بخشی از پاورپوینت
اسلاید 2 :
تجهیزات صنایع شیمیایی
هدف کلی درس : آشنایی با ساختار کلی، اجزای سازنده و عملکرد برخی تجهیزات رایج در صنایع شیمیایی و یا به دست آوردن تجربه عملی در مواجهه با آن ها
اسلاید 3 :
فهرست مطالب
رآکتورهای شیمیایی
بلورساز (کریستالیزور)ها
دستگاه های دانه بندی
خشک کن ها
برج های جداسازی (تقطیر، جذب و استخراج)
سنگ شکن ها، خرد کن ها و آسیاب ها
دیگ های بخار
صافی های صنعتی و سانتریفیوژ ها
مبدل های حرارتی
سامانه های رطوب زنی هوا و دستگاه های هواساز
اسلاید 4 :
استخراج
در استخراج مایع/ مایع اجزای یک مایع بر اساس توزیع انتخابی آن ها در یک حلال مناسب جدا می شوند. برای رسیدن به تعادل، تا حد امکان بین دو فاز مایع تماس ایجاد می کنند. بعد از تماس دو فاز، باید تدارک جداکردن دو فاز مایع را دید. استخراج به وسیله استخراج کننده های ساده که در آن یک فاز تحت شرایط جریان متقابل در فاز دیگر پراکنده می شود و یا در همزن های مکانیکی که پراکنده شدن به کمک همزن مکانیکی و ایجاد تنش افزایش می یابد، صورت می گیرد.
ساده ترین سیستم استخراج متشکل از حل شونده (ماده ای که باید استخراج شود)، حلال، و حامل (بخش غیر حلال مخلوط خوراک) است. در استخراج طراح باید بین فاز سبک، فاز سنگین، فاز پراکنده، فاز پیوسته و خوراک باقیمانده و فاز استخراج شده تفاوت قائل شود.
اسلاید 5 :
هر سیستم استخراج همواره حداقل دارای یک دستگاه جداسازی اضافی برای بازیابی حلال از فاز استخراج شده است. برای مثال شکل روبه رو یک سیستم استخراج صنعتی را که ستون استخراج سینی دار آن برای کاهش محدودیت های تعادلی مربوط به خلوص محصول استخراج شده، دارای یک جریان برگشتی به شکل محصول استخراج شده از ستون تقطیر است. توجه داشته باشید که در این سیستم از یک حلال با نقطه جوش پایین که از پایین ستون تقطیر بازیابی می شود استفاده می کنند.
اسلاید 6 :
موارد استفاده از عمل استخراج
در مورد محلول های رقیق وقتی آب باید رد عمل تقطیر جدا شود عمل استخراج نسبت به تقطیر و تبخیر اقتصادی تر است.
در رقابت با دیگر عملیات انتقال جرم
جایگزینی برای روش های شیمیایی
برای خالص کردن فلزات کم قیمت نظیر مس و . استفاده از روش استخراج مایع اقتصادی تر است.
جداسازی که توسط روش های دیگر ممکن نیست
در تقطیر دو ماده که فشار بخار آن ها به هم نزدیک است (ضریب فراریت نزدیک 1 باشد) و یا این که دو ماده تشکیل آزئوتروپ دهند و یا این که مواد مورد نظر مانند محصولات دارویی به حرارت بالا حساس باشند (تجزیه شیمیایی صورت گیرد) در کلیه موارد بالا استخراج بر تقطیر ارجح می باشد.
اسلاید 7 :
انتخاب تجهیزات استخراج مایع/ مایع
به دلیل تنوع گسترده کاربردهای استخراج مایع/ مایع، تجهیزات بسیار زیادی برای این فرآیند طراحی شده است. برخی از این تجهیزات شبیه به تجهیزات تقطیر، جذب و دفع است. البته این تجهیزات ممکن است کارایی مناسبی نداشته باشند مگر آنکه گرانروی مایعات پایین و اختلاف دانسیته فاز بالا باشد. به همین دلیل اغلب دستگاه های همزن دار مکانیکی مناسب تر هستند. در هر حال مهندس طراح لازم است تعداد مراحل تئوری موزد نیاز برای جداسازی و ابعاد تجهیزات انتخاب شده برای استخراج را تعیین کند.
