در تولید صنعتی مدرن ، جدایی و تصفیه مواد پیوندهای اساسی است. به عنوان یک دستگاه انتقال جرم مایع مایع ، برج استخراج حلال در بسیاری از زمینه ها نقش اساسی دارد. این از تفاوت در حلالیت یا ضریب توزیع مواد مختلف در دو حلال غیرقابل نفوذ برای دستیابی به استخراج ، جداسازی ، غنی سازی و تصفیه اجزای هدف در مخلوط استفاده می کند. این که آیا این صنعت شیمیایی ، پالایش نفت ، هیدرومتالورژی ، حفاظت از محیط زیست و سایر صنایع است ، برج های استخراج حلال موقعیت ضروری را اشغال می کنند.
1. تجزیه و تحلیل اصل کار
(1) اصل اساسی - قانون توزیع
اساس اصلی نظری استخراج حلال قانون توزیع است. هنگامی که یک ماده محلول به دو حلال غیر قابل برگشت (یا کمی محلول) اضافه می شود ، این ماده به ترتیب در دو حلال قابل حل است. در دمای مشخص ، اگر این ترکیب تحت تجزیه ، الکترولیز ، ارتباط و نجات با دو حلال قرار نگیرد ، آنگاه نسبت غلظت آن در دو لایه مایع یک ثابت است که می تواند با فرمول بیان شود:
K = C بوها /ج شرح ، جایی که c بوها و ج شرح غلظت ترکیب در دو حلال غیر قابل برگشت A و B به ترتیب است و K ضریب توزیع در دمای معینی است. به عنوان مثال ، هنگام استخراج مواد فنولیک از فاضلاب حاوی فنل ، اگر یک استخراج کننده مناسب انتخاب شود ، غلظت فنل ها در استخراج کننده و مرحله آبی برای توزیع از این قانون پیروی می کند.
(2) روند استخراج
ساخت سیستم دو فاز: فرآیند استخراج شامل دو مرحله مایع غیرقابل نفوذ ، که معمولاً فازهای آبی و ارگانیک هستند. یک مرحله فاز مداوم (معمولاً فاز با مقدار بیشتر) و مرحله دیگر فاز پراکنده است. به عنوان مثال ، هنگام استخراج اسیدهای آلی از آبگوشت تخمیر ، آبگوشت تخمیر آبی ممکن است مرحله مداوم باشد ، در حالی که استخراج کننده آلی مرحله پراکنده است.
معرفی خوراک و حلال: ماده ای که باید از هم جدا شود در برج استخراج تغذیه می شود و یک حلال استخراج اضافه می شود که دارای انتخاب بالایی برای مؤلفه هدف است و ناسازگار است یا با سایر اجزای موجود در مواد اولیه حلالیت بسیار کمی دارد. به عنوان مثال ، هنگام استخراج آروماتیک از کسری نفت ، یک حلال استخراج معطر خاص انتخاب می شود.
تماس و توزیع رخ می دهد: مرحله پراکنده از طریق نازل یا وسایل دیگر برای تشکیل قطرات ریز وارد مرحله مداوم می شود. این قطرات کاملاً با مرحله مداوم در تماس هستند و مؤلفه هدف از ماده اصلی طبق قانون توزیع به حلال استخراج منتقل می شود. با استفاده از استخراج لیتیوم از آب نمک نمک دریاچه به عنوان نمونه ، پس از تماس با آب نمک حاوی لیتیوم با عصاره ، عنصر لیتیوم از آب نمک به استخراج کننده منتقل می شود.
اختلاط اختلاط و جدایی: ساختار ویژه در داخل برج استخراج ، مخلوط کامل دو مرحله را ترویج می کند و سپس دو مرحله به تدریج توسط گرانش یا دستگاه های مکانیکی از هم جدا می شوند. فاز سنگین تر به پایین برج مستقر می شود و فاز سبک تر به بالای برج بالا می رود. به عنوان مثال ، هنگام استخراج ناخالصی ها در روغن خوراکی ، فاز سنگین تری که ناخالصی ها در آن غرق می شوند و فاز روغن خالص بالا می رود.
