Karıştırıcılı parti çıkarıcı

Düzeltme kolonlu ve geri akış kondansatörlü ekstraktör

Ekstraksiyon işlemi, ham maddenin yüklendiği aparatın ekstraksiyon odasında (Şekil 4) gerçekleşir. Bir buhar ceketi ile ısıtılan buharlaştırma odasından çıkan özütleyici buharlar, uçucu fraksiyonların geri akış yoğunlaştırıcısına girdiği ve yoğunlaştığı damıtma sütununa girer.

Özellikler *

Toplam hacim, l 1700

Şekil 4 - Düzeltme kolonu ve geri akış kondansatörlü ekstraktör

İlk aparatın ve birimlerinin tasarımı için ısıya dayanıklı, ısıya dayanıklı ve korozyona dayanıklı çelik 12X18H10T'yi seçtim, çünkü bu ünite için en uygun olanıdır. Bu tür malzemeden yapılan yapısal birimler, agresif kimyasal ortamlarda güvenilir kullanımın yanı sıra ağır yüklere dayanabilir. 300 ruble kg başına yaprak fiyatıyla.

2. Isı eşanjörlerinin ana yapısal elemanlarının hesaplanması

2.1 Dahili aşırı basınç ile yüklenmiş düz gövdelerin hesaplanması

Silindirik kabukların hesaplanması

Silindirik kabukların tasarım şemaları Şekil 5'te gösterilmektedir.

Şekil 5 - Dışbükey veya konik tabanlı düz silindirik kabuklar: a - flanşlı tabanlı kabuk; b - flanşsız tabanlı kabuk

Silindirik kabukların hesaplanan duvar kalınlığı aşağıdaki formülü izler

p, tasarım basıncıdır, MPa

D - iç çap, m.

Yönetici duvar kalınlığı

2.2 Konik kabukların hesaplanması

İç fazla basınçla yüklenmiş düz bir konik kabuğun tasarım duvar kalınlığı aşağıdaki formülle belirlenir.

koninin tabanındaki iç çap nerede, m

- koninin tepesindeki açının yarısı (bkz. Şekil 5)

Yönetici duvar kalınlığı

Dış kabuğun duvar kalınlığı ile iç çap arasındaki oran için tasarım formüllerinin uygulanabilirliği koşulu

2.3 Dışbükey bir örtünün hesaplanması

İç basınçla yüklü eliptik bir kapağın tasarım duvar kalınlığı

Kapağın üst kısmındaki eğrilik yarıçapı

nerede - eliptik kapaklar için

Kapak duvar kalınlığı

Duvar kalınlığının çapa oranı için tasarım formüllerinin uygulanabilirliği koşulu

2.4 Harici basınçla yüklü kabukların, kafaların ve kapakların hesaplanması

Dış basınçla yüklü silindirik bir kabuğun hesaplanması

1) Bitişik elemanın uzunluğunu hesaba katarak silindirik kabuğun tahmini uzunluğunu belirleyin.

Kabuğun tahmini uzunluğunu veya bitişik elemanın uzunluğunu belirlerken formülle belirlenmelidir.

mm

- flanşsız konik tabanlar için.

2) Yardımcı katsayıları belirleyin

kabuk stabilite marjı nerede (çalışma koşulları altında \u003d 2.4)

3) Yaklaşık duvar kalınlığını belirleyin

Katsayı, Ek A'da verilen nomograma göre alınmalıdır.

4) Mukavemet durumundan izin verilen basıncı belirleyin

5) Esnek aralık dahilinde stabilite koşulundan izin verilen basıncı belirleyin

nerede

6) İzin verilen harici basınç

7) Durumu kontrol edin

2.5 Dış basınçla yüklenmiş düz konik kabuklar

1) Duvar kalınlığının Bölüm 2.1'de hesaplanan değer olduğu varsayılır. madde 3. ... Duvar kalınlığının ön tespitinde l ve D yerine değerleri alıyoruz

nerede D 1 - koninin üstündeki iç çap, mm

2) Mukavemet durumundan izin verilen basıncı belirleyin:

3) Esneklik içindeki stabilite koşulundan izin verilen basıncı belirleyin:

B 1 katsayısının değeri formülle belirlenir

4) İzin verilen dış basınç formülle belirlenir

5) Stabilite durumunu kontrol edin

3 Ceketin vücut ile eşleşmelerinin hesaplanması

Isı transferinin gömlek yüzeyi, U şeklinde bir ceket şeklinde yapılır (bkz. Şekil 7). Bu durumda, ceket ve gövdenin eşleşmesi (bağlantısı) bir halka kullanılarak gerçekleştirilir.

Ceket için tasarım basıncı p 2'dir ve kap için tasarım basıncı, p 1\u003e 0 ise p 1'dir.

a) b)

Şekil 7 - U şeklinde ceketli tekneler

a) - bir koni kullanarak konjugasyon ile; b) - bir halka kullanarak konjugasyon ile

3.3 Bir halka kullanarak ceketin kap gövdesi ile eşleştirilmesi

Şekil 8 - Gömleğin bir halka kullanılarak vücuda bağlanması

Ceket duvarının ortasından damar duvarının dış tarafına kadar olan mesafeyi belirleyin

1) Halkanın yüksekliğini belirleyin

p 2 ceketteki buhar basıncıdır, MPa)

[y] 2 - MPa tasarım sıcaklığında ceket duvarının malzemesi için izin verilen gerilim

2) Çiftleşme sırasında kap ile halka arasındaki kaynağın boyutunu belirleyin

\u003d 178 MPa

3) Kaynağın hesaplanan mukavemet faktörlerini belirleyin

4) Halkanın parametrelerini belirleyin

- göreli halka boyutu

- bağıl basınç

- halkanın geometrik parametresi

c P0 - çiftleşme halkasındaki radyal kaynağın mukavemet faktörü

b 0 - halka genişliği

5) Bağıl yükleme momentini belirleyin

a, aşağıdaki formüle göre eksenel kuvvet katsayısıdır:

burada d 1, kabın tabanı ile ceketin çiftleşmesinin çevresinin çapıdır (Şekil 9). Kabın tabanı ile ceketin çiftleşme çevresinin çapı koşulu karşılamalıdır.

Şekil 9 - Gömleğin alt ile eşleştirilmesi

6) Hazne duvarındaki bağıl reaktif momentin belirlenmesi

p 2\u003e p 1\u003e 0, sonra formüle p 1 \u003d 0 koyarız

7) Gömleğin duvarındaki bağıl reaktif momenti belirleyin

dan beri

8) Halkanın hazne duvarı ile birleşim yerindeki bağıl reaktif momentin belirlenmesi

9) Cekette izin verilen aşırı basıncın belirlenmesi formülle belirlenir

10) Yüzük yüksekliğinin değerini netleştiriyoruz

Öz ağırlık yükü.

Kendi kendine ağırlık, halkada eksenel kuvvete neden olur

geminin kendi ağırlığı ve içeriği, destekler ceketin üzerinde bulunur.

U şeklindeki cekette eksenel kuvvet ve aşırı basıncın birleşik hareketinden taşıma kapasitesinin kontrol edilmesi aşağıdaki formüle göre yapılmalıdır:

Flanş bağlantı hesabı

Bağlantının tasarım parametrelerinin belirlenmesi

1) Kalınlık S 0 \u003d 8 mm flanş manşonu tasarımına bağlı olarak (flanş tipi - serbest), S 0\u003e S koşulunu sağlayacak şekilde alınır S 0 \u003d 8 mm

Şekil 10 - Tasarım şeması

Gevşek flanş manşonlarda yükseklik h:

Serbest halkanın iç çapı D alınır

2) Çap D b cıvatalı flanş çemberi:

u 1, somun ve kabuk arasındaki standart boşluktur (u 1 \u003d 8 mm);

d 6 \u003d 20 mm, cıvatanın dış çapıdır;

D s, serbest halkanın iç çapıdır.

3) Flanşın dış çapı:

burada a, flanşın çapı boyunca somunları yerleştirmek için yapıcı bir katkı maddesidir.

4) Contanın dış çapı, koşul dikkate alınarak seçilir

D s1, bileziğin dış çapıdır ()

5) Ortalama conta çapı

b, aralayıcının genişliğidir

6) Bağlantının sıkılığını sağlamak için gerekli cıvata sayısını belirleyin:

nerede t w - basınca bağlı olarak seçilen cıvataların önerilen aralığı (P p \u003d 0,6 -1,0 MPa t w \u003d (4,0 20) d b)

7) Flanşın yüksekliği (kalınlığı) yaklaşık olarak:

l f \u003d 0.48, Şekil 1'den alınan katsayıdır. on bir

S eq - flanş manşonunun eşdeğer kalınlığı

Şekil 11 - Düz (1) ve alın kaynaklı (2) flanşlarda l f katsayısını belirleme grafiği.

â 1, Şekil 1'den belirlenen katsayıdır. 12

Şekil 12 - 1'deki katsayıyı belirleme grafiği

Flanş bağlantısının sıkılığının hesaplanması:

1) Montaj sırasında - F b1 ve çalışma koşullarında - F b2 bağlantı noktalarındaki yükleri belirleyin (bkz. Şekil 8)

Şekil 8 - Çalışma koşulları altında flanş üzerindeki yüklerin hareketinin şeması

2) İç basınç kuvvetlerinden kaynaklanan

3) Şerit reaksiyonu

burada b 0, şeridin etkin genişliğidir, m (b'de< 15 мм b 0 = b = 15 мм);

k pr - contanın malzemesine ve tasarımına bağlı olarak katsayı

4) Sıcaklık deformasyonlarından kaynaklanan kuvveti belirleyin

burada b f, b b, b c - sırasıyla, flanş, cıvata ve serbest halka malzemesinin doğrusal genişleme katsayıları;

t f, t b, t c - sırasıyla flanşın, cıvataların, serbest halkanın sıcaklığı;

y b, y p, y f, y c - sırasıyla, formüllerle belirlenen cıvataların, contaların, flanşların, serbest halkanın uyumluluğu:

e b, cıvata malzemesinin esneklik modülüdür

f b - dişin iç çapı üzerindeki cıvatanın tahmini kesit alanı;

l b - cıvatanın tahmini uzunluğu.

l bo, formülle belirlenen cıvata başı ve somunun yatak yüzeyleri arasındaki mesafedir

h p, standart bir contanın yüksekliğidir;

d \u003d d b - cıvata deliği çapı

Conta uyumluluğu

burada k p \u003d 0.09, kauçuk contanın sıkıştırma oranıdır;

E p - conta malzemesinin elastisite modülü

Flanş uyumu

e, flanş malzemesinin esneklik modülü N / m2'dir;

v, l f - boyutsuz parametreler.

nerede w 1 w 2 - formüllerle belirlenen katsayılar:

Ücretsiz Yüzük Uyumu

ec, flanş malzemesinin elastikiyet modülü N / m2'dir;

h c - serbest halkanın yüksekliği, m (h c \u003d h f).

5) Aynı tasarıma sahip flanşları birleştirirken bir flanş bağlantısının sertlik katsayısı:

6) İç basınç uygulamadan önce montaj koşullarında cıvata yükü:

burada: F - dış eksenel çekme (+) veya sıkıştırma (-) kuvvet (F \u003d 0 - bizim durumumuzda);

M - dış bükülme momenti (M \u003d 0);

[y] y20 - cıvata malzemesi için 20'de izin verilen gerilim? C, N / m2

P pr, contanın minimum sıkıştırma basıncı olan MPa'dır.

7) Çalışma koşullarında cıvata yükü:

8) Azaltılmış eğilme momenti:

9) Cıvataların mukavemet koşullarının kontrol edilmesi

10) Metalik olmayan contaların mukavemet durumunu kontrol ediyoruz:

nerede,

11) S 0 boyutu ile sınırlanan bölümdeki maksimum gerilim

burada y 1, S x, MPa boyutuyla sınırlandırılan flanş bölümündeki maksimum gerilmedir,

f f - S 1 / S 0'a bağlı olarak monogram (Ek B) tarafından belirlenen boyutsuz parametre

T f - boyutsuz parametre, aşağıdaki formüle göre buluyoruz:

12) İç basınçtan dolayı manşondaki gerilme:

Teğetsel

Meridional

13) Flanşın S 0 boyutuyla sınırlandırılan bölümü için kuvvet kuvvetini kontrol ediyoruz:

burada [y] 0, bağlantı noktalarının yükleme sayısı 2 · 103 olduğunda alınan, bölümdeki flanş için izin verilen gerilmedir.

14) Serbest halka için güç durumunu kontrol ediyoruz:

durumdan belirlenen azaltılmış eğilme momenti nerede:

sırasıyla 20 ° C ve tasarım sıcaklığında serbest halka malzemesi için İzin Verilen gerilim.

15) Serbest halkanın dönüş açısına göre belirlenen sızdırmazlık durumunu kontrol ederiz:

halkanın izin verilen dönüş açısı nerede

4 Desteklerin seçimi ve hesaplanması

1) Aparatın ağırlığını hesaba katarak GOST 26296-84'e göre kaynaklı destekleri önceden seçin (bkz. Şekil 14). Aparatın ağırlığı, aparat içindeki ürünün ağırlığı dikkate alınarak parçaların, montaj birimlerinin ağırlıklarının toplamı ile belirlenir. Destek ayağı 1-10000 GOST 26296-84

Şekil 14 - Kaynaklı destek ayağı

2) Aşağıdaki formüle göre yük omuzunu belirleyin (bkz.Şek. 15):

3) Bir desteğe etki eden yükü formülle hesaplıyoruz

4) Aparatın ve desteğin parametrelerinin oranını belirleyin:

5) İç basıncın etkisinden voltajı belirleyin

6) Ana yüklerden kaynaklanan maksimum membran gerilimi ve destek reaksiyonu formülle belirlenir.

