Ekstraksiyon Basınçlı Kap Nedir? Tasarım, Prensipler ve Uygulamalar

Çekim basınçlı bir kap nedir? Tasarım, İlkeler ve Uygulamalar

Temel soruya cevap vermek için:Çekim basınçlı bir kap nedir ve kontrol edilen basınç altında çözücü veya süper kritik sıvı ekstraksiyonunu nasıl gerçekleştirir?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 pressureSüperkritik CO2 ekstraksiyon kapları kritik noktanın üzerinde çalışmaktadır (31,1°C ve 7,2°C).38 MPa) ise, çözücü yoğunluğu bir sıvının yoğunluğuna yaklaşırken gaz benzeri difüzözü korur.Sıvı-sıvı çıkarma kapları, verimli çözünür geri kazanım için 5-500'lik dağılım katsayısı (Kd) elde etmek için 0,1-4 MPa'da karıştırıcı-yerleşkenler veya darbeler sütunları kullanır.

1Çekim basınçlı kaplarının temel çalışma ilkeleri

Basınçlı bir kap içinde elde edilen ekstraksiyon verimliliği, fazlar arasındaki termodinamik dengeye, yüzey kütle aktarımı kinetikine,ve damla oluşumunu ve birleşimi kontrol eden hidrodinamik koşullar.

• Termodinamik Dağıtım Denge:Ekstraksiyon için temel itici güç, Nernst dağılım yasası ile yönetilen Kd = Csolute,extract / Csolute,raffinate dağılım katsayısıdır.Solvent yoğunluğu ve böylece çözme gücü basınçla doğrudan kontrol edilir.: 31,1°C'de 7,38 MPa'nın üzerinde, CO2, küçük basınç değişikliklerinin (örneğin, 10'dan 30 MPa'ya) çözünürlüğü büyüklük derecesinde artırabileceği süper kritik bölgeye girer.A / KdB, hedef ve hedef olmayan bileşikler arasındaki ayrım verimini belirler.
• Yüzey kütle aktarımı kinetiği:Solut transfer hızı iki film teorisi ile yönetilir: N = kLa·(C* - Cb), burada kLa hacimli kütle transfer katsayısıdır (tipik olarak sıvı-sıvı sistemler için 0.01-0.1 s−1),C*, arayüzde denge konsantrasyonudur., ve Cb toplu konsantrasyonudur. * Weber sayısı (We) * = ρ·v2·d/σ karıştırıcı-karıştırıcı kaplardaki damla parçalanmasını karakterize eder; We > 6'yı korumak, 0'luk damlalara dağılmayı sağlar.En iyi ara yüz alanı için 5-3 mm çapındaSüperkritik ekstraksiyonda, 10−7 cm2/s (10-100* sıvı çözücüler) difüzyonun parçacık içi hızlanmasını sağlar.
• Basınç kontrollü faz ayrımı:Süperkritik sıvı ekstraksiyonunda, bir ayırıcı kabında basınç azalması (ekstraksiyon basıncından 3-5 MPa'ya) CO2'nin yanıp sönmesine neden olur.çözücü gücünü düşürerek çıkarılan çözülmüş maddeyi yağdırır.Bu basınç dalgalanması yaklaşımı, 60°C'den fazla bozulmuş efsanevi yağlar ve ilaçlar gibi termal olarak kararsız bileşikleri koruyarak termal desorpsiyon gerekliliğini ortadan kaldırır.*Marcet prensibi* (faz zarfı boyunca P-T ilişkisi) çok aşamalı ayırıcıların tasarımını yönetir.

2Çekim basınçlı kaplarının ana türleri

Endüstriyel ekstraksiyon basınç kapları, besin ve çözücü aşamaları arasındaki temas kalıbına göre yapılandırılır.ve kimyasal işleme uygulamaları:

• Süperkritik CO2 çıkarma kapları:Bu yüksek basınçlı ASME kapları (7.4-48 MPa tasarımı, 40-80 ° C işletim) uyumlu bir çözücü olarak süperkritik CO2 kullanarak bitki, ilaç ve gıda sınıfı bileşikleri çıkarır.Kap hacimleri 50 L (pilot) ile 5 L arasında değişir.,000 L (endüstriyel), 2-4 saatlik partilerde 90-98% ekstraksiyon verimliliği elde eder.*Marcet prensibi* çıkarılan çözülmüş maddelerin basınç dalgalanması çöküntüsü için ayırıcı tasarımını yönlendirir.
• Karıştırıcı ve yerleşimci çıkarma kapları:Bu yatay veya dikey basınç kapları (0,1-4 MPa tasarımı), tek bir ASME kodlu kabukta bir karıştırma odası ile bir yerçekimi çökme bölgesi birleştirir.5) 200-600 RPM'de çözücü fazını 0'luk damlacıklara dağıtın..5-3 mm, 0.02-0.08 s-1 kLa değerlerine ulaşır.3-10 karıştırıcı-karıştırıcı ünitesinden oluşan çok aşamalı kaskadlar, Kd > 10 dağılım katsayısı ile% 99+ çıkarma elde eder.
• Pulse Kolonu Ekstraksiyon Kapları:Bu yüksek dikey basınç sütunları (0,5-3 MPa, H/D = 8-15) tersleme plaka yığınları veya hava titreşimi (sıklık 1-3 Hz,Mekanik karıştırıcılar olmadan kontrollü damla dağılımı oluşturmak içinDövme enerji girişi, *Weber sayısını* damla parçalanması için optimal aralıkta tutar.% 20 açık alanı ve 50-100 mm plak araları olan geçirme plaka sütunları ile 5-100 m3/h'lik verim kapasiteleri elde edilir, nükleer yakıt işleme ve nadir toprak ayrımı için uygundur.

Çekim Basıncı Kap Tipleri Karşılaştırma Matrisi

Sıkça Sorulan Sorular (FAQ)

S: Neden ekstraksiyon basınç kapları için organik çözücülere göre süperkritik CO2 tercih edilir?

A: Süperkritik CO2, basınç ayarlama yoluyla ayarlanabilir çözücü gücü, yanmazlık (organik buhar tehlikesi yok)Çıkarılan üründe sıfır çözücü kalıntısı (CO2 basınçlandırma sırasında tamamen buharlaşır), ve ısıya duyarlı bileşikleri koruyan hafif çalışma sıcaklıkları (31.1-80°C).ve organik çözücü kalıntılarının ICH Q3C sınırları altında düzenlendiği kozmetik ekstraksiyon.

S: Dağıtım katsayısı nedir ve ekstraksiyon kapı tasarımı için neden önemlidir?

A: Dağıtım katsayısı Kd = C ((ekstrakt fazı) / C ((rafinasyon fazı) çözünürün çözücü fazına ne kadar güçlü bir şekilde bölünmesini ölçer.Kd > 10 uygun bir çıkarımı gösterir ve daha az denge aşamasına izin verir. Selektiflik α = Kd ((target) / Kd ((impurity) ayrım özelliğini belirler. Gemilerin tasarımcıları, teorik aşama sayısını Kremser denklemi ile hesaplamak için Kd'yi kullanırlar.Karıştırıcı-yargılayıcı kaskadının veya sütun yüksekliğinin doğrudan ölçümü.

S: Karıştırıcı-yerleşimci ekstraksiyon kaplarında faz birleşimi nasıl yönetilir?

A: Yerleşim bölümünde koalezans, 15-30 dakika kalma süresi sağlayarak, Reynolds sayısı < 200 (laminar akış) olan sakin bir bölge sağlayarak teşvik edilir.ve damla çarpışma sıklığını artıran koalisör plakaları veya ağ bantları kurmakKarşılaşma seviyesi, ağır fazlı çıkış valfini düzenleyen bir seviye verici (LT) tarafından kontrol edilir.Demulsifier dozlama veya elektrostatik kolesans uygulanabilir.

S: Süper kritik CO2 çıkarma kapları için hangi güvenlik önlemleri gereklidir?

A: 48 MPa'ya tasarlanmış süper kritik CO2 kapları, ASME Bölüm VIII Bölüm 1 veya Bölüm 2 sertifikasını gerektirir, patlama disk basıncı indiriminin tasarım basıncının% 110'unda nominal olması,Kapı kapanışının doğrulanması için otomatik kilitler (açık kapıyla basınç yok), %1 v/v alarm eşiği olan CO2 sızıntısı dedektörleri ve güvenli bir dış mekan için acil havalandırma.Tipik olarak %95+ CO2 geri kazanımı elde edilir..

Etiketler:Paslanmaz çelik reaktörü,Kimyasal reaktör sistemi,Endüstriyel Kimyasal Reaktör