एक निकासी दबाव पोत क्या है?

एक निकासी दबाव पोत क्या है?

मूल प्रश्न का उत्तरःएक निकासी दबाव कंटेनर क्या है, और यह नियंत्रित दबाव के तहत विलायक या सुपरक्रिटिकल द्रव निकासी कैसे करता है?An extraction pressure vessel is an ASME Section VIII-coded pressure-rated container that enables the transfer of target solutes from a solid or liquid feed into a solvent phase by manipulating pressure, तापमान, और इंटरफेस संपर्क क्षेत्र। सुपरक्रिटिकल CO2 निष्कर्षण पात्र महत्वपूर्ण बिंदु (31.1°C और 7.2°C) से ऊपर काम करते हैं।38 एमपीए) जहां विलायक का घनत्व एक तरल के करीब है जबकि गैस जैसा फैलाव बनाए रखा जाता हैतरल-तरल निष्कर्षण वाहिकाओं में कुशल विलायक वसूली के लिए 5-500 के वितरण गुणांक (केडी) प्राप्त करने के लिए 0.1-4 एमपीए पर मिक्सर-सेलेटर या पल्स कॉलम का उपयोग किया जाता है।

1निकासी दबाव वाहिकाओं के मुख्य संचालन सिद्धांत

एक दबाव कंटेनर के भीतर प्राप्त निष्कर्षण दक्षता चरणों के बीच थर्मोडायनामिक संतुलन, इंटरफेस द्रव्यमान हस्तांतरण गतिशीलता पर निर्भर करती है,और हाइड्रोडायनामिक परिस्थितियों जो बूंदों के गठन और संयोग को नियंत्रित करते हैं.

• थर्मोडायनामिक वितरण संतुलनःनिष्कर्षण के लिए मौलिक प्रेरक शक्ति वितरण गुणांक Kd = Csolute,extract / Csolute,raffinate है, जो Nernst वितरण कानून द्वारा शासित है।विलायक घनत्व और इस प्रकार विलय शक्ति सीधे दबाव द्वारा नियंत्रित किया जाता है: 31.1°C पर 7.38 MPa से ऊपर, CO2 सुपरक्रिटिकल क्षेत्र में प्रवेश करता है जहां छोटे दबाव परिवर्तन (उदाहरण के लिए, 10 से 30 MPa तक) परिमाण के क्रम में घुलनशीलता बढ़ा सकते हैं।ए / केडी,बी लक्ष्य और गैर-लक्ष्य यौगिकों के बीच पृथक्करण दक्षता निर्धारित करता है।
• अंतरफलक द्रव्यमान हस्तांतरण गति विज्ञानःसॉल्यूट ट्रांसफर दर दो फिल्म सिद्धांत द्वारा शासित हैः N = kLa·(C* - Cb), जहां kLa वॉल्यूमेट्रिक मास ट्रांसफर गुणांक है (आमतौर पर 0.01-0.1 s−1 तरल-तरल प्रणालियों के लिए),C* इंटरफ़ेस पर संतुलन सांद्रता है*वेबर संख्या (We) * = ρ·v2·d/σ मिक्सर-सेलेटर कंटेनरों में बूंदों के टूटने की विशेषता है; We > 6 को बनाए रखने से 0 के बूंदों में फैलाव सुनिश्चित होता है।इष्टतम अंतरफलक क्षेत्र के लिए 5-3 मिमी व्याससुपरक्रिटिकल निष्कर्षण में, 10−7 सेमी2/सेकंड (10-100* तरल विलायक) के फैलाव से अंदरूनी कण फैलाव में तेजी आती है।
• दबाव-नियंत्रित चरण पृथक्करण:सुपरक्रिटिकल फ्लूइड एक्सट्रैक्शन में, एक विभाजक पात्र में दबाव में कमी (एक्सट्रैक्शन दबाव से 3-5 एमपीए तक) से CO2 फ्लैश हो जाता है,अपनी विलायक शक्ति को कम करके और निकाले गए विलायक को झोंककरयह दबाव स्विंग दृष्टिकोण थर्मल डेसॉर्प्शन की आवश्यकता को समाप्त करता है, थर्मल रूप से अस्थिर यौगिकों को संरक्षित करता है जैसे कि आवश्यक तेलों (60 डिग्री सेल्सियस से ऊपर विघटित) और दवाओं।*Marcet सिद्धांत* (चरण लिफाफे के साथ पी-टी संबंध) बहु-चरण विभाजक के डिजाइन को नियंत्रित करता है.