جمع آوری و تحقق گردش خون: مرحله استخراج سرشار از مؤلفه هدف و فاز مواد اولیه تخلیه شده در مؤلفه هدف در موقعیت های مختلف در برج جمع آوری می شود. در بعضی موارد ، حلال استخراج قابل بازیافت است. به عنوان مثال ، در صنعت داروسازی ، پس از استخراج واسطه های دارویی خاص ، حلال استخراج می تواند پس از درمان بازیافت شود.
2. انواع ساختاری متنوع
(1) برج استخراج بسته بندی شده
ویژگی های ساختاری: این برج با انواع مختلفی از بسته بندی ها مانند حلقه های Raschig ، حلقه های پال ، حلقه های زین و غیره پر شده است. این بسته بندی ها یک منطقه تماس با مایع با مایع بزرگ را فراهم می کنند و به این دو مرحله اجازه می دهد کاملاً مخلوط و انبوه منتقل شوند. به عنوان مثال ، هنگام تصفیه فاضلاب حاوی فنل ، بسته بندی حلقه Raschig می تواند به طور موثری تماس بین استخراج کننده و فاضلاب را افزایش دهد.
روند کار: فاز مداوم از بالا به پایین از طریق لایه بسته بندی تحت عمل گرانش جریان می یابد ، در حالی که مرحله پراکنده از طریق توزیع کننده از پایین برج وارد می شود. تحت انسداد و پراکندگی بسته بندی ، از طریق مرحله مداوم به شکل قطرات ریز به سمت بالا جریان می یابد. در این فرایند ، مؤلفه هدف بین دو مرحله منتقل می شود. با استفاده از استخراج یونهای فلزی سنگین از فاضلاب به عنوان نمونه ، قطرات قطرات استخراج کننده بین بسته بندی و تبادل با یون های فلزی سنگین موجود در فاضلاب شاتل می شود.
مزایای: ساختار ساده ، هزینه کم ، مناسب برای درمان مواد خورنده و راندمان انتقال جرم نسبتاً بالا. به عنوان مثال ، در تولید شیمیایی خوب ، برای جداسازی برخی از محصولات با خروجی کوچک اما مورد نیاز زیاد برای مقاومت در برابر خوردگی تجهیزات ، از برج های استخراج بسته بندی شده به طور گسترده ای استفاده می شود.
محدودیت ها: شار نسبتاً كوچك است ، حجم پردازش محدود است و هنگامی كه بار مایع كم باشد ، کانال زدن و سایر پدیده ها مستعد هستند و بر اثر انتقال جرم تأثیر می گذارد. در تولید صنعتی در مقیاس بزرگ ، اگر تقاضای حجم پردازش زیاد باشد ، ممکن است نتواند نیازهای تولید را برآورده کند.
(2) برج استخراج صفحه غربال
ویژگی های ساختاری: چندین لایه بشقاب الک در برج وجود دارد و بسیاری از سوراخ های کوچک به طور مساوی روی صفحات الک توزیع می شوند. به عنوان مثال ، قطر سوراخ الک به طور کلی بین 3 تا 8 میلی متر است و اندازه خاص به خواص مواد فرآوری شده و نیازهای فرآیند بستگی دارد.
روند کار: فاز مداوم از طریق سوراخ های کوچک روی صفحه غربال به قطرات ریز پراکنده می شود و وارد لایه بعدی می شود و با فاز پراکنده لایه بعدی در ضد جریان برای انتقال جرم تماس می گیرد. فاز پراکنده به عنوان یک مرحله مداوم در برج به عنوان یک کل جریان می یابد و از طریق downcomer در صفحه برج به لایه بعدی می رود. به عنوان مثال ، هنگام استخراج اجزای خاص از فرآورده های نفتی ، محصولات نفتی از سوراخ های الک به عنوان مرحله مداوم عبور می کنند و استخراج کننده در برج در جهت معکوس جریان می یابد.
