추출 압력 용기 는 무엇 인가? 설계, 원칙 및 응용

추출 압력 용기 는 무엇 인가? 설계, 원칙 및 응용

핵심 질문에 답합니다.추출 압력 용기 는 무엇 이며, 어떻게 제어 된 압력 아래 용매 또는 초 비판적 유체 추출을 수행 합니까?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, 온도 및 인터페이스 접촉 영역. 초중심적인 CO2 추출 용기는 중심점 (31.1 °C 및 7.38 MPa) 가 가스와 같은 확산성을 유지하면서 용매 밀도가 액체의 밀도에 접근하는 경우액체-액체 추출 용기는 효율적인 용해물 회수를 위해 5-500의 분배 계수 (Kd) 를 달성하기 위해 0.1-4 MPa의 믹서-세틀러 또는 펄스 칼럼을 사용합니다.

1추출 압력 용기의 기본 작동 원칙

압력 용기에 도달 된 추출 효율은 단계 간의 열역학적 균형, 인터페이스 질량 전송 운동,그리고 방울 생성과 합병을 제어하는 수역학적 조건.

• 열역학 분포 평형:추출의 기본 동력은 Nernst 분배 법칙에 의해 지배되는 분배 계수 Kd = Csolute,extract / Csolute,raffinate입니다.용매 밀도와 따라서 용해 능력은 압력으로 직접 조절됩니다.: 31.1°C에서 7.38 MPa 이상, CO2는 작은 압력 변화 (예: 10에서 30 MPa) 가 용해도를 크기 순위로 증가시킬 수 있는 초중심 영역으로 진입합니다.A / Kd,B는 대상과 비목적 화합물의 분리 효율을 결정합니다.
• 표면 질량 전달 운동학:용해물 전달 속도는 두 필름 이론에 의해 지배된다: N = kLa·(C* - Cb), 여기서 kLa는 부피 질량 전송 계수 (자연적으로 액체-액체 시스템에서 0.01-0.1 s−1) 이다.C*는 인터페이스의 평형 농도입니다., 그리고 Cb는 대량 농도입니다. * 웨버 수 (We) * = ρ·v2·d/σ는 혼합기-착착기 용기에 있는 방울 분해를 특징으로 합니다. We > 6을 유지하는 것은 0의 방울로 분산을 보장합니다.최적의 인터페이스 영역을 위해 5-3 mm 지름초비판 추출에서 10−7cm2/s (10-100* 액체 용매) 의 확산성은 입체 내 확산을 가속화합니다.
• 압력 조절 단계 분리:초중심 유체 추출에서, 분리 용기에 압력 감소 ( 추출 압력에서 3-5 MPa까지) 는 CO2가 번쩍이는 것을 유발합니다.용매의 힘을 떨어뜨리고 추출 된 용액을 침착시킵니다.이 압력 스윙 방식은 열 절감의 필요성을 제거하고 에센셜 오일 (60 °C 이상 분해) 및 의약품과 같은 열적으로 불안정한 화합물을 보존합니다.*마르세트 원리* (단계 봉투를 따라 P-T 관계) 는 다단계 분리기의 설계를 지배합니다..

2추출 압력 용기 주요 유형

산업 추출 압력 용기 는 피드 및 용매 단계 사이의 접촉 패턴에 의해 구성됩니다.그리고 화학 처리 응용 프로그램:

• 수퍼크리티컬 CO2 추출 용기:이 고압 ASME 용기 (7.4-48 MPa 설계, 40-80 °C 작동) 는 조율 가능한 용매로 초중심적인 CO2를 사용하여 식물, 의약품 및 식품 수준의 화합물을 추출합니다.배 부피는 50L (주행자) 에서 5L까지1000 L (산업용), 2-4 시간 대량에서 90-98% 추출 효율을 달성합니다. 내부 바구니에는 고체 사료가 포함되어 있습니다. 액체 사료는 구조화된 포장으로 포장 된 기둥을 사용합니다.*마르세트 원리*는 추출 된 용액의 압력 변동 침착에 대한 분리 장치 설계를 안내합니다..
• 믹서-세플러 추출 기구:이 수평 또는 수직 압력 용기 (0.1-4 MPa 설계) 는 혼합 챔버와 중력 정착 구역을 하나의 ASME 코딩 된 껍질에서 결합합니다. 러슈톤 터빈 임펠러 (6 블레이드, D / T = 0.33-0.5) 200-600 RPM에서 0의 방울로 용매 단계를 분산.5-3 mm, 0.02-0.08 s-1의 kLa 값을 달성합니다. 15-30 분 동안 정착자 거주 시간은 단계 합성 기능을 제공합니다.3~10개의 믹서-세포 단위들로 구성된 다단계 캐스카드는 분포 계수 Kd > 10으로 99% 이상의 추출을 달성합니다..
• 펄스 컬럼 추출 용기:이 높은 수직 압력 기둥 (0.5-3 MPa, H/D = 8-15) 은 회전 판 스택 또는 공기 펄스 (주파수 1-3 Hz,진폭 6-25mm) 는 기계적 조동기 없이 제어 된 방울 분산을 생성합니다.펄스 에너지 입력은 * 웨버 수 *를 방울 분해에 최적의 범위에서 유지합니다.5~100m3/h의 처리 용량은 20%의 개방 면적과 50~100mm의 판 간격을 가진 시트 플릿 기둥으로 달성됩니다., 핵 연료 가공 및 희토류 분리에 적합합니다.

추출 압력 용기 유형 비교 행렬

자주 묻는 질문 (FAQ)

질문: 왜 압력 배기 추출에 유기 용매보다 초중심적인 CO2가 선호되는가?

A: 초비판성 CO2는 압력 조절을 통해 조정 가능한 용매 강도를 제공합니다. 불화성이없는 작동 (물질 증기 위험도 없습니다.)추출된 제품에서 용매 잔류가 없습니다 (CO2는 압력화 시 완전히 증발합니다)이 특성은 식품, 의약품,유기 용매 잔류가 ICH Q3C 제한량에 따라 규제되는 화장품 추출.

질문: 분배 계수는 무엇이며 추출 용기 설계에 중요한 이유는 무엇입니까?

A: 분포 계수 Kd = C (추출 단계) / C (정제 단계) 는 용해 물질이 용매 단계로 얼마나 강하게 분해되는지를 정량화합니다.Kd > 10은 유리한 추출을 나타내고 더 적은 평형 단계를 허용합니다.선택성 α = Kd (목표) /Kd (부정성) 은 분리 특성을 결정합니다. 배 설계자는 Kremser 방정식을 통해 이론 단계 수를 계산하기 위해 Kd를 사용합니다.믹서-세포 캐스카드 또는 기둥 높이를 직접 측정합니다..

Q: 혼합기-착착기 추출 용기에서 단계 합병은 어떻게 관리됩니까?

A: 정착 부분의 응집은 15-30 분 동안 체류 시간을 유지하여 레이놀즈 수치 < 200 (라미나리 흐름) 의 평온 구역을 제공함으로써 촉진됩니다.그리고 방울 충돌 빈도를 증가시키는 합금판 또는 망 패드를 설치합니다.인터페이스 레벨은 레벨 송신기 (LT) 로 제어됩니다. 무거운 단계 출구 밸브를 조절합니다.디멀시피어 용량 또는 정전적 합성 (electrostatic coalescence) 을 사용할 수 있습니다..

질문: 초중심적인 CO2 추출 용기에 대한 안전 조항은 무엇입니까?

A: 48 MPa로 설계된 초중심적인 CO2 용기에는 ASME 제8 섹션 1부 또는 2부 인증이 필요하며, 설계 압력의 110%로 지정된 폭발 디스크 압력 완화,문을 닫는 것을 확인하는 자동 잠금 장치 (열린 문으로 압력이 없습니다), 1% v/v 경보 문턱을 가진 CO2 누출 탐지 장치 및 안전한 야외 위치로 비상 통풍 시스템 또한 온실 가스 배출량을 최소화하기 위해 CO2 회수 / 재활용 순환을 포함해야합니다.일반적으로 95%+의 CO2 회수를 달성.

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