في الإنتاج الصناعي الحديث ، يعد فصل وتنقية المواد روابط حاسمة. كجهاز نقل كتلة سائل سائل فعال ، برج استخراج المذيبات يلعب دورًا رئيسيًا في العديد من المجالات. يستخدم الفرق في قابلية الذوبان أو معامل التوزيع للمواد المختلفة في مذيبات غير قابلة للامتصاص لتحقيق الاستخراج والفصل والإثراء وتنقية المكونات المستهدفة في الخليط. سواء كانت الصناعة الكيميائية ، أو تكرير البترول ، والهيدرومتر ، وحماية البيئة وغيرها من الصناعات ، فإن أبراج استخراج المذيبات تشغل موقفًا لا غنى عنه.
1. تحليل مبدأ العمل
(1) المبدأ الأساسي - قانون التوزيع
الأساس النظري الأساسي لاستخراج المذيبات هو قانون التوزيع. عندما تتم إضافة مادة قابلة للذوبان إلى مذيبات غير قابلة للذوبان (أو قابلة للذوبان قليلاً) ، يمكن إذابة المادة في المذيبات على التوالي. في درجة حرارة معينة ، إذا لم يخضع المركب للتحلل ، فإن التحليل الكهربائي والارتباط والمذاب مع المذيبات ، فإن نسبة تركيزه في الطبقتين السائل ثابتة ، يمكن التعبير عنها بواسطة الصيغة:
ك = ج أ /ج ب ، حيث ج أ و ج ب هي تركيزات المركب في مذيبات اثنين غير قابلة للامتصاص A و B ، على التوالي ، و K هو معامل التوزيع في درجة حرارة معينة. على سبيل المثال ، عند استخراج المواد الفينولية من مياه الصرف الصحي التي تحتوي على الفينول ، إذا تم تحديد مستخلص مناسب ، فإن تركيز الفينولات في المستخلص والمرحلة المائية سيتبع هذا القانون للتوزيع.
(2) عملية الاستخراج
بناء نظام ثنائي المراحل: تتضمن عملية الاستخراج مرحلتين سائل غير قابلتين ، الأكثر شيوعًا مراحل مائية وعضوية. مرحلة واحدة هي المرحلة المستمرة (عادة ما تكون المرحلة ذات كمية أكبر) ، والمرحلة الأخرى هي المرحلة المشتتة. على سبيل المثال ، عند استخراج الأحماض العضوية من مرق التخمير ، قد يكون مرق التخمير المائي هو المرحلة المستمرة ، في حين أن المستخلص العضوي هو المرحلة المشتتة.
إدخال التغذية والمذيبات: يتم تغذية المادة المراد فصلها في برج الاستخراج ، ويتم إضافة مذيب الاستخراج الذي يحتوي على انتقائية عالية للمكون المستهدف وغير متوافق أو يتمتع بذوبان منخفض للغاية مع مكونات أخرى في المواد الخام. على سبيل المثال ، عند استخراج العطريات من كسور البترول ، يتم تحديد مذيب استخراج عطري محدد.
يحدث الاتصال والتوزيع: تدخل المرحلة المشتتة في المرحلة المستمرة من خلال فوهة أو وسيلة أخرى لتشكيل قطرات صغيرة. هذه القطرات على اتصال بالكامل بالمرحلة المستمرة ، ويتم نقل المكون المستهدف من المادة الأصلية إلى مذيب الاستخراج وفقًا لقانون التوزيع. أخذ استخراج الليثيوم من سولت ليك برين كمثال ، بعد الاتصالات الملحي المحتوية على الليثيوم ، يتم نقل عنصر الليثيوم من محلول ملحي إلى المستخلص.
تعزيز الخلط والفصل: يعزز الهيكل الخاص داخل برج الاستخراج الخلط الكامل للمرحلتين ، ثم يتم فصل المرحلتين تدريجياً عن طريق الجاذبية أو الأجهزة الميكانيكية. تستقر المرحلة الأثقل إلى قاع البرج ، وترتفع الطور الأخف إلى أعلى البرج. على سبيل المثال ، عند استخراج الشوائب في الزيت الصالح للأكل ، فإن المرحلة الأثقل حيث توجد الشوائب في الحوض ، وترتفع طور الزيت النقي.
