Kurs ishi Mavzu: Suyuqliklarni ekstraksiyalash jarayonini avtomatlashtirish

6. Ekstraktorlar konstruksiyalari.
Ma’lumki, ekstraksiyalash jarayonlarida massa o‘tkazishning samaradorligi massa berish yuzasi va o‘rtacha harakatga keltiruvchi kuchga to‘g‘ri proporsional. Ekstraktorlarda massa almashinish yuzasini oshirish maqsadida suyuq fazalardan biri tomchi holida purkaladi. Dispers va dispersion fazalar o‘rtasida massa o‘tkazish jarayoni sodir bo‘ladi. Ekstraktorda yuqori harakatga keltiruvchi kuchga erishish uchun jarayondagi oqimlar ideal siqib chiqarish sharoitida o‘zaro to‘qnashishi tashkil etiladi. Buning uchun ekstraksiyalash jarayoni yupqa qatlamda nasadkali, markazdan qochma ekstraktorlarda ularni seksiyalash yoki ko‘p pog‘onali seksiyalangan qurilmalarda olib boriladi. Jarayon tashkil etilishiga qarab ekstrakgorlar davriy va uzluksiz prinsipda ishlaydigan bo‘ladi. Jarayonda qatnashayotgan fazalar to‘qnashuviga qarab ekstraktor 3 guruhga bo‘linadi: aralashtirib tindiruvchi; differensial kontaktli va pog‘onali yoki seksiyali. Aralashtirib — tindiruvchi ekstraktorlar bir necha pog‘onadan iborat bo‘lib, ulardan har biri tarkibida aralashtirgich va ajratkich bo‘ladi. Tashqaridan berilayotgan energiya hisobiga aralashtirgichda suyuqlik fazalaridan biri tomchi holida purkaladi va natijada dispersion faza hosil bo‘ladi. Tomchi holidagi dispersion faza dispers fazada tarqaladi. Dispers faza sifatida yengil faza ham yoki og‘ir faza ham bo‘lishi mumkin. Ajratkich sifatida tindirgichni ham ishlatish mumkin. Zamonaviy qurilmalarda esa, uning o‘rniga separator ishlatiladi. Separatorda emulsiya rafinat va ekstraktga ajratiladi. Differensial — kontaktli ekstraktorlar fazalar o‘rtasidagi to‘qnashishni uzluksiz va ulardagi konsentratsiyalarining asta-sekin, uzluksiz o‘zgarishini ta’minlaydi. Bu turdagi qurilmalarda fazalarning bo‘ylama siljishi hisobiga ideal siqib chiqarish qurilmasiga qaraganda o‘rtacha harakatga keltiruvchi kuch birmuncha past bo‘ladi.
Ekstraktorda energiya sarflanish turiga qarab, tashqi energiya hisobiga va bunday energiyasiz qurilmalarga bo‘linadi. O‘zaro ta’sirda bo‘lgan fazalarga tashqi energiya aralashtirgich, tebratkich va pulsatorlar yordamida uzatiladi. Pog‘onali (seksiyali) ekstraktorlar alohida seksiyalardan tarkib topgan bo‘lib, ularda fazalar konsentratsiyalari notekis, sakrab-sakrab o‘zgaradi.
Ayrim hollarda har bir seksiyada konsentratsiyalar maydoni ideal siqib chiqarish qurilmasiga yaqinlashib qoladi. Shunday bir necha seksiyadan tashkil bo‘lgan ekstraktor ideal siqib chiqarish qurilmasi deb hisoblanishi mumkin. Tarelkali ekstraktorlar turli konstruksiyadagi elaksimon tarelka na quyilish moslamasi bor kolonnali qurilmadir (. O‘zaro qarama qarshi yo‘nalishdagi fazalar oqimlarining har bir tarelkada to‘qnashishi tufayli ro‘y beradi. Fazalardan biri tarelka teshiklari orqali o‘tib mayda tomchilarga parchalanadi. Yaxlit faza tarelka bo‘ylab harakatlanadi va quyilish patrubkasi orqali keyingi tarelkaga o‘tadi va jarayon shu yo‘sinda qaytariladi. Mayda tomchi holatidagi suyuqlik dispers faza deb. qurilmaning butun hajmini egallagan suyuqlik esa, dispersion (yaxlit) faza deb nomlanadi. Tarelkada tomchilar birlashib, uning osti yoki ustida yaxlit suyuqlik qatlamini hosil qiladi. Qurilmani seksiyalash, jarayonni harakatga keltiruvchi kuchni ortishiga olib keladi.