مزایای: ساختار ساده ، کم هزینه ، ظرفیت تولید بزرگ و سازگاری قوی با تغییر در جریان مایع. در برخی از تولیدات صنعتی با کنترل دقیق هزینه و حجم پردازش زیاد ، مانند جداسازی برخی از مواد اولیه اساسی شیمیایی ، از برجهای استخراج صفحه غربال به طور گسترده ای استفاده می شود.
محدودیت ها: راندمان انتقال جرم نسبتاً کم است و مشکلاتی مانند سیل مستعد در صفحه برج رخ می دهد و بر پایداری عملیات استخراج تأثیر می گذارد. هنگام پردازش مواد با الزامات دقت جدایی بسیار بالا ، ممکن است الزامات فرآیند را برآورده نکند.
(3) برج استخراج دیسک چرخان
ویژگی های ساختاری: دیسک های مختلفی (دیسک های چرخان) با همان اندازه و فاصله وجود دارد که توسط یک شافت چرخان در وسط متصل می شوند که با چرخش شافت با سرعت ثابت می چرخند. دیسک های چرخان توسط دیسک های حلقوی (دیسک های ثابت) با همان اندازه از هم جدا می شوند و فاصله آن بر روی دیواره برج ثابت می شوند. به عنوان مثال ، فاصله بین دیسک چرخان و دیسک ثابت به طور کلی بین 10 تا 50 سانتی متر است که با توجه به قطر برج و خصوصیات ماده فرآوری شده تنظیم می شود.
روند کار: محلول با چگالی پایین به طور مداوم از قسمت تحتانی برج وارد می شود ، تحت عمل شناوری به سمت بالا جریان می یابد و با عمل گریز از مرکز دیسک چرخان شکسته می شود و در قطرات پراکنده می شود. حلال با چگالی بالاتر به طور مداوم از قسمت فوقانی برج وارد می شود ، تحت عمل گرانش به سمت پایین جریان می یابد و کل برج را پر می کند. قطرات پراکنده توده را از طریق تماس در حلال مداوم منتقل می کنند. به عنوان نمونه استخراج اسیدهای چرب آزاد از روغن نباتی ، روغن گیاهی فاز نور تحت عمل دیسک چرخان پراکنده می شود و تماس می گیرد و با عصاره فاز سنگین واکنش نشان می دهد.
مزایای: راندمان انتقال جرم بالا ، ظرفیت تولید بزرگ ، سازگاری خوب با تغییر در سرعت جریان دو فاز ، و می تواند به طور موثری از بازگرداندن محوری کاهش یابد. در صنایع شیمیایی و دارویی ، برای برخی از موادی که نیاز به جداسازی کارآمد و حجم پردازش بزرگ دارند ، از برج استخراج دیسک دوار به طور گسترده ای استفاده می شود.
محدودیت ها: ساختار نسبتاً پیچیده است ، مصرف انرژی زیاد است و هزینه نگهداری تجهیزات نسبتاً زیاد است. در برخی از فرآیندهای تولید با نیازهای بسیار دقیق مصرف انرژی ، ممکن است کاربرد آن با دقت مورد توجه قرار گیرد.
(4) برج صفحه الکلی ارتعاش
ویژگی های ساختاری: یک سری صفحات الک موجود در محور مرکزی در برج ثابت است و محور مرکزی توسط دستگاه درایو به بالا و پایین ارتعاش می شود. فرکانس لرزش و دامنه صفحه الک را می توان با توجه به نیازهای فرآیند تنظیم کرد. فرکانس لرزش عمومی بین 1-10 هرتز و دامنه در محدوده 3-50 میلی متر است.
روند کار: مرحله مداوم و فاز پراکنده از صفحه غربال در ضد جریان عبور می کند. لرزش صفحه الک باعث می شود مایع به طور مداوم پراکنده و جمع شود و انتقال جرم بین دو مرحله را به شدت افزایش می دهد. به عنوان مثال ، هنگام استخراج عناصر نادر زمین از سنگ شستشوی سنگ معدن زمین نادر ، لرزش صفحه غربال باعث اختلاط کامل و انتقال جرم استخراج کننده و شستشو می شود.