جمع وتداول الدورة الدموية: يتم جمع مرحلة الاستخراج الغنية بالمكون المستهدف ومرحلة المواد الخام المستنفدة في المكون المستهدف في مواقع مختلفة في البرج. في بعض الحالات ، يمكن إعادة تدوير مذيب الاستخراج. على سبيل المثال ، في صناعة المستحضرات الصيدلانية ، بعد استخراج بعض الوسطيات الدوائية ، يمكن إعادة تدوير مذيب الاستخراج بعد العلاج.
2. الأنواع الهيكلية المتنوعة
(1) برج الاستخراج المعبأ
الميزات الهيكلية: تمتلئ البرج بأنواع مختلفة من التعبئة ، مثل حلقات Raschig ، وحلقات Pall ، وحلقات السرج ، وما إلى ذلك. توفر هذه العبوات منطقة اتصال ضخمة غاز سائلة ، مما يسمح للمرحلتين بخلط بالكامل ونقل الكتلة. على سبيل المثال ، عند علاج مياه الصرف الصحي المحتوية على الفينول ، يمكن أن تزيد تعبئة حلقة Raschig بشكل فعال من التلامس بين المستخلص والمياه العادمة.
عملية العمل: تتدفق الطور المستمر من أعلى إلى أسفل عبر طبقة التعبئة تحت عمل الجاذبية ، بينما تدخل المرحلة المشتتة من أسفل البرج عبر الموزع. تحت انسداد وتشتت التعبئة ، يتدفق لأعلى عبر المرحلة المستمرة في شكل قطرات دقيقة. في هذه العملية ، يتم نقل المكون المستهدف بين المرحلتين. مع أخذ استخراج أيونات المعادن الثقيلة من مياه الصرف الصحي كمثال ، فإن قطرات الاستخراج تنتقل بين التعبئة والتبادل مع أيونات المعادن الثقيلة في مياه الصرف الصحي.
المزايا: هيكل بسيط ، وتكلفة منخفضة ، ومناسبة لعلاج المواد المسببة للتآكل ، وكفاءة نقل الكتلة العالية نسبيا. على سبيل المثال ، في الإنتاج الكيميائي الدقيق ، لفصل بعض المنتجات ذات الإنتاج الصغير ولكن متطلبات عالية لمقاومة تآكل المعدات ، يتم استخدام أبراج الاستخراج المعبأة على نطاق واسع.
القيود: يكون التدفق صغيرًا نسبيًا ، ويكون حجم المعالجة محدودًا ، وعندما يكون الحمل السائل منخفضًا ، تكون التوجيه والظواهر الأخرى عرضة للحدوث ، مما يؤثر على تأثير النقل الشامل. في الإنتاج الصناعي على نطاق واسع ، إذا كان الطلب على حجم المعالجة كبيرًا ، فقد لا يكون قادرًا على تلبية متطلبات الإنتاج.
(2) برج استخراج الألواح
الميزات الهيكلية: هناك عدة طبقات من ألواح الغربال في البرج ، ويتم توزيع العديد من الثقوب الصغيرة بالتساوي على لوحات الغربال. على سبيل المثال ، يتراوح قطر ثقب الغربال بشكل عام بين 3 و 8 مم ، ويعتمد الحجم المحدد على خصائص المواد المصنعة ومتطلبات العملية.
عملية العمل: يتم تشتت المرحلة المستمرة إلى قطرات دقيقة من خلال الثقوب الصغيرة على لوحة الغربال ويدخل الطبقة التالية ، واتصالات مع المرحلة المشتتة للطبقة التالية في التيار المضاد للنقل الكتلي. تتدفق الطور المشتت كمرحلة مستمرة في البرج ككل ، وتتدفق إلى الطبقة التالية من خلال المتفان على لوحة البرج. على سبيل المثال ، عند استخراج مكونات محددة من منتجات البترول ، تمر المنتجات البترولية عبر الثقوب الغربلة مثل المرحلة المستمرة ، ويتدفق المستخرج في البرج في الاتجاه المعاكس.