Tarelka teshiklaridagi dispers fazaning tezligi oqimchali rejim hosil bo‘lish shartidan aniqlanadi. Tomchili rejimdan oqimchali rejimga o‘tish paytidagi kritik tezlik tarelka teshiklariga bog‘liq, ya’ni: Turg‘un oqimchali rejimda ekstraktor samarali ishlashi uchun tezlik kritik tezlikdan 20% ko‘p bo‘lishi kerak. Dispers fazadagi massa berish koeffitsiyentini aniqlash uchun kuyidagi formulani tavsiya etish mumkin:
N u d = 0,064 R e 0M P r ° 5
bu yerda = P(/d-,/Da -diffuzion Nusselt kriteriysi (7Vdispers fazadagi massa berish koeffitsiyenti); d3 - tomchining ekvivalent diametri; Dd - dispers fazadagi diffuziya koeffitsiyenti); Re = Wmax-dj/v,. - tomchi uchun Reynolde kriteriysi (wmax -yaxlit fazadagi tomchining nisbiy tezligi; vc yaxlit fazaning kinematik qovushoqligi); Rgd = uMarkazdan qochma ekstraktorlar. Agar, ekstraksiyalanayotgan modda parchalanib ketish xususiyatiga ega bo‘lsa, jarayonning davomiyligini maksimal darajada qisqartirish zarur bo‘lganda, bu turdagi ekstraktorlar qo‘llaniladi.
Ma’lumki, markazdan qochma ekstraktorlarda jarayon maksimal tezlik bilan amalga oshiriladi. Eritma va erituvchi zichliklari orasida farq juda kichik bo‘lganda ham, bunday ekstraktorlarni qo‘llash maqsadga muvofiq. Bu turdagi ekstraktorlar - trubali, kamerali va yupqa qatlamli bo‘ladi. 5.60-rasmda trubali, markazdan qochma ekstraktor sxemasi keltirilgan. Ekstraktor silindrik baraban 3 dan iborat bo‘lib, ichiga qaytaruvchi disk 7 lar o‘rnatilgan bo‘ladi. Qaytaruvchi disklar barabanni separatsion (I, III, V, VII) va ekstraksion (II, IV, VI) zonalarga bo‘ladi. Og‘ir faza L kanal 2 va qo‘zg‘almas silindr 4 orqali ekstraktorning VI zonasiga uzatiladi. U yerdan og‘ir faza barabanning pastki qismidan yuqoriga ko‘tariladi va halqasimon to‘kish kanali 8 orqali chiqariladi. Yengil faza G esa, kanal 6 orqali yuqori ekstraksion zona II ga uzatiladi. Og‘ir faza L ga qarama-qarshi yo‘nalishda harakat qilib, qurilmaning pastki qismidagi to‘kish kanali I orqali chiqariladi. Jarayon natijasida ekstraksion zonalarda hosil bo‘lgan emulsiya teshikli, qaytaruvchi disklar orqali o‘tish paytida birinchi bor ajratiladi.
Emulsiyaning to‘liq fazalarga ajratilishi markazdan qochma kuch ta’sirida separatsion zonalarda sodir bo‘ladi. Pulsatsiya tebranishlari ta’siri ostida suyuqlik oqimining Turbulentligi va fazalarning tomchilarga parchalanishi ortadi. Bu hol o‘z navbatida tarelkali yoki nasadkali ekstraktorlarda massa almashinish jarayonining o‘sishiga olib keladi. Pulsatsiyali ekstraktorning ishlash rejimi pullsatsiyalar intensivligiga bog‘liq bo‘lib, amplitudaning chastotaga ko‘paytmasi bilan xarakterlanadi.
Agar, pulsatsiya intensivligi kichik bo‘lsa, yengil faza og‘ir fazada yoki og‘ir faza yengilda galma-gal tarqaladi. Ichi bo‘sh (purkovchi) kolonnalar. Bu turdagi ekstraktorlar og‘ir suyuqlik L bilan to‘ldiriladi va u biror wc tezlik bilan qurilmada harakatlanib, to‘kish shtutseridan chiqib ketadi . Yengil faza G qurilmaga purkagich orqali tomchi holatida uzatiladi va pastga qarab tezlik bilan tushadi.
Ekstraktorning tepa qismida tomchilar birlashadi va yaxli! suyuqlik qatlami hosil bo‘ladi va u qurilmaning tepa ptgutseri orqali chiqib ketadi. Tomchining nisbiy harakat tezligi w0 ni rejimga qarab cho‘kish tezligi tenglamasi ( orqali topish mumkin. Qurilma devoriga nisbatan tomchilar siljishining tezligi nisbiy w0 tezlik va yaxlit faza harakatining chiziqli tezligi wc ying farqi sifatida aniqlash mumkin: wM = w o wc Agar, dispers (yaxlit) faza bo‘yicha qurilmaning yuklamasi ortib ketsa, tomchilar tezligi wg = 0 bo‘lgan hol sodir bo‘lishi mumkin. Bunday hollarda qurilmada dispers faza yig‘ilib qoladi.
Ekstraktorning ishchi zonasida dispers fazaning yig‘ilishi, uning o‘tish yo‘lini torayishiga olib keladi. Natijada, ushbu fazaning tezligi ortib ketadi va u ishchi zonadan dispers faza tomchilarini olib chiqa boshlaydi. Fazalarning qarama-qarshi harakati buziladi va ekstraktor tikilib boshlaydi.