مزایای: راندمان انتقال جرم بالا ، ظرفیت پردازش بزرگ ، تأثیر خوب بر غلظت کم و سیستم جداسازی با مشکل بالا ، و می تواند به طور موثری اختلاط محوری را کاهش دهد. در مزارع استخراج زمین نادر ، مواد شیمیایی ریز و غیره ، برای استخراج برخی از مواد دشوار جداگانه ، برج صفحه الکلی ارتعاش دارای مزایای منحصر به فردی است.
محدودیت ها: ساختار تجهیزات نسبتاً پیچیده است و نیازهای دقیق و نیازهای نصب تجهیزات زیاد است. قطعات ارتعاش به راحتی آسیب دیده و نگهداری آن دشوار است. در حین بهره برداری از تجهیزات ، قطعات ارتعاش باید به طور مرتب مورد بازرسی و نگهداری قرار گیرند که این امر باعث افزایش هزینه عملیاتی می شود.
(5) برج استخراج گریز از مرکز چند مرحله ای
ویژگی های ساختاری: این شامل چندین واحد استخراج گریز از مرکز متصل به سری است که هر واحد دارای روتور چرخشی با سرعت بالا است. سرعت روتور معمولاً بین 1000-5000R در دقیقه است و با توجه به خصوصیات مواد و الزامات جداسازی قابل تنظیم است.
روند کار: مایع دو فاز به سرعت مخلوط و در زیر نیروی گریز از مرکز تولید شده توسط چرخش با سرعت بالا روتور جدا می شود. فاز سنگین تر به لبه بیرونی روتور پرتاب می شود و فاز سبک تر به مرکز جمع می شود و سپس از طریق رسانه های مختلف تخلیه می شود. به عنوان مثال ، هنگام استخراج آنتی بیوتیک ها از آبگوشت تخمیر بیولوژیکی ، از نیروی گریز از مرکز برای دستیابی به جداسازی سریع و کارآمد استفاده می شود.
مزایای: راندمان استخراج بسیار زیاد است و جداسازی کارآمد در مدت زمان کوتاهی حاصل می شود. این تجهیزات یک منطقه کوچک را اشغال می کند و برای سیستم های پردازش با اختلاف چگالی کوچک بین دو مرحله و امولسیون آسان مناسب است. در صنایعی مانند بیو دارویی و حفاظت از محیط زیست که دارای نیازهای فضای بالایی و خاصیت مواد خاص هستند ، برج های استخراج گریز از مرکز چند مرحله ای چشم انداز کاربرد گسترده ای دارند.
محدودیت ها: سرمایه گذاری تجهیزات زیاد است ، مصرف انرژی زیاد است و نیازهای عملکرد و نگهداری تجهیزات سختگیرانه است و به تکنسین های حرفه ای نیاز دارد. با توجه به هزینه تجهیزات بالا و هزینه عملیاتی ، ممکن است برای برخی از شرکت های در مقیاس کوچک با بودجه محدود مناسب نباشد.
مقایسه عملکرد انواع مختلف برج های استخراج:
نوع برج استخراج | راندمان انتقال انبوه | ظرفیت تولید | پیچیدگی ساختاری | مصرف انرژی | سناریوهای قابل اجرا |
برج استخراج بسته بندی شده | بالاتر | کوچکتر | ساده | پایین | تولید کوچک ، مواد خورنده |
ستون استخراج صفحه الک | پایین | بزرگتر | ساده | پایین | ظرفیت پردازش بزرگ ، الزامات دقت جدایی کم |
برج استخراج دیسک چرخان | عالی | بزرگتر | پیچیده تر | بالاتر | ظرفیت پردازش بزرگ ، جدایی کارآمد |
برج صفحه نمایش ارتعاش | عالی | بزرگ | پیچیده تر | بالاتر | سیستم های جداگانه دشوار ، مواد غلظت بالا |
برج استخراج گریز از مرکز چند مرحله ای | خیلی بلند | بزرگ | پیچیده | عالی | مواد خاص ، فضای محدود |
3 مناطق گسترده برنامه
(1) صنعت شیمیایی
سنتز ارگانیک: در فرآیند سنتز آلی ، اغلب لازم است که محصولات واکنش را جدا و تصفیه کنیم. به عنوان مثال ، در فرآیند سنتز واسطه های دارویی ، محصول هدف را می توان با استفاده از یک برج استخراج حلال از مخلوط واکنش استخراج کرد ، ناخالصی ها می توانند برداشته شوند و خلوص محصول قابل بهبود است. به عنوان مثال ، هنگام تهیه واسطه های استامینوفن ، محصول هدف را می توان توسط یک برج استخراج از هم جدا کرد تا مواد اولیه با خلوص بالا برای مراحل سنتز بعدی تهیه شود.