المزايا: بنية بسيطة ، وتكلفة منخفضة ، وسعة إنتاج كبيرة ، وقدرة قوية على التكيف مع التغيرات في التدفق السائل. في بعض المنتجات الصناعية ذات التحكم الصارم في التكاليف وحجم معالجة كبير ، مثل فصل بعض المواد الخام الكيميائية الأساسية ، يتم استخدام أبراج استخراج لوحة الغربال على نطاق واسع.
القيود: كفاءة النقل الشامل منخفضة نسبيًا ، ومشاكل مثل الفيضانات عرضة للحدوث على لوحة البرج ، مما يؤثر على استقرار عملية الاستخراج. عند معالجة المواد ذات متطلبات دقة الفصل العالية للغاية ، قد لا تفي بمتطلبات العملية.
(3) برج استخراج القرص الدوار
الميزات الهيكلية: هناك أقراص متعددة (أقراص دوارة) من نفس الحجم والتباعد المتصل بواسطة عمود دوار في الوسط ، والتي تدور بسرعة ثابتة مع تدوير العمود. يتم فصل الأقراص الدوارة بأقراص حلقي (أقراص ثابتة) من نفس الحجم والتباعد المثبت على جدار البرج. على سبيل المثال ، يكون التباعد بين القرص الدوار والقرص الثابت عمومًا ما بين 10 و 50 سم ، والذي يتم ضبطه وفقًا لقطر البرج وخصائص المادة المصنعة.
عملية العمل: يدخل المحلول ذو الكثافة المنخفضة بشكل مستمر من الجزء السفلي من البرج ، ويتدفق لأعلى تحت عمل الطفو ، ويتم تفكيكه وتفرقه إلى قطرات بواسطة العمل الطرد المركزي للقرص الدوار. يدخل المذيب بكثافة أعلى بشكل مستمر من الجزء العلوي من البرج ، يتدفق لأسفل تحت عمل الجاذبية ويملأ البرج بأكمله. تنقل القطرات المشتتة كتلة من خلال التلامس في المذيب المستمر. أخذ استخراج الأحماض الدهنية الحرة من الزيت النباتي كمثال ، يتم تشتت زيت النبات الطور الخفيف تحت عمل القرص الدوار والاتصالات ويتفاعل مع مستخلص الطور الثقيل.
المزايا: كفاءة نقل الكتلة المرتفعة ، والسعة الإنتاجية الكبيرة ، والقدرة على التكيف الجيدة مع التغيرات في معدلات التدفق ثنائية الطور ، ويمكن أن تقلل بشكل فعال من الخلفية المحورية. في الصناعات الكيميائية والصيدلانية ، بالنسبة لبعض المواد التي تتطلب فصلًا فعالًا وحجم معالجة كبير ، يستخدم برج استخراج القرص الدوار على نطاق واسع.
القيود: الهيكل معقد نسبيًا ، واستهلاك الطاقة مرتفعًا ، وتكلفة صيانة المعدات مرتفعة نسبيًا. في بعض عمليات الإنتاج مع متطلبات استهلاك الطاقة الصارمة للغاية ، قد يلزم النظر بعناية في تطبيقها.
(4) برج لوح الاهتزاز
الميزات الهيكلية: هناك سلسلة من ألواح الغربال مثبتة على المحور المركزي في البرج ، ويهتز المحور المركزي لأعلى ولأسفل بواسطة جهاز محرك الأقراص. يمكن ضبط تردد الاهتزاز وسعة لوحة الغربال وفقًا لمتطلبات العملية. يتراوح تردد الاهتزاز العام بين 1-10 هرتز والسعة في حدود 3-50 مم.