2निकासी दबाव वाहिकाओं के प्रमुख प्रकार

औद्योगिक निष्कर्षण दबाव वाहिकाओं को फीड और सॉल्वेंट चरणों के बीच संपर्क पैटर्न द्वारा कॉन्फ़िगर किया जाता है। तीन मुख्य डिजाइन दवा, खाद्य,और रासायनिक प्रसंस्करण अनुप्रयोग:

• सुपरक्रिटिकल CO2 निकासी पात्र:ये उच्च दबाव वाले एएसएमई पात्र (7.4-48 एमपीए डिजाइन, 40-80 डिग्री सेल्सियस ऑपरेटिंग) सुपरक्रिटिकल सीओ 2 को ट्यून करने योग्य विलायक के रूप में उपयोग करके वनस्पति, दवा और खाद्य-ग्रेड यौगिकों को निकालते हैं।पात्रों की मात्रा 50 लीटर (पायलट) से 5 लीटर तक है,000 लीटर (औद्योगिक), 2-4 घंटे के बैचों में 90-98% निष्कर्षण दक्षता प्राप्त करता है। आंतरिक टोकरी ठोस फ़ीड सामग्री रखती है; तरल फ़ीड संरचित पैकिंग के साथ पैक किए गए स्तंभों का उपयोग करते हैं।*मार्सेट सिद्धांत* निकाले गए सॉल्यूट्स के दबाव-स्विंग वर्षा के लिए विभाजक डिजाइन का मार्गदर्शन करता है.
• मिक्सर-सेटलर निकासी पोत:ये क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर दबाव वाहिकाएं (0.1-4 एमपीए डिजाइन) एक एकल एएसएमई-कोडेड शैल में गुरुत्वाकर्षण बसने वाले क्षेत्र के साथ एक मिश्रण कक्ष को जोड़ती हैं। रश्टन टर्बाइन रोलर (6-लेड, डी / टी = 0.33-0) ।5) 200-600 आरपीएम पर विलायक चरण को 0 की बूंदों में फैलाएं.5-3 मिमी, 0.02-0.08 s−1 के केएलए मूल्यों को प्राप्त करना। 15-30 मिनट के सेटलर निवास समय चरण संलयन की अनुमति देते हैं।3-10 मिक्सर-सेलेटर इकाइयों के बहु-चरण कैस्केड वितरण गुणांक Kd > 10 के साथ 99%+ निष्कर्षण प्राप्त करते हैं.
• पल्स कॉलम एक्सट्रैक्शन कंटेनर:ये ऊंचे ऊर्ध्वाधर दबाव स्तंभ (0.5-3 एमपीए, एच/डी = 8-15) प्रतिवर्ती प्लेट स्टैक या वायु धड़कन (आवृत्ति 1-3 हर्ट्ज,पैमाना 6-25 मिमी) यांत्रिक हलचल के बिना नियंत्रित बूंद फैलाव बनाने के लिएपल्स ऊर्जा इनपुट *वेबर संख्या* को बूंदों के टूटने के लिए इष्टतम सीमा में रखता है।5-100 m3/h की थ्रूपुट क्षमताओं को 20% खुले क्षेत्र और 50-100 मिमी प्लेट अंतर वाले सीव-प्लेट स्तंभों के साथ प्राप्त किया जाता है, परमाणु ईंधन प्रसंस्करण और दुर्लभ पृथ्वी पृथक्करण के लिए उपयुक्त है।

निकासी दबाव पोत प्रकार तुलना मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: निष्कर्षण दबाव वाहिकाओं के लिए कार्बनिक सॉल्वैंट्स की तुलना में सुपरक्रिटिकल CO2 को क्यों पसंद किया जाता है?