تولید پلیمر: در تولید پلیمر ، از برج های استخراج حلال برای از بین بردن ناخالصی هایی مانند مونومرهای باقیمانده و کاتالیزور در محلول های پلیمری استفاده می شود. با استفاده از تولید پلی پروپیلن به عنوان نمونه ، مونومرهای پروپیلن بدون واکنش و باقیمانده کاتالیزور را می توان با برج های استخراج به طور موثری از بین برد تا کیفیت محصولات پلی پروپیلن را بهبود بخشد.
(2) پالایش نفت
پالایش نفت: در فرآیند پالایش نفت ، به منظور بهبود کیفیت محصولات نفتی ، لازم است ناخالصی هایی مانند گوگرد و نیتروژن و اجزای نامطلوب مانند آروماتیک موجود در محصولات نفتی را از بین ببرید. برج های استخراج حلال می توانند از عصاره های خاص برای استخراج این ناخالصی ها از محصولات نفتی استفاده کنند. به عنوان مثال ، در پالایش دیزل ، از فناوری استخراج مایع مایع برای از بین بردن ناخالصی هایی مانند مرکپت ها در دیزل از طریق یک برج استخراج استفاده می شود و از این طریق محتوای گوگرد دیزل و بهبود درجه کیفیت دیزل را کاهش می دهد.
استخراج معطر: جدا کردن و تصفیه معطر از بخش های نفتی بخش مهمی از پتروشیمی ها است. برج های استخراج حلال نقش مهمی در فرآیند استخراج معطر دارند و می توانند به طور مؤثر معطر از افراد غیر آروماتیک جدا شوند و مواد اولیه را برای پردازش معطر بعدی ارائه دهند. به عنوان مثال ، هنگام استخراج آروماتیک هایی مانند بنزن ، تولوئن و زایلن از بنزین اصلاح شده ، می توان با انتخاب استخراج کننده های مناسب و برج های استخراج ، محصولات معطر با خلوص بالا را بدست آورد.
(3) هیدرومتالورژی
استخراج فلز: در زمینه هیدرومتالورژی ، از برجهای استخراج حلال برای استخراج فلزات از شسته شده سنگ معدن استفاده می شود. به عنوان مثال ، برای استخراج مس از سنگ مرمر مس ، یک استخراج کننده با انتخاب بالا برای یون های مس انتخاب می شود و به طور متضاد با شستشوی در برج استخراج تماس می گیرد تا یون های مس را از شستشو به استخراج منتقل کند. سپس ، از طریق عملیات بعدی مانند استخراج پشت ، غنی سازی مس و تصفیه حاصل می شود.
جداسازی فلز نادر: برای جداسازی فلزات نادر ، مانند جدا کردن عناصر مختلف نادر زمین از سنگ معدن خاکی نادر ، برج استخراج حلال از تفاوت در ضرایب توزیع عناصر مختلف زمین نادر در استخراج کننده برای دستیابی به جداسازی چندین عناصر خاکی نادر استفاده می کند ، یک به یک ، ارائه پشتیبانی فنی کلیدی برای استفاده جامع از منابع نادر زمین زمین.