7) Destek reaksiyonundan kaynaklanan maksimum eğilme gerilimi aşağıdaki formülle belirlenir:

Şekil 15 - Yük omzunun belirlenmesi için şema

8) Mukavemet durumunu kontrol edin

Kesikleri güçlendirmek

Üst kapak borusu için delik

Tek deliklerin takviyesinin mukavemet hesabı aşağıdaki sırayla gerçekleştirilir:

eliptik bir kapak için Н \u003d 0.25 D

Ekseni deliğin ortasındaki yüzeye normal ile çakışan dairesel bir enine kesite sahip bir nozul varlığında kabuk, geçiş veya alt duvarındaki deliğin hesaplanan çapını veya dairesel olarak belirleyin. nozulsuz delik, formül ile belirlenir

Geminin alt kısmındaki branşman borusu için delik

1) Ek donatı gerektirmeyen tek bir deliğin tasarım çapını belirleyin, fazla damar duvar kalınlığı varlığında formülle hesaplanır.

s, güçlendirilecek kabuğun duvar kalınlığıdır;

s p - Güçlendirilecek kabuğun tasarım et kalınlığı,

D p - güçlendirilmiş elemanların hesaplanan çapları:

konik taban için

Hem iç hem de dış basınçla yüklenen nozulun tasarım duvar kalınlığı formül ile belirlenir.

Seçilen donatı tipine bağlı olarak hesaplanan çapları belirleyin.

Duruma göre kontrol ediliyor

2) Takviyenin hesaplanan ve yürütme boyutlarını belirleyin

Şekil 16 - Flanşlı deliklerin güçlendirilmesi

l 1\u003e l 1 r.

Donatı bölgesinin l yürütme genişliği l\u003e l P koşulunu sağlamalıdır.

3) Tek delikleri güçlendirmek için durumu kontrol ediyoruz

Hazne ceketinin giriş borusu için delik

1) Ek donatı gerektirmeyen tek bir deliğin tasarım çapını belirleyin, fazla damar duvar kalınlığı varlığında formülle hesaplanır.

s, güçlendirilecek kabuğun duvar kalınlığıdır;

s p - Güçlendirilecek kabuğun tasarım et kalınlığı,

D p - güçlendirilmiş elemanların hesaplanan çapları:

silindirik kabuk için

Hem iç hem de dış basınçla yüklenen nozulun tasarım duvar kalınlığı formül ile belirlenir.

2) Seçilen donatı tipine bağlı olarak hesaplanan çapları belirleyin.

Bir flanşın varlığında, ekseni deliğin merkezindeki kabuk yüzeyinin normaliyle çakışan dairesel enine kesite sahip bir nozul için tasarım deliği çapı

Duruma göre kontrol ediliyor

Koşul yerine getirilmedi, deliği güçlendiriyoruz.

3) Donatının tahmini ve operasyonel boyutlarını belirleyin

Deliğin güçlendirilmesine katılan ve hesaplamada dikkate alınan yuvarlak bağlantı elemanının dış ve iç parçalarının tahmini uzunluğu (Şekil 16) aşağıdaki formülle belirlenir:

Bağlantı parçalarının çalışma uzunlukları l 1, l 2 koşulu karşılamalıdır

l 1\u003e l 1 r.

Kabuklarda, geçişlerde ve diplerde donatı bölgesinin genişliği formülle belirlenir.

Kabuk duvarındaki takviye bölgesinin tahmini genişliği, bir flanş mevcudiyetinde şokun yakınında geçiş veya taban

Donatı bölgesinin l yürütme genişliği l\u003e l P koşulunu sağlamalıdır.

Şokun dış kısmı için izin verilen gerilim oranları:

Hesaplanan çap, formülle belirlenir

4) Tek deliklerin güçlendirilmesi durumunu kontrol ediyoruz

Hazne ceketinin çıkış borusu için delik

1) Ek donatı gerektirmeyen tek bir deliğin tasarım çapını belirleyin, fazla damar duvar kalınlığı varlığında formülle hesaplanır.

s, güçlendirilecek kabuğun duvar kalınlığıdır;

s p - Güçlendirilecek kabuğun tasarım et kalınlığı,

D p - güçlendirilmiş elemanların hesaplanan çapları:

konik taban için

Hem iç hem de dış basınçla yüklenen nozulun tasarım duvar kalınlığı formül ile belirlenir.

2) Seçilen donatı tipine bağlı olarak hesaplanan çapları belirleyin.

Bir flanşın varlığında, ekseni deliğin merkezindeki kabuk yüzeyinin normaliyle çakışan dairesel enine kesite sahip bir nozul için tasarım deliği çapı

Tek bir deliğin hesaplanan çapının koşulu karşılayıp karşılamadığını duruma göre kontrol ederiz, bu durumda deliklerin takviyesi için daha fazla hesaplamaya gerek yoktur.

3. İş sağlığı ve güvenliği ile sıhhi ve hijyenik gereklilikler

Rusya'da, işgücü koruma gerekliliklerine uygunluk üzerindeki devlet kontrolü ve denetimi, Rusya Federasyonu Sağlık ve Sosyal Kalkınma Bakanlığı'na bağlı federal iş müfettişliği ve federal yürütme makamları (yetkileri dahilinde) tarafından yürütülmektedir.

Federal Çalışma Müfettişliği, iş korumasına ilişkin mevzuatın, tüm normların ve kuralların uygulanmasını izler. Rusya Federasyonu Sağlık Bakanlığı organları tarafından yürütülen devlet sıhhi ve epidemiyolojik denetimi, işletmelerin sıhhi ve hijyenik ve sıhhi ve antiepidemiyolojik normlara ve kurallara uygunluğunu kontrol eder. Rusya Federasyonu Yakıt ve Enerji Bakanlığı bünyesindeki Devlet Enerji Denetimi, elektrik tesisatlarının doğru tasarımını ve çalışmasını kontrol eder. Devlet yangın denetimi, binaların ve tesislerin tasarımı ve işletilmesinde yangın güvenliği gerekliliklerine uyumu izler. İşgücü koruma gerekliliklerini ihlal etmekten, toplu sözleşmeler ve sözleşmelerde, iş sözleşmelerinde (sözleşmelerde) öngörülen işçi koruma yükümlülüklerini yerine getirmeme veya devlet temsilcilerinin faaliyetlerini engellemekten ve işgücü koruma gerekliliklerine uyumu kontrol etmekten suçlu kişiler ve ayrıca kamu denetim organları, Rusya Federasyonu mevzuatına göre disiplin, idari, hukuki ve cezai sorumluluktur.

Aşağıdaki disiplin cezası türleri vardır:

- Açıklama;

- Bir kınama;

- Uygun gerekçelerle işten çıkarılma.

Uzatma gereksinimlerinin ihlali için idari cezalar idari para cezası ve diskalifiye içerir. İşgücü koruma gerekliliklerinin ihlali için cezai sorumluluk, aşağıdaki ceza türlerini sağlar:

- iyi;

- belirli pozisyonlarda kalma ve belirli faaliyetlerde bulunma hakkından yoksun bırakma;

- ıslah emek;

- belirli bir süre hapis cezası.

Güvenlik mühendisliği

1. Üretim ekipmanı, hem bağımsız kullanım durumunda hem de teknolojik komplekslerin bir parçası olarak kurulum (sökme), devreye alma ve çalıştırma sırasında operasyonel dokümantasyon tarafından sağlanan gereksinimlere (koşullar, kurallar) tabi olarak çalışanların güvenliğini sağlamalıdır .

Not. Operasyon genellikle amaçlanan kullanımı, bakımı ve onarımı, nakliye ve depolamayı içerir.

2. Üretim ekipmanının tasarım güvenliği aşağıdakiler tarafından sağlanır:

1) operasyon ve tasarım çözümlerinin ilkelerinin seçimi, enerji kaynakları ve enerji taşıyıcılarının özellikleri, çalışma süreçlerinin parametreleri, kontrol sistemi ve unsurları;

2) ekipmanın çalışması sırasında tüketilen ve biriken enerjinin en aza indirilmesi;

3) yapıların üretimi için bileşenlerin ve malzemelerin yanı sıra operasyon sırasında kullanılanların seçimi;

4) üretim süreçlerinin seçimi;

5) tasarıma dahil edilen işçiler için koruyucu ekipman kullanımı ve ayrıca tehlikeli (yangın ve patlama tehlikesi dahil) durumların oluşması konusunda uyaran bilgi araçları *;

* Tehlikeli durum - meydana gelmesi, işçi (işçiler) üzerinde tehlikeli ve zararlı üretim faktörlerinin etkisine neden olabilecek bir durum.

6) yapının ve unsurlarının güvenilirliği (arızaları tehlikeli durumların yaratılmasına yol açabilecek bireysel kontrol sistemleri, koruma araçları ve bilgilerin kopyalanması dahil);

7) mekanizasyon araçlarının kullanımı, uzaktan kumanda ve izleme otomasyonu (çalışma süreçlerinin parametrelerinin otomatik olarak düzenlenmesi dahil);

8) tasarımın bir parçası olmayan koruyucu ekipmanı kullanma yeteneği;

9) ergonomik gereksinimlere uygunluk;

10) çalışanlar üzerindeki fiziksel ve nöropsikiyatrik stresin sınırlandırılması.

3. Belirli grupların, türlerin, modellerin (markaların) üretim ekipmanı için güvenlik gereksinimleri, aşağıdakiler dikkate alınarak bu standardın gereklilikleri temelinde belirlenir:

1) amaç, performans ve çalışma koşullarının özellikleri;

2) benzer ekipmanın çalıştırılması sırasında meydana gelen tehlikeli durumların (yangın ve patlama tehlikesi dahil) analizinin yanı sıra test sonuçları;

3) tehlikeli ve zararlı üretim faktörlerinin izin verilebilir değerlerini belirleyen standartların gereklilikleri;

4) araştırma ve geliştirme çalışmalarının yanı sıra, en iyi dünya analoglarında güvenliği sağlamanın araç ve yöntemlerinin analizi;

5) üretim ekipmanının benzer grupları, türleri, modelleri (markaları) için uluslararası ve bölgesel standartlar ve diğer belgeler tarafından belirlenen güvenlik gereksinimleri;

6) yeni oluşturulan veya modernize edilen ekipmanda tehlikeli durumların olası oluşumunu tahmin etmek.

Teknolojik kompleksin güvenlik gereksinimleri, kompleksi oluşturan üretim ekipmanı birimlerinin ortak çalışmasının neden olduğu olası tehlikeleri de hesaba katmalıdır.

4. Her teknolojik kompleks ve bağımsız olarak kullanılan üretim ekipmanı, kurulum (sökme), devreye alma ve çalıştırma sırasında tehlikeli durumların ortaya çıkmasını önleyen gereksinimleri (kuralları) içeren operasyonel dokümantasyonla tamamlanmalıdır. Güvenlik açısından operasyonel dokümantasyon içeriği için genel gereklilikler ekte verilmiştir.

5. Tüketici operasyonel dokümantasyonda belirlenen gereksinimleri karşılıyorsa, üretim ekipmanı tüm çalışma süresi boyunca güvenlik gerekliliklerini karşılamalıdır.

6. İşletme sırasında üretim ekipmanı, standartlar ve sıhhi normlar tarafından belirlenen izin verilebilir değerlerden daha yüksek miktarlarda zararlı madde ve zararlı mikroorganizma emisyonları ile çevreyi kirletmemelidir.

SONUÇ

Bu kurs projesi, bir çıkarıcının tasarımı ve seçimi için bir hesaplama ve grafik çalışmaları kompleksidir. Tasarlanan ısı eşanjörü, gerekli işlemlerin belirtilen parametreler ile gerçekleştirilmesine olanak sağlar.

Ekstraktörün çalışmasını analiz ettikten sonra, montaj birimlerinin tasarım ilkelerini analiz ettim. Gıda üretimi için makine ve aparat tasarlamanın temellerini daha iyi anlamama yardımcı olan ana noktaları buldum. Tasarım ve hesaplama çalışmaları sırasında (yapısal hesaplama, hidrolik hesaplama, mukavemet hesabı), yapısal birimler seçildi, mekanik güvenilirlik, ekonomik olarak gerekçelendirilmiş seçim (malzeme, uzunluk, vb.) Ve aparatın yapıcı mükemmelliği doğrulandı. Bu faktörler, endüstriyel bir ortamda ekipmanın son derece verimli ve sorunsuz çalışması için temeldir. Projem, uzmanlığımla ilgili yeni disiplinlerde ustalaşırken pratikte güvenle uygulayacağım tasarımla ilgili disiplinlerin pekiştirilmesinin temelini oluşturuyor.

REFERANS LİSTESİ

1. Sokolov V.I. Gıda üretimi için makine ve aparatların hesaplanması ve tasarımının temelleri. - M .: Makine Mühendisliği, 1983. - 447 s.

2. Kharlamov S.V. ve hesaplanması üzerine atölye çalışması. gıda üretimi için makine ve aparatların tasarımı: bir ders kitabı. - L .: Agropromizdat, 1991.