عملية العمل: تمر المرحلة المستمرة والمرحلة المشتتة عبر لوحة الغربال في التيار المضاد. يؤدي اهتزاز لوحة الغربال إلى تفريق السائل وتجميعه بشكل مستمر ، مما يعزز انتقال الكتلة بشكل كبير بين المرحلتين. على سبيل المثال ، عند استخراج عناصر أرضية نادرة من مروى خام الأرض النادرة ، يعزز اهتزاز لوحة الغربال الانتقال الكامل ونقل الكتلة للمستخرج والمرشف.
المزايا: كفاءة نقل الكتلة العالية ، وسعة المعالجة الكبيرة ، وتأثير جيد على انخفاض التركيز ونظام فصل الصعوبة العالية ، ويمكن أن يقلل بشكل فعال خلط الظهر المحوري. في حقول استخراج الأرض النادرة ، والمواد الكيميائية الدقيقة ، وما إلى ذلك ، لاستخراج بعض المواد التي يصعب فصلها ، فإن برج لوحة الغربال الاهتزاز له مزايا فريدة.
القيود: بنية المعدات معقدة نسبيًا ، ومتطلبات تصنيع المعدات ومتطلبات التثبيت عالية. من السهل تلف الأجزاء الاهتزازية ويصعب الحفاظ عليها. أثناء تشغيل الجهاز ، يجب فحص الأجزاء الاهتزازية والحفاظ عليها بانتظام ، مما يزيد من تكلفة التشغيل.
(5) برج استخراج الطرد المركزي متعدد المراحل
الميزات الهيكلية: وهو يتألف من وحدات استخراج الطرد المركزي المتعددة المتصلة في السلسلة ، كل وحدة لديها دوار دوار عالي السرعة. تتراوح سرعة الدوار عادة ما بين 1000-5000R/دقيقة ويمكن تعديلها وفقًا لخصائص المواد ومتطلبات الفصل.
عملية العمل: يتم خلط السائل ثنائي الطور بسرعة وفصله تحت قوة الطرد المركزي الناتج عن الدوران عالي السرعة من الدوار. يتم إلقاء المرحلة الأثقل على الحافة الخارجية للدوار ، وتجمع الطور الأخف إلى المركز ثم يتم تفريغه من خلال منافذ مختلفة. على سبيل المثال ، عند استخراج المضادات الحيوية من مرق التخمير البيولوجي ، يتم استخدام قوة الطرد المركزي لتحقيق فصل سريع وفعال.
المزايا: كفاءة الاستخراج عالية للغاية ، ويمكن تحقيق فصل فعال في وقت قصير. تحتل الجهاز مساحة صغيرة وهي مناسبة لأنظمة المعالجة ذات الكثافة الصغيرة بين المرحلتين وسهولة المستحلب. في الصناعات مثل المستحضرات الصيدلانية الحيوية وحماية البيئة التي لها متطلبات المساحة العالية وخصائص المواد الخاصة ، فإن أبراج استخراج الطرد المركزي متعددة المراحل لها آفاق عريضة للتطبيق.
القيود: استثمار المعدات كبير ، واستهلاك الطاقة مرتفعًا ، ومتطلبات التشغيل والصيانة للمعدات صارمة ، مما يتطلب من الفنيين المحترفين العمل. نظرًا لتكلفة المعدات المرتفعة وتكلفة التشغيل ، قد لا تكون مناسبة لبعض المؤسسات الصغيرة ذات الأموال المحدودة.