اسلاید 8 :
دسته بندی استخراج کننده ها
تماس دهنده های جریان متقابل پیوسته
تماس دهنده های گریز از مرکز
همزن ته نشین کننده
تماس دهنده های جریان متقابل پیوسته با همزن مکانیک
ستون های پاششی
ستون های پر شده
ستون های سینی دار
ستون های Scheibel and
Oldshue-Rushton
تماس دهنده با صفحه دوار (RDC)
صفحه دوار متقارن (ARD)
ستون Kuhni
ستون با صفحه رفت و برگشتی Karr
استخراج کننده Graesner
ستون Lurgi
استخراج کننده Podbielniak
اسلاید 9 :
دستورالعمل های عمومی برای انتخاب تجیهزات استخراج
اسلاید 10 :
حداکثر بار گذاری و قطر انواع ستون های استخراج کننده تجاری
استخراج کننده Karr بیشترین و استخراج کننده Graesser کمترین ظرفیت مایع به ازای واحد سطج مقطع ستون را دارد
اسلاید 11 :
عوامل تأثیر گذار در فرآیند استخراج
شدت جریان خوراک، ترکیب درصد، دما و فشار
نوع ساختار استخراج مورد نیاز (تک مرحله ای، دو مرحله ای، یا دو حلالی و ساختارهای دو بخشی)
میزان مورد انتظار بازیابی حل شونده رد یک بخش یا میزان جداسازی خوراک در ساختار دو بخشی
انتخاب حلال مایع و خواص آن
دما و فشار عملیاتی و تعادل فاز مربوطه
کشش بین دو فاز و اختلاف دانسیته بین دو فاز مایع
امولسیون سازی و تمایل به تشکیل پسماند
نوع استخراج کننده انتخاب شده
اسلاید 12 :
انواع ساختار های متداول استخراج مایع مایع
یک مرحله ای
دو مرحله ای پشت سر هم
دو حلالی با دو مرحله پشت سرهم
جداسازی یک مرحله ای استخراج شبیه به جذب و عریان سازی است و از آن برای انتقال جزء معینی از حل شونده موجود در خوراک به حلال استفاده می شود.
دو مرحله ای پشت سر هم شبیه به تقطیری است که در بین دو مرحله خوراک وارد می شود. بر اساس ملاحظات مربوط به حلالیت، جداسازی اغلب بین اجزای موجود در خوراک به خوبی انجام می شود. اگر جداسازی ممکن نباشد، می توان از یک آرایش دو حلالی با دو بخش استفاده کرد.
برای آرایش که حداقل دارای چهار جزء است محاسبات بسیار خسته کننده می شود و نیاز به استفاده از برنامه های شبیه سازی رایانه ای بسیار پیچیده امروزی دارد.
اسلاید 13 :
انتخاب حلال
مهمترین تصمیم گیری در فرآیند استخراج انتخاب حلال است. به علاوه معیارهای متعددی برای این انتخاب باید در نظر گرفت.
ابتدا برای آنکه بتوان در فرآیند جداسازی از یک نسبت پایین حلال به خوراک استفاده کرد به یک نسبت تفکیک بالا نیازمندیم.
معیار دیگری که برای حلال باید در نظر گرفت بالا بودن مقدار انتخاب پذیری یا ضریب جداسازی است.
همچنین انتتخاب حلال ضرورت اختلاف دانسیته زیاد بین فازهای استخراج شده و باقیمانده را برای ظرفیت بیشتر تجهیزاتی که از نیروی ثقل برای جداسازی استفاده می کنند تعیین می کند، و برای افزایش سرعت انتقال جرم و کاهش کشش سطحی بین دو فاز برای کمک به پراکنده شدن دو فاز، گرانروی حلال باید پایین باشد. در اینجا هم مانند انتخاب حلال در فرآیند جذب، متداول ترین معیارها عبارتند از :
قیمت پایین و دسترسی به آن، سهولت بازیابی، غیر سمی بودن، غیر آتش گیر بودن، و عدم خورندگی حلال، همچنین پایداری و ناسازگاری حلال در شرایط عملیاتی فرآیند استخراج.