3. Kononyuk L.V., Basanko V.A. Gıda üretim ekipmanı tasarımcısının el kitabı. - K .: Teknik, 1981.

4. Ostrikov AN, Abramov OV, Gıda üretimi için makine ve aparatların hesaplanması ve tasarımı. Üniversiteler için ders kitabı. - SPb .: GIORD, 2003.

5. Kurochkin A.A., Zimnyakov V.V. İşleme endüstrileri için makine ve cihazların hesaplanması ve tasarımının temelleri. - M: Kolos, 2006.

6. GOST 14249-89 Gemiler ve cihazlar. Normlar ve mukavemet hesaplama yöntemleri

7. GOST 24755-89 Gemiler ve cihazlar. Güçlendirme deliklerinin gücünü hesaplamak için normlar ve yöntemler

8. GOST 25867-83 Gemiler ve cihazlar. Ceketli gemiler. Normlar ve mukavemet hesaplama yöntemleri

9. GOST 12.2.003-91 İş güvenliği standartları sistemi. İmalat ekipmanı. Genel güvenlik gereksinimleri

Ek A

Dış basınç altında çalışan silindirik kabukların esnekliği içindeki kararlılığı hesaplamak için nomogram

Ek B

F katsayısını belirlemek için grafik

Allbest.ru'da yayınlandı

...

Benzer belgeler

Manuel ve yerçekimi tahliyeli toplu santrifüjler. Hareket halindeyken soyuculu otomatik parti tipi santrifüjler. Ataletsel deşarjlı sürekli santrifüjler. Radyal presleme ile boru üretimi.

dönem ödevi, 12/07/2014 eklendi


Bir toplu filtrenin ortalama performansının, bir toplu filtre santrifüjünün ortalama performansının hesaplanması. Standartlaştırılmış bir sütunun seçimi. Kafes (göçme) plakalı bir kolonun hidrolik hesabı.

test, 01/29/2015 eklendi


Yakıt ve elektrikli fırınlarda ısı transferinin hesaplanması. Kesikli ve metodolojik fırınlarda ısıtma "ince" ürünlerin hesaplanması. Periyodik etkiye sahip elektrikli konveksiyon fırınlarında uzun ürünleri ısıtmanın özü ve özellikleri.

dönem ödevi, 06/08/2010 eklendi


Betonarme ürünlerin harman odalarındaki işlenmesinin otomatik kontrolü, işlevsel kaymanın tanımı. Sıkıştırma cihazının, otomatik potansiyometrenin ölçüm devresinin ve elektronik otomatik köprünün devresinin hesaplanması.

dönem ödevi, 10/25/2009 eklendi


Santrifüj sınıflandırması. En popüler toplu santrifüj türleri: sarkaç, üstten, çamurun bıçakla boşaltılmasıyla yatay ve vidalı boşaltma ile çökelme. Şekeri titreşimli bir konveyöre yüklemenin teknolojik süreci.

özet, eklendi 04/03/2013


Kurutma odasında nem-ısıl işlemlerin seçimi ve hesaplanması. İstif girişinde kurutucu ajan parametrelerinin belirlenmesi. Kurutma için ısı tüketiminin hesaplanması. Kurutma odasını işe hazırlama. Yükleme ve boşaltma işleri. Kurutma atölyesi düzeni, işgücü koruması.

28.05.2013 tarihinde dönem ödevi eklendi


Bir karşı akım çıkarıcısının otomatik kontrolü ve regülasyonu için cihazların ve cihazların temellendirilmesi. Isı eşanjöründe, debimetrede, sıcaklık sensöründe, regülatörlerde, seviye göstergesinde basınç sensörü seçimi. Seçilen ölçüm cihazları için özellikler.

dönem ödevi, 03/06/2011 eklendi


Margarin ve yemeklik yağlar için pişirme teknolojisi. Bir parti karıştırıcısının çalışma döngüsünün hesaplanması. Yüklenen hammaddelerin kütlesinin belirlenmesi. Emülsiyonu ısıtmak için su tüketiminin hesaplanması. Her bir tahrik dişlisi için kinematik elemanların hesaplanması.

dönem ödevi, 16/12/2014 eklendi


Elektronik tablo işlemcisi Excel'in elektronik tablolarında kameranın aerodinamik hesaplamasının organizasyonunun analizi. Gerekli fan kafasının, elektrik motor gücünün belirlenmesi. Bir parti haznesindeki kerestenin kurutma işleminin optimizasyonu.

dönem ödevi eklendi 06/07/2012


Hamur yarı mamul ürünlerini karıştırmak için ekipmanla tanışma. A2-KhTZ-B harmanlama makinesinin 330 litre kapasiteli bir haddeleme haznesine sahip çalışma prensibinin ayrıntılı gelişimi. ve temel özelliklerinin hesaplanması. Yeni teknolojilerin oluşturulması.

Giriş

Sıvı-sıvı sistemde ekstraksiyon. Temel kavramlar ve göstergeler

Ekstraksiyonda kullanılan organik çözücüler

Ekstraksiyon sırasında kimyasal ve kütle transferi işlemleri

Temel ekstraksiyon yöntemleri

Modern ekstraksiyon ekipmanları

Hesaplanan kısım

Giderlerin temizlenmesi

Sonuç

Referans listesi

Giriş

Geniş anlamda özütleme, seçici olarak hareket eden çözücüler kullanılarak çözeltilerden veya katılardan bir veya daha fazla bileşenin özütlenmesi işlemlerini ifade eder. Bu nedenle, prensip olarak, ekstraksiyon katı-sıvı sistemlerde (örneğin, cevherlerden siyanür çözeltileri ile altının çıkarılması) veya sıvı-sıvı içinde gerçekleştirilebilir. Hidrometalurjide, ekstraksiyon veya ekstraksiyon, genellikle bir çözücü içinde çözülmüş bir maddenin birinciyle karışmayan başka bir çözücü kullanılarak özütlenmesinden oluşan bir sıvı özütleme işlemi olarak anlaşılır. Sulu bir metal içeren kimyasal reaktif çözeltisi ve bir organik sıvı, bu tür iki sıvı ortam olarak kullanılır.

Sıvı karışımların ayrılması için diğer işlemlere kıyasla ekstraksiyon işleminin ana avantajları şunlardır:

düşük çalışma sıcaklığı (işlem genellikle oda sıcaklığında gerçekleştirilir);

iki temas fazı arasında yüksek oranda kütle transferi (organik fazın sulu bir çözelti içinde emülsifiye edilmesi sırasında çok geniş temas alanı nedeniyle);

özütleme maddelerinin yüksek seçiciliği, ilgili, ayrılması zor elemanların ayrılmasına izin verir;

iki fazın ayrılma kolaylığı (farklı yoğunluklara sahip karışmayan sıvılar);

yüksek oranda seyreltik çözeltilerden metalleri çıkarma yeteneği;

ortaya çıkan metalin derinlemesine temizlenmesi;

tüketilen reaktiflerin yeniden üretilme olasılığı;

sürecin tam mekanizasyon ve otomasyon olasılığı.

Bu koşullar, modern hidrometalurjide ekstraksiyon işlemlerinin yaygın kullanımını belirler.

Sıvı-sıvı sistemde ekstraksiyon. Temel kavramlar ve göstergeler

Aşağıdaki çıkarma terminolojisi benimsenmiştir. İlk durumda sürece dahil olan iki çözücü (sulu ve organik) "ilk çözelti" ve "özütleyici" olarak adlandırılır. Temas anında (özütleme sırasında) "sulu" ve "organik" fazlar olarak adlandırılırlar ve özütlemeden sonra (çökeltme ve ayırma) - "rafine etme" ve "özütleme".

Ekstraksiyon süreci aşağıdaki aşamalardan oluşur:

ilk çözelti ve özütleyicinin hazırlanması (Şekil 1, a);

bu çözeltilerin organik ve sulu fazların emülsifikasyonu ile temas ettirilmesi (Şekil 1, b, c);

bu aşamaların yerleştirilmesi ve katmanlara ayrılması (görsel olarak açıkça görülebilir) (Şekil 1, d);

rafinat ve ekstraktın ayrılması (Şekil 1, e).

Şekil 1. Sıvı ekstraksiyonu için proses akış diyagramı. 1 - ilk çözüm; 2 - özütleyici; 3 - rafine etmek; 4 - ayıklayın.

Metaller, geri kazanılabilir element (özüt) ile doyurulmuş özütleyiciden, özütün organik fazdan metallerin ters transferi için uygun koşullar yaratan bazı kimyasal reaktiflerin sulu bir çözeltisiyle işlenmesinden oluşan reekstraksiyon yöntemiyle çıkarılır. sulu faz. Şerit ekstraksiyon işleminin akış diyagramı, ekstraksiyon adımlarına benzer. Bu durumda, organik fazdan bir maddeyi ekstrakte etmek için kullanılan reaktife, reekstraktant ve ortaya çıkan ürüne reextractant denir. Sonuç olarak, özütleyici ve öz, organik fazdır ve yeniden özütleyici ve yeniden özüt, suludur. Hemen hemen her zaman, yeniden ekstraksiyondan sonra, ekstraktant orijinal durumuna geri döndürülür, bu nedenle buna rejenere ekstraktant denir.

Bu nedenle, ekstraksiyon ve sıyırma sırasında, işlem ilerledikçe aşağıdaki ürün tanımları uygulanır:

Çıkarma:

ekstraktant ® organik faz ® ekstresi

stock solution ® sulu faz ® raffinate

Yeniden çıkarma:

ekstrakte ® organik faz ® rejenere özütleyici

re-extractant ® su fazı ® yeniden ekstrakte edin.

"Ekstraksiyon - yeniden ekstraksiyon" döngüsünün son ürünü yine sulu bir solüsyondur - yeniden ekstrakte edilir. Ancak yeniden ekstraksiyonun bir sonucu olarak elde edilen sulu çözelti, ilkinden farklıdır, çünkü çok az miktarda safsızlık içermemekte veya ihtiva etmekte, değerli bileşenin ayrılması çözeltiden özütlemesinin ana zorluğunu oluşturmaktadır. Bu durumda, orijinal çözümün aksine, yeniden ekstre genellikle metalle zenginleştirilir.

Ekstraksiyonda kullanılan organik çözücüler

Ekstraktant olarak organik bileşikler kullanılır.

İdeal bir özütleyici aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır:

yeterince seçici olun (yani, yalnızca ilgilendiğimiz bileşenleri metallerin toplamını içeren sulu çözeltilerden seçici olarak çıkarın);

yüksek bir ekstraksiyon kabiliyetine sahip (hacminin bir birimi içinde önemli miktarda ekstrakte edilebilir bileşeni absorbe etme);

organik fazdan metalin ekstraksiyonu ile ekstraktantın oldukça kolay bir şekilde gerçekleştirilebilir bir rejenerasyonunu sağlamak;

işyerinde güvende olun (toksik olmayan, uçucu olmayan, yanıcı olmayan);

depolama sırasında veya asitler ve alkalilerle temas halinde stabiliteyi korumak;

yeterince ucuz ol.

Böylesine ideal bir özütleyici bulmak neredeyse imkansızdır, bu nedenle genellikle bir uzlaşma sağlanır.

Ekstraksiyon ayırma mekanizmasında kütle transferinin önemli bir rol oynadığı dikkate alındığında, organik fazın ana fiziksel özelliklerinden biri viskozitedir. Viskozite özellikleri, fazlar arası sınırın enerjisi, ortam yoğunluğu bilgisi, sadece kütle transferi açısından değil, aynı zamanda faz dağılımı ve çökelme hızı açısından da ekstraksiyon işleminin kinetiğini değerlendirmek için son derece gereklidir. Dengelenmiş sıvı fazların. Bununla birlikte, organik özütleyiciler, oldukça yapışkan ortam olma eğilimindedir. Bu durumda, organik fazın viskozitesi, metal iyonlarıyla doygunluğundaki bir artışla keskin bir şekilde artar. Organik fazın viskozitesinde belirli bir sınırın üzerinde bir artış, ekstraksiyon sürecini önemli ölçüde yavaşlatabilir. Bu nedenle, özütleyicinin metallerle önemli bir doygunluğuna ulaşmak bazen pratik değildir. Ancak özütleyicinin olası doygunluğu sınırlı olsa bile, bazı durumlarda organik fazın viskozitesini yapay olarak azaltmak gerekir.

Ek olarak, ekstraksiyondan sonra iyi bir faz ayrımı için, bu fazların yoğunluklarında yeterli bir farka sahip olmak, yani ekstraktant sulu bir solüsyondan çok daha hafif olmalıdır. Bu nedenle, pratikte özütleyici nadiren saf haliyle kullanılır; viskozitesini ve yoğunluğunu azaltmak için genellikle ucuz bir organik çözücü ile seyreltilir. Bu yardımcı çözücü genellikle inerttir ve özütleme işlemine katılmaz. Böyle iki organik çözücüden oluşan bir sistemde, kimyasal ekstraksiyon reaksiyonlarına katılan organik bileşiğe ekstraksiyon reaktifi ve ekstraksiyon reaktifinin solventine seyreltici denir. Bütün organik çözelti bir özütleyicidir. Seyrelticinin sadece organik fazın viskozitesini ve yoğunluğunu azaltmak için değil, aynı zamanda ekstraksiyon reaksiyonu sırasında ortaya çıkan ürünleri çözmek için de kullanıldığına dikkat edilmelidir.

