4.Процес екстрагування
Екстрагуванням називають процес вилучення з твердої або рідкої складної речовини чи кількох її компонентів за допомогою розчинника з вибірковою розчинністю. Під вибірковою розчинністю розуміють здатність рідини розчиняти лише той компонент (компоненти), які треба добути.
У процесі екстракції, як і інших масообмінних процесах, беруть участь три речовини: перша, з якої добувають цільовий компонент, друга (розчинник), за допомогою якої добувають цільовий компонент (компоненти), так званий екстрагент і третя, яка переходить з одної фази в іншу, так звана екстрагована речовина.
Апарат, у якому відбувається екстракція, називають екстрактором.
У ряді виробництв екстракція є одним з основних технологічних процесів. це добування цукру з буряків, олії з насіння соняшників, бавовнику, сої, ефірної олії, екстрагування ферментів з культур плісеневих грибів.
Рідинну екстракцію застосовують у виробництвах, пов’язаних з одержанням спирту, вина, олії, бензолу, ацетону, оцтової кислоти тощо. У найзагальнішому випадку процес екстракції складається з чотирьох стадій:
1.проникнення розчинника в шпари частинок рослинної сировини;
розчинення цільового компонента (компонентів);
перенесення екстрагованої речовини всередині частинки сировини до поверхні поділу фаз;
перенесення екстрагованої речовини в рідкій фазі від поверхні поділу фаз і розподілу її у всій масі екстрагенту.
Література: [4], С.178-201.
Лекція 2. Автоматизація масообмінних процесів
План
1. Автоматизація процесу ректифікації
2. Автоматизація процесу абсорбції
3. Автоматизація процесу адсорбції
4. Автоматизація процесу сушки
1. Автоматизація процесу ректифікації
В якості об’єкта керування під час автоматизації процесу ректифікації приймемо установку для розділення бінарної суміші, яка складається з тарілчастої ректифікаційної колони, виносного кип’ятильника, дефлегматора і теплообмінника для підігріву початкової суміші (рис. 25). Процес ректифікації відноситься до основних процесів хімічної технології. Показником ефективності його є склад цільового продукту. У залежності від технологічних особливостей у якості цільового продукту можуть виступати як дистилят, так і кубовий залишок. Підтримання постійного складу цільового продукту і буде метою керування. Склад другого продукту при цьому буде коливатися в певних межах внаслідок зміни складу початкової суміші. У подальшому будемо вважати цільовим продуктом дистилят.
Рис. 25. Типова схема автоматизації процесу ректифікації: 1 – теплообмінник початкової суміші; 2 – ректифікаційна колона; 3 – дефлегматор; 4 – кип’ятильник
Ректифікаційна колона є складним об’єктом керування з значним часом запізнення (наприклад, у окремих випадках вихідні параметри процесу почнуть змінюватися після зміни параметрів сировини лише через (1-3 год), з більшою кількістю параметрів, характеризуючи процес, великою кількістю взаємозв’язків між ними, розподіленістю їх і т.д.
Складність регулювання процесу пояснюється ще частотою і амплітудою збурень. В об’єкті мають місце такі збурення, як зміна початкових параметрів початкової суміші, а також тепло- і холодоносіїв, зміна властивостей тепло передаючих поверхонь, відкладання речовин на стінка і т.д. Крім цього, на технологічний режим ректифікаційних колон, які встановлені під відкритим небом, впливає коливання температури атмосферного повітря.
Витрата початкової суміші може бути стабілізована за допомогою регулятора витрати. Діафрагма і виконавче пристосування цього регулятора повинні бути встановлені до теплообмінника, оскільки після нагрівання суміші до температури кипіння у цьому теплообміннику потік рідини може містити парову фазу, що порушує роботу автоматичних пристроїв.
Велике значення для процесу ректифікації має температура початкової суміші. Якщо суміш починає надходити в колону за температури меншої, ніж температура кипіння, вона повинна нагріватися до цієї температури парами, що йдуть з нижньої частини колони. Конденсація парів при цьому збільшується, що порушує весь режим процесу ректифікації. Тому температуру початкової суміші стабілізують зміною витрати теплоносія, подаючого в теплообмінник; тим самим ліквідують одне зі збурень.