(4) حفاظت از محیط زیست
تصفیه فاضلاب: در تصفیه فاضلاب صنعتی ، از برجهای استخراج حلال می توان برای از بین بردن مواد مضر در فاضلاب ، مانند یون های فلزی سنگین ، فنل ها ، اسیدهای آلی ، و غیره استفاده کرد. به عنوان مثال ، هنگام تصفیه فاضلاب حاوی فنل ، مواد فنولیک از طریق یک برج استخراج شده برای کاهش میزان گازسوز به عنوان فنل استندانها از طریق آن از طریق یک برج استخراج شده استخراج می شوند. در عین حال ، مواد فنولیک نیز می توانند برای دستیابی به بازیافت منابع بازیافت شوند.
تصفیه گاز پسماند: در بعضی موارد ، از برج های استخراج حلال نیز می توان برای درمان برخی آلاینده های موجود در گاز زباله استفاده کرد. با عبور از گاز زباله به یک برج استخراج حاوی یک استخراج کننده خاص ، آلاینده های موجود در گاز زباله در استخراج کننده حل می شوند و از این طریق به هدف تصفیه گاز زباله می رسند. به عنوان مثال ، هنگام تصفیه گاز پسماند آلی ، یک حلال آلی مناسب به عنوان استخراج کننده برای تصفیه گاز زباله آلی در برج استخراج انتخاب می شود.
(5) صنعت غذا و آشامیدنی
استخراج محصول طبیعی: در صنعت مواد غذایی و آشامیدنی ، از برج های استخراج حلال برای استخراج مواد فعال از مواد اولیه طبیعی استفاده می شود. به عنوان مثال ، پلی فنول های چای را می توان با استفاده از یک استخراج کننده مناسب در یک برج استخراج برای استخراج عصاره های چای از برگهای چای استخراج کرد. پلی فنول های چای با خلوص بالا را می توان در مواد افزودنی مواد غذایی ، محصولات بهداشتی و سایر زمینه ها بدست آورد.
جداسازی طعم: در تولید نوشیدنی ، به منظور به دست آوردن عطر و طعم منحصر به فرد ، لازم است مواد طعم دهنده از ادویه های طبیعی یا آبگوشت تخمیر را جدا و استخراج کنید. برج های استخراج حلال می توانند از ویژگی های توزیع مواد عطر و طعم در حلالهای مختلف برای دستیابی به جداسازی و غنی سازی مواد عطر و طعم استفاده کنند و طعم بی نظیری را به محصولات نوشیدنی اضافه می کنند.
4. مزایای قابل توجهی به طور کامل نشان داده شده است
(1) جدایی کارآمد
از طریق طراحی بهینه شده و انتخاب شرایط مناسب عملیاتی ، برج های استخراج حلال می توانند از تفاوت ضرایب توزیع بین دو مرحله استفاده کنند تا به جداسازی کارآمد اجزای هدف در یک مخلوط دست یابند. برای برخی از سیستم های مخلوط که جدا از روش های دیگر ، مانند مواد با نقاط جوش مشابه و مواد حساس به گرما ، دشوار است ، برج های استخراج حلال مزایای منحصر به فردی دارند. به عنوان مثال ، هنگام جدا کردن مواد فعال از عصاره داروهای گیاهی چینی ، روشهای سنتی مانند تقطیر ممکن است باعث شود مواد فعال به دلیل درجه حرارت بالا تجزیه شوند ، در حالی که برج های استخراج حلال می توانند در شرایط خفیف به جداسازی کارآمد دست یابند.
(2) سازگاری قوی
برج های استخراج حلال برای انواع سیستم های شیمیایی مختلف و شرایط عملیاتی مناسب هستند. چه برخورد با حلال های خاصیت های مختلف (مانند حلال های قطبی و حلالهای غیر قطبی) یا در محدوده های مختلف دما و محیط های فشار ، با تنظیم ساختار تجهیزات و پارامترهای عملیاتی می توان اثرات استخراج خوبی را بدست آورد. در تولید شیمیایی ، برای برخی از سیستم ها با شرایط واکنش سخت ، برج های استخراج حلال می توانند انعطاف پذیر با نیازهای تولید سازگار باشند.