En yaygın kullanılan organik çözücü türleri şunlardır:

hidrokarbonlar ve bunların halojenlenmiş türevleri;

Hidrokarbonlar ve klor türevleri çoğunlukla ekstraksiyon reaktifleri için seyrelticiler olarak kullanılır. Hidrokarbonların uçuculuğu, yanıcılığı ve toksisitesi yüksek maddeler olması nedeniyle sadece sınırlı sayıda endüstriyel kullanıma uygundur. En yaygın kullanılan: benzen C6H6; toluen veya metilbenzen CH3C5H5; gazyağı; dizel yakıt; hekzan (C6H4), oktan (C 8H | 8), benzin. Hidrokarbonlardan elde edilen klor türevlerinden en yaygın kullanılanları karbon tetraklorür CCl 4, kloroform CHC1 3 ve diklorometan CH2Cl2'dir. Klor türevleri bazen inorganik bileşiklerin özütleyicileri olarak kullanılır (örneğin, CCl 4 veya CHCl3, GeCl4 ile özümlenir).

Oksijenli ekstraktantlar tuz oluşturucu gruplar içermeyen ve içeren bileşiklere bölünmüştür. Tuz oluşturucu gruplara sahip olmayan oksijen içeren organik çözücüler, halojenürlerin, nitratların, tiyosiyanatların ve diğer metal tuzlarının özütlenmesi için özütleyici olarak kullanılır. Bunlar arasında alkoller ROH, esterler ROR, esterler R-OCO-R, ketonlar R-COR, d-ketonlar RCOCH2 COR (burada R bir organik radikaldir). Ekstraksiyon, oksonyum tuzlarının oluşumunun mümkün olduğu kuvvetli asidik çözeltilerde veya düşük asitli çözeltilerde, ancak tuzlama maddelerinin varlığında başarılı bir şekilde ilerler. Alkoller, eterler, ketonlar kullanıldığında, örneğin şemaya göre bir solvat oluşumu not edilir: mROR + nМеСl 3 + pHCl \u003d mROR × nМеСl 3 × рHCl. Ayrıca, asitlik değeri bu sürecin seyrini güçlü bir şekilde etkiler.

Eterlerden dietil eter C 2 H 5 OS 2 H 5 ve bunun klor türevi en sık kullanılır - chlorex ClC 2 H 4 OS 2 H 4 Cl veya (C 2 H 4 Cl) 2 O. Chlorex son derece zayıftır. baz ve sadece çok güçlü asitleri çıkarır. Örneğin, değerli metal arıtma döngüsünde hidroklorik asit çözeltilerinden kloroaurik asidin ekstraksiyonunda kullanılır.

Alifatik (asiklik) alkollerden (ROH, burada R, CnH (2p + 1)), butil (C4H9OH), amil (C5H11 OH), izoamil, heksil (C6H13OH) kaprilik (C7H15OH), oktil (C8H17OH), nonil (C9H19 OH), bir C7 - C9 alkoller ve desil karışımı (CıoH2iOH) kullanılır. Asiklik alkollerden (moleküllerde halkalar içerir - üç veya daha fazla karbon atomlu halkalar), sikloheksanol C 11 H 11 OH en sık kullanılır. Aromatik alkollerden (moleküllerde döngüler içeren - benzen çekirdekleri), a-naftol kullanılır ve a, a '-naftoller .

Tuz oluşturan gruplarla (karboksilik asitler RCOOH) oksijen içeren organik çözücüler kullanıldığında, tuzların veya asido komplekslerinin değil, metal katyonlarının ekstraksiyonunun bir sonucu olarak suda çözünmeyen bileşikler - sabunlar - oluşur. Karboksilik asitler yapı olarak dimerize edilir .

Bu dimerizasyon, ekstraksiyon sırasında devam eder, yani organik tuz M (HR2) 2 oluşur. Karboksilik asitlerle ekstraksiyon, genellikle başlangıçtaki inorganik metal tuzunun hidrolizinin pH'ından 0.5 daha düşük bir pH'ta gerçekleştirilir. Örneğin kobalt hidrometalurjisinde kobalt içeren çözeltileri safsızlıklardan saflaştırmak için yağlı asitler CnH2n + 1 COOH kullanılarak benzer bir ekstraksiyon türü kullanılır.

veya doğrudan (RS bağı, organofosfor bileşikleri):

burada R bir alkil (CnN2n +), sikloalkil veya aril (tek değerlikli aromatik hidrokarbon kalıntısı) radikalidir.

En çok çalışılan, fosforik, fosfonik ve fosfinik asitlerin ara esterlerinin yanı sıra ikame edilmiş fosfin oksitlerinin ekstraksiyon kabiliyetidir. Tüm bu reaktiflerle ekstraksiyon, dizide artan fosforil oksijenin - P \u003d O'nun verici-alıcı yeteneği temelinde ilerler:

Sonuç olarak, bu bileşiklerin özütleme kapasitesi de aynı yönde artar. Ortalama fosforik asit esterleri arasında, bir özütleyici olarak en yaygın kullanılanı, radyoaktif metallerin hidrometalurjisinde (örneğin, nükleer yakıt üretiminde kullanılan tributil fosfat TBP'dir ((C 4 H 9 O) 3 PO). , özellikle uranil nitrat ekstraksiyonunda), nadir metallerin (niyobyum, tantal, zirkonyum, vb.) hidrometalurjisinde. Dialkilalkilfosfinatlar DAAP (R1P (O) (OR2) 2), skandiyumun hidroklorik asit, niyobyum, tantal ve diğer nadir toprak elementlerinden ekstraksiyonunda kullanılır.

Azot içeren özütleyicilerden ekstraksiyon amaçları için en yaygın olarak kullanılanlar, değişen derecelerde ikame aminlerdir (amonyak protonlarının organik bir radikal ile değiştirilmesiyle elde edilir): birincil, ikincil , üçüncül ve kuaterner amonyum bazları (PAO): R 4 NOH. Normal alkil radikalleri CnH2n + 1 (alkilaminler) ile birincil, ikincil ve üçüncül aminlerin birçok tuzu, sıvı hidrokarbonlarda sınırlı bir şekilde çözünür, aromatik olanlarda (\u003e 0.1 mol / l) daha iyidir.

Bakır, nikel ve kobaltın ekstraksiyonu için, genel formüle sahip a-hidroksim karışımları önerilmektedir, burada R ve R 'bir radikaldir; R "bir radikal veya bir hidrojen atomudur.

Kükürt içeren özütleyiciler. Kükürt atomunun oksijen atomuna kıyasla daha düşük elektron verme kabiliyeti nedeniyle, oksijenin karşılık gelen oksijen içeren organik bileşiklerde (eterler, alkoller, vb.) Kükürtle değiştirilmesi, ekstraksiyon özelliklerinde bir azalmaya neden olur. kükürt içeren organik bileşikler (tiyoeter R2; tioalkoller RSH; tiyoasitler; ditiyoasitler, vb.).

Bununla birlikte, tiyo bileşiklerinin bazikliğindeki bir azalma, kükürt içeren organik özütleyicilerin özellikle ilgi alanına giren bir sonucu olarak, özütlemede artan bir seçiciliğe yol açabilir. Organik sülfitler (tiyoeterler) oldukça etkili özütleyicilerdir. Örneğin, diizobutil sülfid (iC 4 H 9) 2 S, normal oksijen içeren dibutil eter (C 4 H 9) 2 O gibi, HFeCl 4 formundaki hidroklorik asit çözeltilerinden demir klorürü iyi bir şekilde çıkarır. ve uranyum tuzları, oksitler, bir asetik asit ortamı CH3COOH içinde karşılık gelen dialkil sülfitlerin hidrojen peroksit ile oksidasyonu ile elde edilen özütleyici dialkil sülfitler olarak test edildi. Hidrometalurjide pratik ilgi alanı, katyon değiştirme özütleyicileri olan sülfonik asitler R-S03H (veya) 'dir. Sülfonatlı hidrokarbonlar, 0.5 ila 10 g / l metal konsantrasyonuna sahip sulu çözeltilerden endüstriyel nikel ve kobalt ekstraksiyonu için tavsiye edilir.

Ekstraksiyon sırasında kimyasal ve kütle transfer süreçleri

Ekstraksiyon işleminde maddelerin ayrılması, iki karışmayan sıvı arasındaki dağılım farkına dayanmaktadır. En basit durumda, her iki aşamada da ekstrakte edilecek madde aynı formda olduğunda (sözde fiziksel dağılım), Nernst yasasını uygularız:

,

burada K d bir dağılım sabitidir. Dağılım sabiti Kd, sulu fazdaki özütlenebilir maddenin konsantrasyonuna bağlı değildir ve belirli bir sıcaklıkta sabit bir sabit temas fazı hacimlerinde (P: E) hem zengin hem de zayıf çözeltiler için sabit kalır. Bu nedenle, işlemin birkaç ardışık döngüsünde, keyfi olarak derin bir özütleme veya saflaştırma derecesi elde edilebilir.

Bununla birlikte, klasik formdaki dağıtım kanunu, çoğu gerçek ekstraksiyon sistemi için geçerli değildir, çünkü bir madde her iki fazda da bir çözücü ile etkileşime girebilir, ayrıca bir maddeyi çeşitli tipte bileşikler şeklinde çıkarmak da mümkündür, bu da bir değişikliktir. Ekstrakte edilmiş maddelerin etkisi altında fazların karşılıklı çözünürlüğü vb. Bu nedenle, bir maddenin dağılımını karakterize etmek için genellikle dağılım katsayısı kullanılır.

burada C x O ve C x B, sırasıyla organik ve sulu fazlardaki tüm bileşiklerde ekstrakte edilen maddenin toplam analitik konsantrasyonlarıdır.

Ekstraksiyon, metalin saf çözeltilerden çıkarılması için çok fazla yapılmadığından, değerli bir elementin safsızlıkların toplamını içeren çözeltilerden seçici olarak izole edilmesi için, ayırma faktörü olarak adlandırılan başka bir gösterge kullanılır:

.

Yani iki maddenin dağılım katsayılarının oranıdır. Ayırma koşulları için, D Me1 ¹ D Me 2 eşitsizliğine sahip olmak zorunludur. En iyi ayırma D Me1 \u003e\u003e D Me2 olduğunda gerçekleşir. Bu durumda, S birliğe ne kadar yakınsa, gerekli ekstraksiyon aşaması sayısı o kadar fazla olur. Ayırma faktörünün değerini hesaplarken, payda daha büyük bir dağıtım katsayısı D Me yerleştirmek gelenekseldir, bu nedenle her zaman S ³ 1.

Herhangi bir hidrometalurjik işlemde olduğu gibi, önemli bir ekstraksiyon göstergesi, metal geri kazanım miktarıdır (veya ekstraksiyon yüzdesi):

,

burada V 0 ve V B - sırasıyla organik fazın ve sulu çözeltinin hacmi. Dağılım katsayısı D ve çıkarma derecesi E birbiriyle ilişkili değerlerdir:

.

Çoğu zaman, metallerin sulu fazdan organik faza ekstraksiyonu üç şekilde gerçekleştirilir:

Katyon değişim ekstraksiyonu - iyot çözeltilerindeki metallerin katyonlar, organik asitler veya bunların tuzları şeklinde ekstraksiyonu. Ekstraksiyon mekanizması, ekstrakte edilmiş katyonun H + veya ekstraktantın başka bir katyonu ile değiştirilmesinden oluşur.

Anyon değişim ekstraksiyonu - sulu çözeltilerde metallerin anyonlar, organik bazların tuzları şeklinde ekstraksiyonu. Ekstraksiyon, metal içeren anyonun ekstraktantın anyonu ile değiştirilmesi nedeniyle gerçekleşir.

Ekstrakte edicinin bir molekülünün veya iyonunun doğrudan ekstrakte edilmiş metalin atomuna (iyonuna) koordinasyonu sonucunda ekstrakte edilebilir bir bileşiğin oluştuğu koordinasyon ekstraksiyonu, bunun sonucunda metal ve ekstraktant aynı kürede bulunur. çıkarılabilir kompleksin.

Koordinasyon veya karmaşık bileşikler, ligand adı verilen belirli sayıda iyon veya molekülle çevrili merkezi bir atom veya iyona sahip olanlardır.

Merkez atom veya iyon (kompleks yapıcı ajan) ile ligandlar arasındaki kimyasal (koordinasyon) bağların sayısına koordinasyon numarası denir. Koordinasyon bağları genellikle bir verici-alıcı karaktere sahiptir, yani verici atom, alıcı atoma bağlanan yalnız (serbest) bir elektron çiftine sahip olduğunda oluşurlar. Örneğin karmaşık bir iyon (NH 4) + oluştururken:

,

nH3 molekülünde yalnız bir elektron çifti bulunan nitrojen bir verici, bir hidrojen iyonu ise bir alıcıdır.

Ligandlar, inorganik asitlerin, organik asitlerin ve nötr moleküllerin (örneğin H20) anyonlarıdır ve kompleks iyonların oluşumu, iyonu çevreleyen (hidratlayan) su moleküllerinin başka bir ligand tarafından yer değiştirmesi olarak temsil edilebilir. Ligandlar, bir koordinasyon bağı oluşturan atomların sayısına bağlı olarak, tek dişli, iki dişli, vb. Olabilir.

Çok dişli ligandlar (iki dişli ve daha fazlası) siklik kompleksler oluşturur, yani ekstrakte edilen iyon bir organik ekstraktantın birkaç molekülü ile çevrilidir.

Merkezi atom ve koordineli gruplar (ligandlar), kompleksin iç koordinasyon küresini oluşturur - karmaşık bir iyon. Kompleks iyonun yükünü telafi eden pozitif veya negatif iyonlar, kompleks bileşiğin dış küresini oluşturur.