उत्तरः सुपरक्रिटिकल CO2 दबाव समायोजन के माध्यम से समायोज्य विलायक शक्ति प्रदान करता है, गैर-ज्वलनशील संचालन (कोई कार्बनिक वाष्प जोखिम नहीं),निकाले गए उत्पाद में विलायक अवशेष शून्य (CO2 पूरी तरह से दबाव में वाष्पित हो जाता है), और हल्के ऑपरेटिंग तापमान (31.1-80°C) जो थर्मल रूप से संवेदनशील यौगिकों को संरक्षित करते हैं। ये गुण इसे खाद्य, औषधीय,और कॉस्मेटिक निष्कर्षण जहां कार्बनिक विलायक अवशेषों को ICH Q3C सीमाओं के तहत विनियमित किया जाता है.

प्रश्न: वितरण गुणांक क्या है और यह निष्कर्षण पात्रों के डिजाइन के लिए क्यों महत्वपूर्ण है?

उत्तर: वितरण गुणांक Kd = C (निष्कर्षण चरण) / C (परिष्कृत चरण) यह बताता है कि विलायक चरण में विलायक कितना मजबूत होता है।Kd > 10 अनुकूल निष्कर्षण का संकेत देता है और कम संतुलन चरणों की अनुमति देता हैचयनशीलता α = Kd ((लक्ष्य) /Kd ((अशुद्धता) पृथक्करण विशिष्टता निर्धारित करती है। पोत डिजाइनर क्रेमर समीकरण के माध्यम से सैद्धांतिक चरणों की संख्या की गणना करने के लिए Kd का उपयोग करते हैं,सीधे मिक्सर-सेटलर कैस्केड या स्तंभ ऊंचाई का आकार.

प्रश्न: मिक्सर-सेलेटर निकासी पात्रों में चरण संलयन को कैसे प्रबंधित किया जाता है?

A: 15-30 मिनट के निवास समय को बनाए रखकर, रेनॉल्ड्स संख्या < 200 (लामिना प्रवाह) के साथ एक शांत क्षेत्र प्रदान करके, बसने वाले खंड में कोएलेसेंस को बढ़ावा दिया जाता है।और coalescer प्लेटों या जाल पैड है कि बूंद टक्कर की आवृत्ति में वृद्धि स्थापितइंटरफेस स्तर को एक स्तर ट्रांसमीटर (LT) द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो भारी चरण आउटलेट वाल्व को नियंत्रित करता है।डेमुल्सिफायर डोजिंग या इलेक्ट्रोस्टैटिक कोएलेसेंस लागू किया जा सकता है.

प्रश्न: सुपरक्रिटिकल CO2 निकासी पात्रों के लिए सुरक्षा के क्या प्रावधान आवश्यक हैं?

एः 48 एमपीए के लिए डिज़ाइन किए गए सुपरक्रिटिकल सीओ 2 कंटेनरों को एएसएमई सेक्शन VIII डिवीजन 1 या डिवीजन 2 प्रमाणन की आवश्यकता होती है, डिजाइन दबाव के 110% पर नामित फट डिस्क दबाव राहत,दरवाजे के बंद होने की जांच के लिए स्वचालित इंटरलॉक (खुले दरवाजे के साथ कोई दबाव नहीं), 1% v/v अलार्म थ्रेशोल्ड के साथ CO2 रिसाव डिटेक्टर, और एक सुरक्षित बाहरी स्थान पर आपातकालीन वेंटिलेशन। सिस्टम में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करने के लिए CO2 वसूली/रीसाइक्लिंग लूप भी शामिल होना चाहिए।आमतौर पर 95% से अधिक CO2 वसूली प्राप्त करना.

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