(3) عملیات مداوم
بسیاری از انواع برج های استخراج حلال از تغذیه و تخلیه مداوم پشتیبانی می کنند ، که برای فرآیندهای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ بسیار مناسب است. عملکرد مداوم نه تنها می تواند راندمان تولید را بهبود بخشد ، بلکه باعث کاهش مصرف انرژی و هزینه های تولید برای واحد واحد نیز می شود. در مقایسه با عملکرد متناوب ، عملکرد مداوم باعث کاهش تعداد تجهیزات و توقف تجهیزات می شود ، عمر خدمات تجهیزات را افزایش می دهد و در عین حال کیفیت محصول را پایدار می کند. به عنوان مثال ، در تولید صنعتی در مقیاس بزرگ مانند پالایش نفتی و تولید مواد اولیه شیمیایی ، از برجهای استخراج مداوم به طور گسترده استفاده می شود.
(4) انعطاف پذیری بالا
طراحی برج استخراج حلال امکان تنظیم انواع پارامترهای عملیاتی مانند سرعت جریان ، نسبت حلال ، دما ، فشار و غیره را فراهم می کند تا متناسب با کارهای مختلف جداسازی باشد. با تغییر این پارامترها ، فرآیند استخراج می تواند بهینه شود و میزان استخراج و خلوص مؤلفه هدف قابل بهبود است. علاوه بر این ، پیکربندی استخراج چند مرحله ای می تواند اثر جداسازی را بیشتر بهبود بخشد و نیازهای دقت جدایی را برای فرآیندهای مختلف برآورده کند. در تولید واقعی ، پارامترهای عملیاتی و تعداد مراحل برج استخراج می توانند با توجه به ترکیب مواد اولیه و الزامات کیفیت محصول ، انعطاف پذیر تنظیم شوند.
(5) نگهداری آسان
طراحی برج های استخراج حلال مدرن ، سهولت تمیز کردن و نگهداری تجهیزات را به طور کامل در نظر می گیرد. به عنوان مثال ، استفاده از بسته بندی های قابل جابجایی یا ساختار صفحه برج ، تمیز کردن و جایگزینی تجهیزات را پس از مدت زمانی کار می کند و باعث کاهش هزینه های خرابی و نگهداری تجهیزات می شود. در عین حال ، تجهیزات مجهز به ابزارهای مختلف نظارت و سیستم های کنترل خودکار است که می تواند وضعیت عملیاتی تجهیزات را در زمان واقعی کنترل کند ، مشکلات بالقوه را به موقع تشخیص و حل کند و از عملکرد پایدار تجهیزات اطمینان حاصل کند.
5. ملاحظات طراحی و عملکرد
(1) نقاط اصلی طراحی
تعیین اندازه برج: ارتفاع و قطر بدن برج باید بر اساس حجم پردازش ، شرایط عملیاتی و راندمان جداسازی مورد نیاز محاسبه شود. هنگامی که حجم پردازش بزرگ باشد ، معمولاً بدنه برج با قطر بزرگتر برای برآورده کردن نیازهای شار مورد نیاز است. در حالی که برای موقعیت هایی که جدایی دشوار است و تعداد صفحه نظری بالاتری لازم است ، باید ارتفاع بدن برج افزایش یابد. به عنوان مثال ، در پروژه های پالایش نفتی در مقیاس بزرگ ، اندازه برج استخراج به طور دقیق بر اساس حجم پردازش روغن خام و الزامات جداسازی محصول روغن طراحی شده است.
انتخاب ساختار داخلی: با توجه به خصوصیات مواد و الزامات فرآیند ، ساختار داخلی به طور منطقی انتخاب می شود ، مانند نوع بسته بندی ، دیافراگم صفحه غربال ، اندازه و فاصله و غیره و غیره. برای سیستم هایی با حجم پردازش بزرگ و نیازهای بالایی از بازده انتقال جرم ، ممکن است از ساختار برج استخراج تورنت استفاده شود. در تولید شیمیایی خوب ، ساختار داخلی برج استخراج با توجه به ویژگی های محصولات مختلف با دقت طراحی شده است.