Katyon değişim ekstraksiyonu

Bu tür bir ekstraksiyon genel olarak aşağıdaki denklemle tanımlanabilir:

burada Me, z değeri olan bir metaldir;

R, bir organik asidin asidik bir kalıntısıdır. Yaygın katyon değiştirme özütleyicileri, R radikalinde yedi ila dokuz (C7 - C9) karbon atomu sayısı olan RСООН (örneğin karboksilik asitler) gibi yağ asitleri ve naftenik asitlerdir:

Naftenik asitler ham petrolden elde edilir; moleküler ağırlıkları 170 ila 330 arasındadır. Alkil fosforik asitler, özellikle ortofosforik asit türevleri - alkil ortofosfatlar olmak üzere sıklıkla kullanılır. Ortofosforik asitte (H3P04) iki hidrojen iyonu organik radikallerle değiştirilirse, dialkil ortofosfatlar adı verilen ürünler, örneğin di- (2-etilheksil) -fosforik asit (D2EHPA) elde edilir.

Bir tür katyon değişim ekstraksiyonu, (\u003d N-OH) grubunu içeren oksimler - bileşikler gibi kompleks oluşturucu (kenetleme) mono-, bi- ve polidentat ekstraksiyon maddeleri ile ekstraksiyondur. Bu durumda ekstraksiyon, iyon değişimi ve ekstrakte edicinin ekstrakte edilen metalin atomuna (iyon) koordinasyonu ve kompleks içi bileşiklerin oluşumu ile gerçekleşir.

Anyon değişim ekstraksiyonu

Anyon değiştirici özütleyiciler, amonyak NH 3 türevleri olan amin sınıfına aittir. Amonyakta hidrokarbon radikalleri ile ikame edilen hidrojen atomlarının sayısına bağlı olarak, birincil, ikincil veya üçüncül aminler elde edilir:

R, 7 ila 9 (bazen 16'ya kadar) karbon atomu içeren bir hidrokarbon radikalidir.

Aminlerde, nitrojen, bu ekstraktantların koordinasyon bileşikleri oluşturma özelliğini belirleyen yalnız bir elektron çiftine sahiptir.

Asit muamelesi sırasında oluşan amin tuzları, asit anyonunu metal içeren anyonlarla değiştirebilir, örneğin

Alkali bir ortamda aminler, anyonları değiştirebilen tuzlar biçiminde olmayabilir, ancak nötr moleküller biçiminde olabilir, bu nedenle bunlar yalnızca asidik ortamda kullanılırlar.

En yaygın kullanılan aminler ANP toplayıcı - birincil amin, dilaurilamin (ikincil amin) ve trioktilamindir (üçüncül amin).

Anyon değişim türüne göre ekstraksiyona ek olarak, aminlerle ekstraksiyon bazen güçlü metal - nitrojen bağlarının oluşumu ile ekstrakte edilmiş kompleks halkanın iç koordinasyon küresine bir aminin dahil edilmesine yol açar (örneğin tipik olarak platin metaller). Elde edilen kompleks içi bileşikler çok güçlüdür, bunun bir sonucu olarak metalin organik fazdan sulu faza ters transfer işlemi - yeniden ekstraksiyon - zordur.

Anyon değiştirici özütleyicilerin diğer bir sınıfı, kuaterner amonyum bazları (QAM) ve bunların tuzlarıdır (QAS). ChAO, amonyum iyonu (NH 4) + türevleridir:

,

burada R bir hidrokarbon radikalidir.

En yaygın olarak kullanılan QAC'ler, TABAC olarak kısaltılan trialkilbenzilamonyum klorür, trialkilmetilamonyum klorür (CH3R 3 N) Cl - TAMAX, tetraalkilamonyum klorür (R 4 N) Cl - TAAX'tır. R - C n H 2 n +1, burada n \u003d 8-10.

QAC, metalleri yalnızca anyon değişim reaksiyonu türüne göre çıkarır:

burada z, metal içeren MeX anyonunun yüküdür;

m, QAC anyonunun yüküdür;

Y - anyon SAAT.

QAC, metal içeren tuzları yalnızca asidikten değil, aynı zamanda alkali solüsyonlardan da çıkarabilir.

Bazı durumlarda amin tuzları ve QAC, yaygın olarak kullanılan seyrelticilerde (kerosen, hidrokarbonlar) sınırlı çözünürlüğe sahiptir. Çözünürlüğü artırmak için organik alkoller (örneğin desil) organik faza eklenir; bununla birlikte, yüksek (% 10'un üzerinde) alkol konsantrasyonları genellikle özütleyici ile etkileşim nedeniyle özütlemeyi bozar.

Temel ekstraksiyon yöntemleri

Aşağıdaki ekstraksiyon yöntemleri esas olarak kullanılır: tek ekstraksiyon, çapraz akışlı çoklu ekstraksiyon ve karşı akımlı solvent akışı, sürekli ters akımlı ekstraksiyon. Endüstride en yaygın olanı bir çözücü ile özütlemedir, ancak iki özütleyici ile özütleme de kullanılır.

Tek (tek aşamalı) ekstraksiyon. Ekstraksiyonu gerçekleştirmenin bu yöntemi, ilk çözelti F ve özütleyici S'nin bir karıştırıcıda karıştırılmasından ve daha sonra çökelticide iki katmana ayrılmasından oluşur: E özü ve rafine R. Yoğun karıştırma ve yeterli temas süresi nedeniyle mikserde denge sağlanır, yani tek bir ekstraksiyon, teorik konsantrasyon değişikliği seviyesine karşılık gelen bir verimin elde edilmesini sağlar. Ekstraksiyonu gerçekleştirmenin bu yöntemiyle ekstraksiyon derecesi, ekstraktantın aparata beslenmesi artırılarak artırılabilir, ancak bu ekstraktın konsantrasyonunda bir azalmaya yol açacak ve işlemin maliyetini artıracaktır.

İşlem hem periyodik hem de sürekli olarak gerçekleştirilebilir. Prosesin periyodik organizasyonu ile ekstraktın ve rafinatın ayrılması aşaması bir karıştırıcıda gerçekleştirilebilir. Bu durumda kartere gerek yoktur.

Çoklu çapraz akışlı çözücü ekstraksiyonu. Bu yönteme göre ekstraksiyon yapılırken (Şekil 2), başlangıç \u200b\u200bsolüsyonu F ve ilgili rafinatlar taze ekstraktant S 1, S2, vb. İle muamele edilir. bir karıştırıcı ve çökeltme tankından oluşan her ekstraksiyon aşamasında (Şekil 2'de çökeltme tankları gösterilmemiştir) ve rafineler sırayla sonraki aşamalara gönderilir ve her aşamadaki E 1, E 2 ekstreleri çıkarılır sistemden. Bu ekstraksiyon yöntemiyle, ilk çözelti F ilk aşamaya girer ve son rafinasyon Rn, son, n'inci aşamadan alınır.

Şekil: 2. Çapraz çözücü akışlı çoklu ekstraksiyon şeması (1, 2,3,…, n - adımlar).

Bu yöntemle, dağıtılan bileşen, ilk çözeltiden pratik olarak tamamen çıkarılabilir ve saf bir rafinat elde edilebilir. Bununla birlikte, bu durumda, ilk çözeltide bulunan çözücünün kaybı kaçınılmazdır, çünkü her aşamada bu çözücünün özü ile kısmen uzaklaştırılması söz konusudur.

Çoklu ters akım çözücü ekstraksiyonu. Ekstraksiyonu gerçekleştirmenin bu yöntemi, 1, 2, vb. Aşamalarda tekrarlanan temas ile karakterize edilir. İlk çözelti F ve özütleyici S'nin tesisatın karşı uçlarından beslenmesi şartıyla rafinat R ve ekstrakt E'nin karşı akım akışı (Şekil 3). Çözücünün karşı akım hareketi ile ekstraksiyon gerçekleştirme yöntemi, tesisin yeterince yüksek bir üretkenliğinde belirli bir kalitede ürünler elde etmeyi mümkün kıldığından, bu ekstraksiyon yöntemi endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şekil: 3. Karşı akım çözücü hareketi ile çoklu ekstraksiyon şeması (1,2, ..., n-1. N - adımlar).

Sürekli ters akım ekstraksiyonu. Bu ekstraksiyon yöntemi, kolon tipi bir aparatta (örneğin, paketlenmiş) gerçekleştirilir. Daha ağır çözelti (örneğin, orijinal) sürekli olarak aşağı aktığı kolonun tepesine (Şekil 4) beslenir.

Hafif bir sıvı (bizim durumumuzda, bir çözücü), sütunun alt kısmına girer ve bu, sütunu yükseltir. Bu solüsyonların teması sonucunda dağıtılacak madde ilk solüsyondan ekstrakte ediciye aktarılır. Bu ekstraksiyon yöntemi genellikle endüstride kullanılmaktadır.

Geri akış karşı akım ekstraksiyonu.İlk solüsyonun daha eksiksiz bir şekilde ayrılması gerekiyorsa, ekstraksiyon, rektifikasyon sürecine benzer şekilde reflü ile gerçekleştirilebilir (Şekil 5). Bu durumda, ilk karışım F, aparatın orta kısmına (besleme aşamasına) beslenir. Rejeneratör 2'de ekstraktın rejenerasyonundan sonra elde edilen ürün R 0'ın bir kısmı geri akış şeklinde aparat 1'e geri döndürülür ve diğer kısmı bileşen B formunda alınır. Çözümlerin R 0 ve B aynıdır. Bu nedenle, ekstraksiyon tesisinin ünitesi 2, arıtma ünitesinin geri akış ünitesine benzerdir.

Şekil: 5. a) (solda) geri akışlı karşı akım ekstraksiyon şeması: 1 - ekstraksiyon aparatı; 2 - özüt rejenerasyonu için aparat; b) iki çözücü ile ekstraksiyon şeması: 1 - ekstraksiyon aparatı; 2 - özüt rejenerasyonu için aparat.

Geri akış akımı (R °), özüt akımı ile temas üzerine, son olarak kısmen veya tamamen çözülmüş ilk çözücü A'dan dışarı akar, bu da nihayetinde rafine ürününe geçer ve bunun sonucunda ayırma derecesi ve arıtma ürünü verimi artar.

Geri akışlı ekstraksiyonun, başlangıç \u200b\u200bsolüsyonunun ayrılmasını iyileştirerek, ekstraktant tüketiminde ve aparatın hacminde bir artışa yol açtığı ve bu da bu işlemi daha pahalı hale getirdiği unutulmamalıdır. Bu nedenle balgam miktarı seçimi teknik ve ekonomik bir hesaplama esas alınarak yapılmalıdır.

İki çözücü ile ekstraksiyon.İlk çözelti, ayrı ayrı veya birkaç bileşenden gruplar halinde çıkarılması gereken iki veya daha fazla bileşen içeriyorsa, iki karışmayan çözücü ile özütleme kullanılır (Şekil 5, b). Çözücüler, her birinin tercihli olarak bir bileşeni veya bileşen grubunu çözeceği şekilde seçilir. A ve B bileşenlerinden oluşan ilk karışım F, aparat 1'in orta kısmına beslenir. A bileşenini seçici olarak çözen özütleyici S (Sı'den daha ağır), aparatın 1 üst kısmına girer ve özütleyici S 1, seçici olarak bileşen B'yi - dibine kadar çözer.

İki çözücü ile özütleme genellikle benzer çözünürlüğe sahip maddeleri ayırmak için kullanılır. Bu yöntemi uygulamak için, işlemin maliyetini önemli ölçüde artıran nispeten büyük bir özütleme maddesi tüketimi gereklidir.

ekstraksiyon organik katyon değiştirme çözücüsü

Modern ekstraksiyon ekipmanları

Etkileşim ilkesine veya faz teması yöntemine göre, ekstraktörler iki gruba ayrılır: adım ve diferansiyel temas. Bu gruplar içinde, ekstraktörler genellikle yerçekimsel (içlerindeki faz hızı, bu fazların yoğunluklarındaki farkla belirlenir) ve mekanik (mekanik karıştırma ile dışarıdan enerji akışı eklendiğinde, merkezkaç kuvvetinin hareketi, piston) olarak alt gruplara ayrılır. pulsatör, vb.). Yukarıdaki grupların aparatlarından hemen hemen her birinde, fazların temas yüzeyini arttırmak için, fazlardan biri çeşitli şekillerde dağıtılır ve damlalar şeklinde başka bir sürekli fazda dağıtılır. Aparatlarda fazların her karıştırılmasından sonra, bu fazların ayrılması, esas olarak özütleyicinin rejenerasyonu için gereklidir (yerçekimi veya merkezkaç kuvvetlerinin etkisi altında). Ayrıca endüstride, sürekli hareket eden ekstraktörlerin genellikle kullanıldığını da not ediyoruz.

Adım çıkarıcılar.Bu grubun özütleyicileri, her birinde bir faz teması bulunan ayrı aşamalardan oluşur, daha sonra ayrılırlar ve sonraki aşamalara ters yönde hareket ederler. İncirde. Şekil 6, en yaygın kademeli ekstraktör türlerinden biri olan karıştırma-çökeltmenin tek aşamalı (a) ve çok aşamalı (b ve c) kurulumlarının bir diyagramını göstermektedir.

Şekil: 6. Tek aşamalı (a) ve çok aşamalı (b, c) karıştırma ve çökeltme ekstraktörlerinin tesisatları: 1 - karıştırıcılar; 2 - karter; 3 - pompalar.