مقارنة أداء أنواع مختلفة من أبراج الاستخراج:
نوع برج الاستخراج | كفاءة النقل الجماعي | القدرة الإنتاجية | التعقيد الهيكلي | استهلاك الطاقة | السيناريوهات المعمول بها |
برج استخراج معبأة | أعلى | الأصغر | بسيط | أدنى | إنتاج صغير ، مواد تآكل |
عمود استخراج لوحة الغربال | أدنى | أكبر | بسيط | أدنى | قدرة معالجة كبيرة ، متطلبات دقة الانفصال المنخفضة |
برج استخراج القرص الدوار | عالي | أكبر | أكثر تعقيدًا | أعلى | قدرة معالجة كبيرة ، فصل فعال |
برج الشاشة الاهتزازي | عالي | كبير | أكثر تعقيدًا | أعلى | من الصعب فصل الأنظمة ، مواد تركيز عالية |
برج استخراج الطرد المركزي متعدد المراحل | عالية جدا | كبير | معقد | عالي | مواد خاصة ، مساحة محدودة |
3. مناطق تطبيق واسعة
(1) الصناعة الكيميائية
التوليف العضوي: في عملية التوليف العضوي ، غالبًا ما يكون من الضروري فصل وتنقية منتجات التفاعل. على سبيل المثال ، في عملية توليف الوسطيات الدوائية ، يمكن استخراج المنتج المستهدف من خليط التفاعل باستخدام برج استخراج المذيبات ، ويمكن إزالة الشوائب ، ويمكن تحسين نقاء المنتج. على سبيل المثال ، عند إعداد وسيط الأسيتامينوفين ، يمكن فصل المنتج المستهدف بواسطة برج استخراج لتوفير مواد خام عالية النقاء لخطوات التوليف اللاحقة.
إنتاج البوليمر: في إنتاج البوليمر ، يتم استخدام أبراج استخراج المذيبات لإزالة الشوائب مثل المونومرات المتبقية والمحفزات في حلول البوليمر. أخذ إنتاج البولي بروبيلين كمثال ، يمكن إزالة مونومرات البروبيلين غير المتفاعلة ومخلفات المحفز بشكل فعال عن طريق أبراج الاستخراج لتحسين جودة منتجات البولي بروبيلين.
(2) تكرير البترول
تكرير النفط: في عملية تكرير البترول ، من أجل تحسين جودة المنتجات النفطية ، من الضروري إزالة الشوائب مثل الكبريت والنيتروجين والمكونات غير المرغوب فيها مثل العطرية في المنتجات النفطية. يمكن لأبراج استخراج المذيبات استخدام مستخلصات محددة لاستخراج هذه الشوائب من المنتجات النفطية. على سبيل المثال ، في تكرير الديزل ، يتم استخدام تقنية استخراج السائل السائل لإزالة الشوائب مثل Mercaptans في الديزل من خلال برج استخراج ، وبالتالي تقليل محتوى الكبريت من الديزل وتحسين درجة جودة الديزل.
استخراج العطرية: يعد فصل وتنقية العطريات عن الكسور البترولية جزءًا مهمًا من البتروكيماويات. تلعب أبراج استخراج المذيبات دورًا رئيسيًا في عملية الاستخراج العطرية ، ويمكن أن تفصل العطريات الفعالة عن غير العطرية ، مما يوفر مواد خام للمعالجة العطرية اللاحقة. على سبيل المثال ، عند استخراج العطريات مثل البنزين والتولوين والزيلين من البنزين الإصلاحي ، يمكن الحصول على منتجات عطرية عالية النقاء عن طريق اختيار مستخلصات مناسبة وأبراج الاستخراج.
(3) الهيدرومتر
استخراج المعادن: في مجال Hydrometallurgy ، تُستخدم أبراج استخراج المذيبات لاستخراج المعادن من مرآب خام. على سبيل المثال ، لاستخراج النحاس من مروى خام النحاس ، يتم تحديد مستخلص ذي انتقائية عالية للأيونات النحاسية ، ويتم الاتصال به بشكل مضاد مع المرشف في برج الاستخراج لنقل أيونات النحاس من المادة المرتشحة إلى المستخلص. ثم ، من خلال العمليات اللاحقة مثل استخراج الظهر ، يتم تحقيق إثراء النحاس وتنقية.
فصل المعادن النادر: لفصل المعادن النادرة ، مثل فصل العناصر الأرضية النادرة المختلفة عن مروى خام الأرض النادرة ، يستخدم برج استخراج المذيبات الفرق في معاملات التوزيع لعناصر أرضية نادرة مختلفة في المستخلص لتحقيق فصل عناصر أرضية نادرة متعددة واحدة تلو الأخرى ، مما يوفر الدعم الفني الرئيسي للاستفادة الشاملة للموارد الأرضية النادرة.