انتخاب مواد: با توجه به عواملی مانند خوردگی ، دما و فشار مواد ، مواد مناسب بدن و مواد مؤلفه داخلی را انتخاب کنید. هنگام برخورد با مواد بسیار خورنده ، مانند محلول های شستشوی حاوی اسید در هیدرومتالورژی ، از جنس استنلس استیل ضد زنگ مقاوم در برابر خوردگی یا مواد آلیاژی خاص معمولاً برای تولید برج استخراج برای اطمینان از عمر خدمات و عملکرد ایمن تجهیزات استفاده می شود.
(2) بهینه سازی پارامترهای عملیاتی
کنترل سرعت جریان: کنترل دقیق سرعت جریان فاز مداوم و مرحله پراکنده کلید اطمینان از تماس کامل بین دو مرحله و جلوگیری از شرایط غیر طبیعی مانند سیل است. خیلی سریع سرعت جریان زمان تماس بین دو مرحله را فشرده می کند و در نتیجه کاهش قابل توجهی در راندمان انتقال جرم ایجاد می شود. سرعت جریان بسیار کند باعث کاهش راندمان تولید و افزایش هزینه های مصرف انرژی می شود. در عملیات واقعی صنعتی ، لازم است که به صورت پویا سرعت جریان دو فاز را بر اساس بار واقعی و اثر جداسازی برج استخراج از طریق یک سیستم کنترل خودکار متشکل از یک متر جریان و شیر تنظیم کننده بهینه کنیم. به عنوان مثال ، در یک خط تولید شیمیایی خوب ، سرعت جریان در زمان واقعی از طریق PLC (کنترل کننده منطق قابل برنامه ریزی) کنترل می شود تا از فرآیند انتقال جرم کارآمد و پایدار اطمینان حاصل شود.
تنظیم دما و فشار: پارامترهای دما و فشار سیستم استخراج به طور مستقیم بر حلالیت و ضریب توزیع ماده تأثیر می گذارد و متغیرهای اصلی هستند که راندمان استخراج را تعیین می کنند. تغییرات دما نه تنها تعادل توزیع املاح در دو مرحله را تغییر می دهد ، بلکه ممکن است بر پایداری محصول هدف نیز تأثیر بگذارد. تنظیم فشار نقش تعیین کننده ای در فرآیند استخراج مواد فرار دارد. در فرآیند استخراج مواد فعال زیستی گرمازا ، معمولاً دمای پایین و عملکرد فشار کم اتخاذ می شود ، و تجهیزات کنترل دما با دقت بالا و سیستم جبران فشار برای کنترل نوسانات دما در محدوده 0.5 ℃ برای اطمینان از فعالیت و عملکرد اجزای هدف مجهز می شوند.
بهینه سازی نسبت حلال: با توجه به ویژگی های ترکیب مواد اولیه و الزامات خلوص محصولات هدف ، تنظیم علمی نسبت حلال استخراج به مواد اولیه یک پیوند مهم در دستیابی به تولید اقتصادی و کارآمد است. اگر نسبت حلال خیلی زیاد باشد ، باعث زباله های حلال و افزایش هزینه های بازیابی بعدی خواهد شد. اگر نسبت حلال خیلی کوچک باشد ، ممکن است منجر به استخراج ناقص شود و بر کیفیت محصول تأثیر بگذارد. در تولید مدرن صنعتی ، از نرم افزار شبیه سازی فرآیند مانند ASPEN استفاده می شود ، همراه با داده های آزمایشگاه آزمایشگاهی ، یک مدل ریاضی پویا برای بهینه سازی نسبت حلال برای دسته های مختلف مواد اولیه ایجاد می شود. با استفاده از صنعت داروسازی به عنوان نمونه ، از طریق فناوری تجزیه و تحلیل آنلاین طیف سنجی نزدیك مادون قرمز ، می توان تغییرات در ترکیب مواد اولیه را در زمان واقعی مورد بررسی قرار داد و نسبت حلال را می توان به صورت پویا تنظیم كرد تا در ضمن كاهش مصرف حلال بیش از 20 ٪ ، خلوص محصول را افزایش دهد. $