Karıştırma ve çökeltme ekstraktörlerinin avantajları arasında yüksek verimlilikleri (her kademenin verimliliği bir teorik ayırma aşamasına yaklaşabilir), kademe sayısını hızlı bir şekilde değiştirme yeteneği, fiziksel özelliklerdeki geniş aralıktaki değişikliklerde ve hacimsel faz oranlarında çalışmaya uygunluk sayılabilir. , nispeten kolay ölçeklendirme, vb. Dezavantajlar Bu çıkarıcılar, geniş bir dolu üretim alanına, ayrı tahrikli karıştırıcıların mevcudiyetine, büyük hacimlerde yerçekimi çökeltme odalarına sahiptir.

Yüksek verimli (1500 m3 / saate kadar) karıştırma-çökeltme ekstraktörleri hidrometalurjide, uranyum teknolojisinde ve diğer çeşitli büyük ölçekli endüstrilerde kullanılmaktadır.

Diferansiyel kontak çıkarıcılar.Bu grubun özütleyicileri, fazlar arasında sürekli temas ve aparatın yüksekliği boyunca konsantrasyonda yumuşak bir değişiklik ile ayırt edilir. Bu tür ekstraktörlerde (kademeli olanların aksine), aparatın bölümündeki fazlar arasında denge sağlanamaz. Diferansiyel temaslı çıkarıcılar, kademeli çıkarıcılardan daha kompakttır ve daha küçük bir üretim alanı kaplar.

Yerçekimi ekstraktörlerinde, fazların hareketi yoğunluklarındaki farklılıktan dolayı meydana gelir. Yerçekimi çıkarıcıları arasında sprey, paketli ve tepsi kolonları bulunur.

Şekil: 7. İçi boş (püskürtme) kolon çıkarıcılar: a - ağır faz püskürtmeli; b - hafif faz püskürtme ile; 1 - çıkarıcılar; 2 - fıskiyeler; 3 - su kilitleri; 4 - fazların arayüzleri.

Yerçekimi aspiratörlerinin tasarım temsilcilerinde en basit olanı püskürtme kolonlarıdır (Şekil 7). Sprey ekstraktörlerin önemli bir avantajı, içlerindeki kirli sıvıları işleme yeteneğidir. Bazen bu cihazlar kağıt hamuru ekstraksiyonu için kullanılır.

Tasarım olarak paket emicilere benzeyen paketli emiciler (Şekil 8) endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şekil: 8. Paketli çıkarıcı: 1 - paketleme; 2 - distribütör; 3 - çökeltme tankları; 4 - su sızdırmazlığı; 5 fazlı arayüz.

Raschig halkaları genellikle ek 1 olarak ve ayrıca diğer türlerin ekleri olarak kullanılır. Salmastra, aralarında fazların karıştırıldığı bölümler halinde destek ızgaralarına yerleştirilir. Fazlardan biri (Şekil 8'de - özütleyici), sürekli bir faz akışında (ilk çözelti) bir dağıtıcı 2 kullanılarak dağıtılır. Paketleme katmanında damlacıklar birleşip birçok kez parçalanabilir, bu da işlemin verimliliğini artırır. Ambalaj malzemesi seçimi çok önemlidir. Tercihen sürekli faz ile ıslatılmalıdır, çünkü bu, damlaların istenmeyen birleşme olasılığını ve paketin yüzeyinde bir film oluşumu olasılığını ortadan kaldırır, bu da fazların temas yüzeyinde keskin bir azalmaya yol açar. Seramik ve porselen ambalajların organik fazdan ziyade sulu faz tarafından daha iyi ıslatıldığını ve plastik ambalajın genellikle organik faz tarafından daha iyi ıslatıldığını unutmayın. Dolgulu kolonlarda faz ayrımı, daha iyi faz ayrımı için, genellikle ekstraktörün çapından daha büyük bir çapa sahip olan çökeltme bölgelerinde (3) gerçekleşir.

Mekanik çıkarıcılar, temas fazlarına harici enerji sağlayan diferansiyel kontak çıkarıcıları içerir.

Teknikteki en yaygın mekanik çıkarıcılardan biri, döner diskli çıkarıcıdır. Döner ekstraktörler, esas olarak karıştırma cihazlarının tasarımında farklılık gösterir. Bu nedenle, düz diskler yerine çeşitli tipte karıştırıcılar kullanılır, bazen bölümler bir nozül vb. İle doldurulur. Döner ekstraktörlerin temel avantajları, yüksek kütle transferi verimliliği, fazlarda katı safsızlıklara karşı düşük hassasiyet, yüksek birim güçte cihazlar yaratma yeteneği vb.

Aynı zamanda, döner aspiratörlerin ciddi bir dezavantajı vardır - sözde büyük ölçekli etki, yani. aparatın çapındaki artışla birlikte EEP'de önemli bir artış. Bu fenomenin nedeni, aygıtın yüksekliği ve enine kesiti boyunca hız alanının eşitsizliğinde, durgun bölgelerin oluşumunda, bypass'ta yatmaktadır; bu, uzunlamasına karışımın artmasına ve akışların üniform yapısının bozulmasına katkıda bulunur. Aparat.

Ekstraksiyon sırasında kütle aktarım işleminin verimliliği, faz titreşimi nedeniyle artırılabilir. Titreşim çıkarıcılarda, sıvılara titreşim vermenin iki ana yöntemi vardır. Birinci yönteme göre, kolon çıkarıcıdaki titreşimler, ikinciye göre, ileri geri hareketin uygulandığı, ortak bir çubuk üzerine monte edilmiş delikli plakaların titreşimi vasıtasıyla, hidrolik olarak bir harici mekanizma (titreştirici) tarafından üretilir.

Ekstraksiyon işleminde pulsasyonların kullanılması, daha iyi sıvı dağılımını, faz temas yüzeyinin yoğun yenilenmesini ve ekstraktörde dağılan sıvının kalma süresinde bir artışı teşvik eder. Teknolojide en yaygın olanı elek diski ve paket pulsasyon ekstraktörleridir.

Titreşimli çıkarıcı (Şekil 9.), sürekli fazın taşması için branşman boruları olmayan elek tepsilerine sahip bir sütundur. Sütunda, özel bir mekanizma (titreştirici) yardımıyla, sıvı titreşimleri iletir - küçük genlikli (10-25 mm) titreşimler ve belirli bir frekansta. Kolonun dibine (Şekil 9, a) veya hafif sıvı besleme hattına (Şekil 9, b) bağlanan valfsiz bir pistonlu pompa, çoğunlukla titreştirici olarak kullanılır. Sıvıya titreşimler uygulandığında, fazlardan birinin çoklu ince dağılımı meydana gelir ve bu da yoğun kütle transferine yol açar. Elek çıkarıcıların yanı sıra paketli pulsasyon kolonları da kullanılmaktadır.

Sıvıya titreşimler vererek özütleme sürecini yoğunlaştırmak için etkili bir yöntem, başka tür özütleme aparatlarında da kullanılabilir.

Kimyasal olarak agresif ve radyoaktif maddeler işlenirken pulsatör mekanizmasını çalışma ortamından güvenilir bir şekilde ayırmak için bir membran (Şekil 9, c), bir körük (Şekil 9, d) veya bir pnömatik cihaz (Şekil 9, e) kullanılır . İkinci durumda, pulsatör pistonu ile kolon arasına, dönüşümlü olarak genişleyen ve büzülen ve kolona sıvı titreşimleri veren bir tampon hava tabakası yerleştirilir.

Şekil: 9. Titreşimli elek çıkarıcılar (A - ağır faz, B - hafif faz): a - titreştirici kolonun altına takılır; b - pulsatör, hafif bir sıvı sağlamak için bir boru hattına bağlanır; c - titreşimler membrandan iletilir; d - titreşimler körüklerden iletilir; e - titreşimler tampon hava katmanından (hava yastığı) iletilir.

Pulsasyon aspiratörleri yüksek verimlidir, işletme personelinin işlenmiş sıvılarla teması olmadan ekstraksiyona izin verirler ki bu, sıvılar radyoaktif veya toksik ise çok önemlidir.

Dünya pratiğinde, 3 m'ye kadar çapa sahip delikli titreşimli kolonlar ve 2 m'ye kadar çapa sahip paketli kolonlar kullanılmaktadır.

Titreşimli kolonların dezavantajları, temeldeki büyük dinamik yükleri, artan işletim maliyetlerini ve kolayca emülsifiye edilebilen sistemlerin taşınmasının zorluğunu içerir.

Hesaplanan kısım

Görev 1. "Karıştırıcı çökeltici" tipinde sürekli çalışan bir karşı akım çıkarıcıda gerekli özütleme maddesinin tüketiminin hesaplanması.

Belirleyin: hacimsel (V E, m 3 / s) ve kütle (G, kg / s) özütleyici tüketimi.

Ekstraksiyon malzeme dengesi denklemini oluşturuyoruz:

Ekstraktantın hacimsel akış hızının belirlenmesi:

3. Ekstraktantın kütle akış hızının belirlenmesi:

Görev 2. 0,3 M D2EHPA çözeltisi ile bir Molibden çözeltisinden ekstraksiyon yapılırken gerekli ekstraksiyon aşamalarının hesaplanması.

5. Gerekli teorik ekstraksiyon aşaması sayısının hesaplanması:

Sonuç, en yakın tam sayıya yuvarlanır.

(adımlar)

Görev 3. Me tuzunun ekstraksiyon işleminin etkinliğinin hesaplanması ("karıştırıcı-çökeltici" tipinde bir ekstraktörde).

Ekstraktantın hacimsel akış hızı
6 kanatlı türbin karıştırıcı çapı
Karıştırıcı dönüş hızı
Sulu çözeltinin viskozitesi
Ekstraktant viskozitesi
Arayüzey gerilimi
Dağıtım katsayısı
Ekstraktant hacmi
Ekstraktörde ekstrakte edicinin tutulması
Karıştırıcı güç fonksiyonu
Ekstraktant yoğunluğu
Sulu çözelti yoğunluğu

Belirleyin: ekstraksiyon verimliliği.

Karışımın yoğunluğunun belirlenmesi:

Damlacık çapı hesaplaması:

m

Ortalama faz teması süresinin hesaplanması:

itibaren

Ekstraksiyon verimliliği hesaplaması:

Giderlerin temizlenmesi

Atık su çıkarma işleminin bir örneği kok-kimya, şist işleme ve kömür işleme endüstrilerindeki fenollerin uzaklaştırılması olabilir; anilinden; asetik asitten; kimya endüstrisindeki epiklorohidrinden organik çözücülerle (benzen, eterler ve esterler).

Fenolik atık su ekstraksiyonunda ekstrakte edici olarak butil asetat, diizopropil eter, benzen vb. Kullanılır.Fenol ekstraksiyonunun etkinliğini artırmak için karışık solventler kullanılması önerilir: butil alkol, diizopropil eter vb. İle karıştırılmış butil asetat. Bununla birlikte, fenollere göre yüksek bir özütleme kabiliyetine sahip olan izobutil asetat (fenosolvan) ile en çok, bütil asetat veya bir bütil asetat karışımı kullanılır.

Fenollerden atık suyun çıkarılmasına yönelik tesisler dört bölümden oluşur: 1) ekstraksiyon için fenolik atık suyun hazırlanması - çökeltme ve filtreleme yoluyla reçinelerin ayrılması, atık suyun soğutulması, çözücü buharlarının yakalanması ve gerekirse karbonizasyon; 2) ekstraksiyon; 3) özütleyicinin sudan yenilenmesi; 4) ekstrakttan çözücünün rejenerasyonu ve ticari fenollerin üretimi.

Kok-kimya fabrikalarından çıkan atık suyun özütleme işlemi için çeşitli çözücüler (benzen, esterler, absorpsiyon yağı vb.) Kullanılabilir, ancak en yaygın olanı koklaşabilir taş kömürü ile elde edilen benzendir. Fenol ile ilişkili olarak benzenin dağılım katsayısının küçük olması nedeniyle (20 ° C'de yaklaşık 2.2), önemli hacimlerde benzen kullanılır ve özüt içindeki fenol konsantrasyonu düşüktür. Bu nedenle, benzenin rejenerasyonu için damıtma yöntemleri değil, sulu bir alkali çözeltisi ile emilim yöntemi (benzen-fenolat yöntemi) kullanılır.

Benzen-fenolat saflaştırma yöntemi aşağıdaki aşamaları içerir: 1) çökeltme, filtreleme ve sirküle benzen ile yıkama yoluyla su demineralizasyonu; 2) benzen ile atık sudan fenollerin ekstraksiyonu; 3) bir alkalin-fenolat çözeltisi ile yıkanarak içinde çözülebilen asit gazlarından benzenin saflaştırılması; 4) alkali bir çözelti ile benzenden fenollerin ekstraksiyonu; 5) çözünmüş benzenin de-fenolik atık sudan ayrılması. Ortaya çıkan fenolat çözeltileri, ön buharlaştırmadan sonra işlenmek üzere gönderilir.

Bazı kok fabrikaları özütleme maddesi olarak butil asetat, fenosolvan, kömür yağı vb. Kullanır.

Atık suyun de-fenolizasyonu için ekstraksiyon yöntemlerinin büyük avantajları vardır: yüksek arıtma verimliliği, uçucu olmayan fenolleri ekstrakte etme yeteneği, vb.