(4) حماية البيئة
معالجة مياه الصرف الصحي: في معالجة مياه الصرف الصناعية ، يمكن استخدام أبراج استخراج المذيبات لإزالة المواد الضارة في مياه الصرف الصحي ، مثل أيونات المعادن الثقيلة ، والفينولات ، والأحماض العضوية ، وما إلى ذلك ، على سبيل المثال ، عند علاج مياه العرف التي تحتوي على الفينول ، يتم استخراج المواد الفينولية من مياه الصرف من خلال برج الخلاصة لتقليل محتوى الفينول في المياه التي تحتوي على مواد الانبعاثات. في الوقت نفسه ، يمكن أيضًا إعادة تدوير المواد الفينولية لتحقيق إعادة تدوير الموارد.
معالجة غاز النفايات: في بعض الحالات ، يمكن أيضًا استخدام أبراج استخراج المذيبات لعلاج بعض الملوثات في غاز النفايات. من خلال تمرير غاز النفايات إلى برج استخراج يحتوي على مستخلص معين ، يتم إذابة الملوثات في غاز النفايات في المستخلص ، وبالتالي تحقيق الغرض من تنقية غاز النفايات. على سبيل المثال ، عند علاج غاز النفايات العضوية ، يتم اختيار مذيب عضوي مناسب كمستخلص لتنقية غاز النفايات العضوية في برج الاستخراج.
(5) صناعة الأغذية والمشروبات
استخراج المنتج الطبيعي: في صناعة الأغذية والمشروبات ، يتم استخدام أبراج استخراج المذيبات لاستخراج المكونات النشطة من المواد الخام الطبيعية. على سبيل المثال ، يمكن استخراج بوليفينول الشاي من أوراق الشاي باستخدام مستخلص مناسب في برج استخراج لاستخراج مستخلصات الشاي. يمكن الحصول على بوليفينول شاي عالي النقاء واستخدامه في المواد المضافة الغذائية والمنتجات الصحية وغيرها من الحقول.
فصل النكهة: في إنتاج المشروبات ، من أجل الحصول على نكهة فريدة من نوعها ، من الضروري فصل واستخراج مواد النكهة عن التوابل الطبيعية أو مرق التخمير. يمكن لأبراج استخراج المذيبات الاستفادة من خصائص توزيع مواد النكهة في المذيبات المختلفة لتحقيق فصل وإثراء مواد النكهة ، مما يضيف نكهة فريدة إلى منتجات المشروبات.
4. تُظهر مزايا كبيرة بالكامل
(1) فصل فعال
من خلال التصميم المحسّن واختيار ظروف التشغيل المناسبة ، يمكن لأبراج استخراج المذيبات الاستفادة من الفرق في معاملات التوزيع بين المرحلتين لتحقيق فصل فعال للمكونات المستهدفة في الخليط. بالنسبة لبعض أنظمة الخليط التي يصعب فصلها بطرق أخرى ، مثل المواد ذات نقاط الغليان المماثلة والمواد الحساسة للحرارة ، فإن أبراج استخراج المذيبات لها مزايا فريدة. على سبيل المثال ، عند فصل المكونات النشطة عن مستخلصات الطب العشبي الصيني ، قد تتسبب الأساليب التقليدية مثل التقطير في تحلل المكونات النشطة بسبب ارتفاع درجات الحرارة ، في حين أن أبراج استخراج المذيبات يمكن أن تحقق فصلًا فعالًا في ظل ظروف خفيفة.
(2) القدرة على التكيف القوية
أبراج استخراج المذيبات مناسبة لمجموعة متنوعة من الأنظمة الكيميائية المختلفة وظروف التشغيل. سواء كان التعامل مع المذيبات ذات الخصائص المختلفة (مثل المذيبات القطبية والمذيبات غير القطبية) أو في نطاقات درجات حرارة مختلفة وبيئات الضغط ، يمكن تحقيق تأثيرات استخراج جيدة عن طريق ضبط بنية المعدات ومعلمات التشغيل. في الإنتاج الكيميائي ، بالنسبة لبعض الأنظمة ذات الظروف القاسية ، يمكن أن تتكيف أبراج استخراج المذيبات بمرونة لتلبية احتياجات الإنتاج.