Sonuç

Sıvı karışımların ayrılması için diğer işlemlere (arıtma, buharlaştırma vb.) Kıyasla ekstraksiyon işleminin temel avantajı, çoğunlukla normal (oda) sıcaklığında gerçekleştirilen işlemin düşük çalışma sıcaklığıdır. Bu, çözeltinin buharlaşması için ısı tüketimi ihtiyacını ortadan kaldırır. Aynı zamanda, ek bir bileşenin kullanılması - bir özütleyici ve yenilenmesi ihtiyacı, donanım tasarımında belirli bir karmaşıklığa ve özütleme işleminin maliyetinde bir artışa yol açar.

Uçucu maddeler çıkarılırken, arıtma yoluyla ayırmanın zor olduğu ve bazen pratik olarak imkansız olduğu (kaynamaya yakın bileşenlerden ve azeotropik karışımlardan oluşan karışımların ayrılması) veya aşırı yüksek maliyetlerle (ekstraksiyon) ilişkili olduğu durumlarda ekstraksiyon, arıtma ile başarılı bir şekilde rekabet edebilir. zararlı safsızlıklar veya çok seyreltik çözeltilerden değerli maddeler).

Ekstraksiyon, rektifikasyon veya buharlaştırma ile ayrıldığında ayrışabilen antibiyotikler gibi yüksek sıcaklıklara duyarlı madde karışımlarının ayrılması için vazgeçilmezdir. Ekstraksiyon kullanımı genellikle, moleküler damıtma veya karışımların fraksiyonel kristalizasyon ile ayrılması gibi yüksek vakum kullanarak yüksek kaynama noktalı maddelerin ayrılması gibi süreçleri etkili bir şekilde değiştirmenize izin verir.

Ekstraksiyon, diğer ayırma yöntemleri uygulanamadığında, inorganik madde karışımlarının ayrılması için çok ümit vericidir. Sıvı ekstraksiyon işlemleri şu anda zirkonyum ve hafniyum ve diğer birçok nadir metalin üretimi için nükleer yakıtın işlenmesinde başarıyla kullanılmaktadır. Ekstraksiyon ile yüksek saflıkta demir dışı ve asil metaller elde edilebilir.

Bazı durumlarda, ekstraksiyon diğer ayırma prosesleriyle birleştirildiğinde önemli bir etki elde edilir. Bu tür birleşik işlemlerin örnekleri şunlardır: düşük kaynama noktalı ve azeotropik karışımların özütleyici arıtma kullanılarak ayrılması, daha az ısı tüketimi ile gerçekleştirilen buharlaştırma ve arıtma öncesinde özütleme ile seyreltik çözeltilerin ön konsantrasyonu.

Referans listesi

1. Einstein V.G. Kimyasal teknolojinin genel süreçleri ve cihazları. - M .: Kimya, 2002-1758 s.

Dytnersky Yu.I. Kimyasal teknoloji süreçleri ve cihazları. Bölüm 2. - M .: Kimya, 2002 - 368 sayfa.

Zyulkovsky Z. Kimya endüstrisinde sıvı ekstraksiyonu. - L.; Goskhimizdat, 1963 - 479 sayfa

Karpacheva S.M., Zakharov E.I. Darbe çıkarıcılar. - M .: Atomizdat, 1964 - 299 sayfa.

Kasatkin A.G. Kimyasal teknolojinin temel işlemleri ve aparatları. - M .: Kimya, 1973 - 750 s.

Leonov S.B. Hidrometalurji. Bölüm 2. Metallerin çözümlerden ve çevre sorunlarından yalıtılması. - 2000 - 491 sayfa

Meretukov M.A. Demir dışı metalurjide sıvı ekstraksiyonu ve iyon değişimi sorpsiyon işlemleri. - M .: Metalurji, 1978-120 s.

Planovsky A.N., Ramm V.M. Kimyasal teknoloji süreçleri ve cihazları. - M., Kimya yayınevi, 1966 - 848 sayfa.

Proskuryakov V.A. Schmidt L.I. Kimya endüstrisinde atık su arıtma. - L. Kimya, 1977 - 464 sayfa.

Yagodin G.A., Kağan S.Z. Sıvı Ekstraksiyonun Temelleri. - M .: Kimya, 1981 - 400 sayfa.

İşin amacı:Atık su arıtımının çıkarılması için süreçleri ve cihazları hesaplama becerilerinin kazanılması.

Giriş kısmı.

Ekstraksiyon, sıvı bir çözücü (özütleyici) kullanılarak bir bileşenin bir sıvıdan (rafine edilmiş) seçici ekstraksiyonudur. Kirletici ile zenginleştirilmiş faza temastan önce özütleyici ve temastan sonra özüt adı verilir.

Ekstraksiyon işleminin koşullarından biri, karşılıklı çözülmezlik ve fazların yoğunluklarında yeterli bir farklılıktır (rafine ve ekstrakte edici).

Sıvı ekstraksiyon bir dizi teknolojik işlemden oluşur:

Temizlenecek sıvının özütleyici ile temas ettirilmesi;

Bir bileşenin bir fazdan diğerine aktarılması;

Fazların ayrılması;

Ekstraktant rejenerasyonu.

Ekstraktörler yatay ve dikey, sürekli ve aralıklı, tek aşamalı ve çok aşamalı, çapraz akışlı ve karşı akışlıdır, mekanik enerji beslemeli (faz teması için) ve mekanik enerji kaynağı olmadan vb.

En basit ekstraktör tipi, sürekli faz temasına sahip dikey bir sprey kolonudur (Şekil 2.1). Atık su yukarıdan içi boş bir dikey silindirik kolona beslenir ve yoğunluğu sudan daha az olan bir özütleyici (damla şeklinde) bir dağıtıcı kullanılarak aşağıdan püskürtülür. Fazların karşı akım hareketi, yerçekimi ile sağlanır, yani. fazların yoğunluğundaki fark (itici güç). Ortaya çıkan damlacıklar çalışma alanından geçer, kirletici maddeyi çeker ve üst karterde toplanır.

Hafif fazın üst çökelme bölgesinden çekilmesi herhangi bir zorluğa neden olmaz, fazla sıvı branşman borusundan boşaltılır. Ağır faz çekilmesi özel bir ayarlama gerektirir, aksi takdirde tüm sıvı alttan dökülebilir. En basit cihaz, çalışma prensibi hafif ve ağır fazların akıntıları tarafından çıkarılan sıvı kolonlarının (iletişim gemileri) dengelenmesine dayanan Floransalı gemidir.

Ekstraktant gereksinimleri:

Rafine şeker ile minimum karşılıklı çözünürlük;

Yüksek seçicilik;

Yüksek dağıtım oranı ve büyük kapasite;

Rafine şekere kıyasla yeterli yoğunluk farkı;

Kullanılabilirlik, düşük maliyet, yenilenme kolaylığı;

Toksik olmayan, patlamaya dayanıklı, minimum aşındırıcı etki.

Ekstraksiyon, endüstriyel atık suda teknik değeri olan yüksek miktarda çözünmüş organik madde olduğunda etkilidir. En yaygın olarak, önemli miktarda fenol içeren katı yakıtların (kömür, şist, turba) ısıl işlemi için işletmelerden gelen atık suların arıtılmasında kullanılır.

Hesaplama yöntemi

1. Ekstraksiyon faktörü:

burada C girişi ve C çıkışı, atık sudaki kirletici maddenin girdi ve gerekli çıktı (MPC) konsantrasyonudur.

2. Ekstraktantın hacimsel akış hızı:

, m3 / saat, (2.2)

nerede Q SV - atık su tüketimi, m3 / s;

m, dağılım katsayısıdır.

3. Ekstraktta ekstrakte edilen maddenin konsantrasyonu (orijinal saf ekstraktant ile):

, mg / l. (2.3)

4. Gerekli ekstraksiyon derecesi:

. (2.4)

5. Aparatın kesiti:

, m2, (2,5)

w akış hızıdır, m / s. Hesaplamalarda, w \u003d 0,02 m / s.

6. Sütun çapı:

, m. (2.6)

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

8. TF çıktısının yüksekliği (haberleşen kapların denkleminden):

, m, (2.8)

nerede ve - LF ve TF (su) yoğunluğu, \u003d 1000 kg / m3;

ve - LF ve TF yükseklikleri (Şekil 2.1). Bunu almak
, ayarlayabilirsin veya (Örneğin, \u003d H / 7) ve TF çıktısının yüksekliğini hesaplayın.

Tablo 2.1 - İlk veriler (seçenekler).

Federal Eyalet Bütçe Eğitim Kurumu

Daha yüksek mesleki eğitim

Ryazan Devlet Agroteknoloji Üniversitesi

p. A. Kostychev'in adını almıştır "

Bölüm

"Halka açık yemek hizmeti teknolojisi"

10 numaralı laboratuvar çalışması

"Gıda üretim süreçleri ve cihazları" disiplininde

Ekstraksiyon aparatı

Ryazan - 2011

Bölüm toplantısında metodik talimatlar tartışıldı TOP protokol No. 1 "31" Ağustos 2011

Bölüm Başkanı ___________ O.V. Çerkasov

Konsey tarafından onaylandı (Metodik Komisyon) teknoloji Fakültesi

"_____" _____________ 2011.

Başkan ____________ O.V. Platonov

İşin amacı -teorik bilginin "Kütle transfer süreçleri" bölümünde pekiştirilmesi, ekstraksiyon işlemi için yapıların ve cihazların incelenmesi.

Laboratuvar çalışması sonucunda öğrenciler ekstraksiyon aparatının tasarımını ve çalışmasını incelemelidir.

EKSTRAKTÖRLERİN YAPILARI VE HESAPLANMASI

Ekstraksiyon proseslerinde kütle transferinin verimliliği, kütle transfer yüzeyinin alanı ve prosesin ortalama itici gücü ile orantılıdır.Ekstraktörlerde kütle transfer yüzeyinin alanını arttırmak için sıvı fazlardan biri diğerine damla şeklinde dağılır ve dağılır. Kütle transferi işlemi, dağılım ve sürekli fazlar arasında gerçekleşir. Süreci en büyük itici güçle gerçekleştirmek için, ekstraktörler ideal yer değiştirmeye yaklaşan koşullar altında akışların etkileşimini düzenler. Bu, işlemin paketlenmiş, santrifüjlü ekstraktörlerde ince bir tabaka halinde gerçekleştirilmesi, ekstraktörlerin bölümlere ayrılması veya çok aşamalı kesitsel ekstraksiyon tesislerinin kullanılmasıyla elde edilir.

Ekstraktörler, sürecin organizasyon prensibine göre, sürekli ve periyodik hareket halindedir.

Faz teması yöntemine bağlı olarak, ekstraktörler üç gruba ayrılabilir: kademeli veya kesitsel, diferansiyel temas ve karıştırma-çökeltme.

Kademeli (kesit) ekstraktörlerfazlardaki konsantrasyon değişikliğinin aniden meydana geldiği ayrı bölümlerden oluşur. Bazı durumlarda, her bölüm konsantrasyon alanına ideal bir karıştırma aparatına yaklaşır. Bu tür birkaç bölümden oluşan ekstraktör, konsantrasyon alanı boyunca ideal yer değiştirme aparatına yaklaşır.

Kötü şekilde ayrılabilen emülsiyonlar durumunda her bir ekstraksiyon bölümünden sonra faz ayrılması ihtiyacı, ekstraktör boyutunda önemli bir artışa yol açabilir.

Diferansiyel kontak çıkarıcılarfazlar arasında sürekli temas ve fazlardaki konsantrasyonlarda yumuşak ve sürekli bir değişiklik sağlar. Bu tür aparatlarda fazların boylamasına karıştırılmasından dolayı, tıkaç akış aparatına kıyasla ortalama tahrik kuvvetinde önemli bir azalma olabilir.

Sıvı fazı dağıtmak için enerji gereklidir. Harcanan enerjinin türüne bağlı olarak, aspiratörler harici enerji beslemesi olmadan ve beslemesi ile olabilir. Harici enerji, karıştırma cihazları, vibratörler ve titreştiricilerle, örneğin vibrasyonlu pulsasyon ekstraktörlerinde, santrifüjlü ekstraktörlerde merkezkaç kuvveti, enjeksiyon ve ejektör ekstraktörlerinde jetin kinetik enerjisi şeklinde etkileşen fazlara dahil edilebilir.

Ekstraktörleri karıştırma ve çökeltmeher biri bir karıştırıcı ve bir ayırıcı içeren birkaç aşamadan oluşur. Karıştırıcıda, harici enerjinin beslenmesi nedeniyle, sıvı fazlardan biri, diğerinde sürekli fazda dağılan dağınık bir fazın oluşumu ile dağılır. Dağınık faz, hafif veya ağır faz olabilir.

Çökeltme tankı olan ayırıcıda ve modern tesisatlarda - ayırıcıda, emülsiyon, rafine ve ekstrakt olarak ayrılır. En basit karıştırma ve çökeltme ekstraktörünün bir diyagramı, Şek. bir.

1 - çıkarıcı: 2 - ayırıcı

Şekil 1 - Karıştırma ve çökeltme ekstraksiyon tesisi

Birkaç karıştırma ve çökeltme bölümünü birleştirerek, farklı şemalara sahip ekstraksiyon tesisleri oluşturulur.

Verilen şema, bir takım doğal dezavantajları nedeniyle, yani: hantallık, büyük bir üretim alanı, yüksek metal ve enerji tüketimi, daha gelişmiş tasarımlarla değiştirilir.

Tepsi çıkarıcılar(Şekil 2), çeşitli tasarımlarda elek tepsili, taşma cihazları ile donatılmış kolon aparatıdır. Faz etkileşimi, her plakada çapraz akımda meydana gelir. Dağınık faz (hafif veya ağır) tepsilerdeki deliklerden geçer ve damlacıklar halinde parçalanır. Sürekli faz, plak boyunca taşmadan taşmaya doğru hareket eder. Tepsilerdeki damlacıklar birleşerek tepsinin üstünde (ağır sıvı) veya tepsinin altında (hafif sıvı) sürekli bir sıvı katman oluşturur. Tutma tabakası, ekstraktörün yüksekliğini keser ve sıvıyı tepsilerin deliklerinden dağıtmak için bir tutucu sağlar. Ekstraktörün bölümlere ayrılması, fazların geri karışmasını azaltır ve işlemin ortalama itici gücünü artırır.

1 - silindirik gövde; 2 - taşma cihazı; 3 - delikli plakalar

Şekil 2 - Tepsi çıkarıcı

Tepsi deliklerinde dağılmış fazın hızı, bir jet rejimi oluşturma koşullarından belirlenir. Damla modundan jet moduna geçişe karşılık gelen kritik hız, deliklerin çapına bağlıdır:

Çıkarıcıyı kararlı bir jet modunda çalıştırmak için hız, kritik olana kıyasla yaklaşık% 20 artırılır.

Döner disk çıkarıcı(Şekil 3), mekanik faz karıştırmalı ekstraktörlere atıfta bulunmaktadır. Eksen boyunca yuvarlak yatay disklere sahip bir rotorun monte edildiği silindirik gövdeli dikey çok bölmeli aparattır. Diskler, ekstraktör bölümünün orta düzleminde döner ve akışların boylamasına karışmasını önleyen ve işlemin itici gücünü artıran dairesel bölmelerle ayrılır. Rotor döndüğünde, diskler, rotor ekseninden ekstraktörün duvarlarına yönlendirilen sürekli fazın eksenel akışlarını oluşturur. Duvarlara ulaştıktan sonra sıvı, halka bölmelerle sınırlanan boşlukta onlar boyunca yukarı ve aşağı hareket eder. Bölme halkalarından yansıyan sıvı yön değiştirir ve ekstraktör eksenine doğru hareket eder. Sürekli fazın toroidal akışları bu şekilde ortaya çıkar. Ekstraktörün üst ve alt kısımlarında oturma bölgeleri bulunmaktadır. Işık fazının damlaları - özüt yukarı doğru hareket eder ve üst yerleşim bölgesinde birleşir. Daha iyi faz ayrımı için çökelme bölgeleri, karıştırma bölgelerinden biraz daha büyük çapa sahiptir.

1, 5 - yerleşim bölgeleri; 2 - vücut; 3 - dairesel bölümler; 4 - rotor

Şekil 3 - Döner disk çıkarıcı

Diğer tasarımlarda, açık türbin karıştırıcılar, her bölümün orta düzleminde rotor üzerine yerleştirilmiştir. Bölme, halka bölmelerle gerçekleştirilir. Bu tür ekstraktörlerde, karıştırma ve ayırma bölgeleri değişmektedir.

Dairesel bölmeler yerine, karıştırma bölgeleri, üçlü karışımın hafif ve ağır bir sıvı olarak ayrıldığı bir paketleme tabakası, örneğin Raschig halkaları ile ayrılabilir. İncirde. Şekil 4, türbin karıştırıcıları ve Raschig halkaları ile doldurulmuş çökeltme bölgeleri olan bir ekstraktörü göstermektedir.

Tarif edilen ekstraktörlerin avantajları şunlardır: yüksek kütle transferi katsayılarını ve arayüzey temas yüzey alanını belirleyen etkili hidrodinamik rejim; reaksiyon hacminin bölümlere bölünmesi, bu, ortalama tahrik kuvvetinde, tıkalı akış aparatına yakın değerlere bir artışa yol açar; çıkarıcının üretkenliğini ve verimliliğini değiştirmenize izin veren rotor hızını düzenleme yeteneği.

1 - rotor; 2 - paketleme tabakası; 3 - türbin karıştırıcıları

Şekil 4 - Döner paketli bir ekstraktör parçası

Titreşim ve darbe emicilerkütle aktarımının yoğunluğunu artırmaya ve yerçekimi çıkarıcılarının olumlu özelliklerini kullanmaya izin verir (tasarım basitliği, düşük maliyet, düşük işletme maliyetleri).

Sıvıların salınımlı hareketi, ekstraktörün dışına yerleştirilmiş bir titreştirici tarafından veya hareketli bir ortak çubuk üzerine monte edilmiş hareketli bir ileri geri hareket eden elek tepsisi bloğu aracılığıyla sağlanabilir. İlk durumda, çıkarıcıya titreşimli denir (Şekil 5) ve ikincisinde titreşim denir.

Makara dağıtma mekanizması, sabit bir gövdede dönen bir diskten oluşur. Disk ve gövde, titreşim odacığını basınçlı hava sistemine bağlamak ve odayı atmosfer ile iletmek için iki pencereye sahiptir. Disk ve mahfaza üzerindeki basınçlı hava yarıkları çakıştığı zaman, titreşim odasındaki sıvı aşırı basınç altındadır. Basınç düşüşü nedeniyle, sıvı bir öteleme hareketi alır. Titreşim odası atmosferle iletişim kurduğunda, dönen disk ve mahfaza üzerindeki basınç tahliye yarıkları çakıştığı zaman, basınç serbest bırakılır ve sıvı bir geri dönüş hareketi yapar. Diskin dönme hızını ayarlayarak, ekstraktördeki sıvının salınım sıklığını değiştirebilirsiniz. Titreşim genliği, basınçlı hava basıncı ile belirlenir. Titreşimlerin frekansı genellikle dakikada 30 ila 250 titreşimdir ve genlik 2 ... .25 mm'dir.

1 - sabit gövde; 2 - dönen disk; 3 - basınçlı hava sistemine bağlantı için pencereler, 4 - atmosferle iletişim için bir pencere, 5 - titreşim odası

Şekil 5 - Darbe çıkarıcı

Genlik ve salınım frekansının ürününe bağlı olarak, pulsasyon ekstraktörleri karıştırma-çökeltme ve emülsifikasyon modlarında çalışabilir.

Karıştırma-çökeltme modunda, bir titreşim döngüsünde, alttan üstteki tepsiye hareket eden ışık fazı tepsi üzerinde dağılır ve tepsiler arası boşlukta birleşir. Ağır faz, hafif sıvı tabakası boyunca birbirine doğru hareket eder. Bu mod, kısa süreli faz teması ve fazlar arası yüzey alanı ile karakterize edilir. Genlik ve salınım frekansının ürünündeki bir artışla, damlacık boyutu azalır ve özütleyicinin tüm tabak içi hacmini dolduran, yaklaşık olarak aynı çapta küçük damlacıkların varlığı ile karakterize edilen bir emülsifikasyon rejimi ortaya çıkar.

Çıkarıcının tepsilerindeki deliklerin boyutu 3 ... 5 mm'dir, tüm deliklerin alanı kolonun enine kesit alanının% 20 ... 25'ine eşit alınır; plakalar arasındaki mesafe 50 mm'dir.

Dikdörtgen orifisli tepsiler ve kanatlı kanatlar ile daha iyi dağıtım ve dağılım elde edilir.

Titreşimli çıkarıcılarda, tepsi düzeneğinin titreşimi, titreşimli özütleyicilerdeki sıvının titreşmesinden daha yüksek frekanslarda ve daha düşük genliklerde meydana gelir. Tepsi ünitesinin titreşimi için enerji tüketimi, tüm sıvı kolonunu hareket ettirmek için titreşimli ekstraktörlerden çok daha azdır.

Titreşimli ve titreşimli ekstraktörlerin avantajı, kütle aktarım katsayılarının, işlemin ortalama itici kuvvetinin ve geliştirilen faz temas yüzeyinin artırılmasıyla elde edilen etkili kütle transferidir. Bu tür ekstraktörlerdeki HETS, plakalı elek ekstraktörlerinden 5 ... 6 kat daha düşüktür.

Yüksek spesifik yükler, döner diskli çıkarıcılarda izin verilen yükleri aşar.

Yüksek kütle transfer verimliliği, ekstraksiyon ekipmanının metal tüketimini önemli ölçüde azaltmaya izin verdi ve bu da sermaye maliyetlerinde bir azalmaya yol açtı.

Aynı zamanda, titreşimli ve titreşimli emiciler, önemli dinamik yüklere dayanabilecek daha güçlü temeller gerektirir. Bu ekstraktörlerin işletme maliyetleri, geleneksel tepsi çıkarıcılardan biraz daha yüksektir.

İÇİNDE santrifüjlü ekstraktörler(Şekil 6) ekstraksiyon, minimum etkileşim süresi ile karşı akımda hareket eden fazların sürekli temasıyla devam eder.

Üst ve alt olmak üzere iki kasadan oluşan makine gövdesinde kendisine sabitlenmiş rotorlu şaft bulunmaktadır. Milin her iki ucu içi boştur ve "boru içinde boru" tipine göre yapılır, orta kısımda ise hafif sıvıyı tahliye etmek için kanallar ile tek parçadır. Mil, rotorla birlikte yaklaşık 4500 dakika -1 frekansta döner.

İşlenecek çözelti ve özütleyici, Şekil 2'de gösterildiği gibi içi boş milin zıt uçlarından özütleyiciye girer. 6. Tahrik ucundan hafif sıvı, şaftın karşı ucundan da ağır sıvı sağlanır. Mil, çift mekanik salmastra ile kapatılmıştır. Ekstraktörde işlenen sıvı, sızdırmazlık sıvısı olarak işlev görür.

Rotorun içinde bir paket eşmerkezli V-halkaları vardır. Rotor, hafif ve ağır sıvının geçişi için kanallara sahiptir. Hafif sıvı rotorun çevresel kısmına girerken, ağır akışkan rotor paketine merkezi kısmından girer. Rotor, halka paketi ile birlikte döndüğünde, merkezkaç kuvvetinin etkisi altındaki ağır sıvı rotorun dış çevresine ve hafif sıvı rotor miline doğru hareket eder. Böylelikle sıvılar karşı akımda temas eder. Sıvının damlacıklara çoklu dağılması ve damlacıkların birleşmesinden dolayı, yüksek ekstraksiyon verimliliği elde edilir.

Üçlü karışımın ayrılmasından sonra, akışkanlar rotordaki kanallardan içi boş mile boşaltılır: ağır akışkan tahrik tarafından, hafif olan ise ağırlığın yan tarafından şaftın karşı ucundan boşaltılır. sıvı girişi.

Rotorun içinde faz dönüşümü gerçekleşir. Rotorun çevresel kısmında, hafif sıvının dağılmış fazı ağır sıvının sürekli fazı ile etkileşime girerse, rotor eksenine bitişik bölgede, tersine, ağır sıvının dağılmış fazı, hafif sıvının sürekli fazı.

1 - çıkarıcı gövde; 2 - V halkası; 3 - rotor; 4 - hafif sıvı sağlamak için boru: 5 - hafif bir sıvıyı boşaltmak için bir boru; 6 - ağır sıvı girişi için boru: 7 - ağır sıvı girişi için kanal

Şekil 6 - Çıkarıcı "Podbilnyak"

Radyal yöndeki iki fazın sınırının konumunu ayarlamak için hafif sıvı çıkış borusu üzerinde bir çek valf bulunur. Hafif sıvının çalışma basıncını bir çek valf ile değiştirerek, ekstraktör rotorunda tutulan hafif ve ağır sıvı hacimlerinin gerekli oranını elde etmek mümkündür.

Ekstraksiyon verimliliği, rotorda tutulan ağır ve hafif sıvının hacmini değiştirerek işlenen sıvıların özelliklerine bağlı olarak ayarlanabilir.

Rotor hızının artması ile ekstraksiyon verimliliği ve ekstraktör verimliliği artar, "taşma" ortadan kalkar ve üçlü karışımın ayırma verimliliği artar.

Santrifüjlü ekstraktörler kompakt ve oldukça verimlidir. Ayırt edici özellikleri, santrifüj kuvvetleri alanında karıştırma ve faz ayırma işlemlerinin önemli ölçüde hızlandırılmasıdır. Bu tür aspiratörlerde fazların kalış süresi, tasarıma bağlı olarak birkaç saniye ile birkaç on saniye arasında değişir,

Santrifüjlü ekstraktörler, düşük yoğunluk farkına ve düşük ekstraksiyon modülüne sahip sıvıları işleyebilir.

İÇİNDE sürekli ekstraksiyon tesisi(Şekil 7) ana cihazlar özütleyici, ilk çözelti için kaplar, özütleyici, rafine etme ve özütlemedir. Orijinal çözelti, konteynerden ekstraktörün üstüne beslenir 3 pompa 2. Konteynerin dışında 4 pompa 1 özütleyici (hafif sıvı) özütleme cihazının tabanına beslenir.

Ekstraktörde kütle transferi bir karşı akışta gerçekleşir: ekstraksiyon maddesi tepsilerden aşağıdan yukarıya geçer ve ilk çözelti doğru hareket eder. Sonuç olarak, ekstrakt, ekstraktörün üst kısmından çıkar ve rafinat, uygun kaplarda toplanan alt kısımdan çıkar.

1,2 - pompalar; 3, 4, 6, 7 - kapasiteler: 5 - çıkarıcı

Şekil 7 - Sürekli bir ekstraksiyon tesisinin şeması