(3) العملية المستمرة
تدعم العديد من أنواع أبراج استخراج المذيبات التغذية المستمرة وتفريغها ، والتي تعد مناسبة جدًا لعمليات الإنتاج الصناعي على نطاق واسع. لا يمكن للتشغيل المستمر تحسين كفاءة الإنتاج فحسب ، بل تقلل أيضًا من استهلاك الطاقة وتكاليف الإنتاج لكل وحدة منتج. بالمقارنة مع التشغيل المتقطع ، فإن التشغيل المستمر يقلل من عدد المعدات وتتوقف ، ويزيد من عمر خدمة الجهاز ، وفي الوقت نفسه يجعل جودة المنتج أكثر استقرارًا. على سبيل المثال ، في الإنتاج الصناعي على نطاق واسع مثل تكرير البترول وإنتاج المواد الخام الكيميائية ، يتم استخدام أبراج الاستخراج التي يتم تشغيلها بشكل مستمر على نطاق واسع.
(4) مرونة عالية
يسمح تصميم برج استخراج المذيبات بتعديل مجموعة متنوعة من معلمات التشغيل ، مثل معدل التدفق ، ونسبة المذيبات ، ودرجة الحرارة ، والضغط ، وما إلى ذلك ، لتناسب مهام الفصل المختلفة. عن طريق تغيير هذه المعلمات ، يمكن تحسين عملية الاستخراج ويمكن تحسين معدل الاستخراج ونقاء المكون المستهدف. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لتكوين الاستخراج متعدد المراحل إلى زيادة تحسين تأثير الفصل ويفي بمتطلبات دقة الفصل للعمليات المختلفة. في الإنتاج الفعلي ، يمكن تعديل معلمات التشغيل وعدد مراحل برج الاستخراج بمرونة وفقًا لتكوين المواد الخام ومتطلبات جودة المنتج.
(5) الصيانة السهلة
ينظر تصميم أبراج استخراج المذيبات الحديثة تمامًا في سهولة تنظيف المعدات وصيانتها. على سبيل المثال ، يجعل استخدام التعبئة القابلة للإزالة أو هيكل لوحة البرج من السهل التنظيف واستبدال الجهاز بعد تشغيله لفترة من الوقت ، مما يقلل من تكاليف التوقف وصيانة المعدات. في الوقت نفسه ، تم تجهيز الجهاز بمختلف أدوات المراقبة وأنظمة التحكم التلقائي ، والتي يمكنها مراقبة حالة تشغيل المعدات في الوقت الحقيقي ، واكتشاف وحل المشكلات المحتملة في الوقت المناسب ، وضمان التشغيل المستقر للمعدات.
5. اعتبارات التصميم والتشغيل
(1) نقاط التصميم الرئيسية
تحديد حجم البرج: يجب حساب ارتفاع وقطر جسم البرج بدقة بناءً على حجم المعالجة وظروف التشغيل وكفاءة الفصل المطلوبة. عندما يكون حجم المعالجة كبيرًا ، عادةً ما يكون جسم برج القطر الأكبر مطلوبًا لتلبية متطلبات التدفق ؛ بينما بالنسبة للمواقف التي يكون فيها الفصل صعبًا ويلزم ارتفاع عدد اللوحة النظرية ، يجب زيادة ارتفاع جسم البرج. على سبيل المثال ، في مشاريع تكرير الزيت على نطاق واسع ، تم تصميم حجم برج الاستخراج بدقة استنادًا إلى حجم معالجة النفط الخام ومتطلبات فصل منتجات الزيت.
اختيار الهيكل الداخلي: وفقًا لخصائص المواد ومتطلبات العملية ، يتم اختيار الهيكل الداخلي بشكل معقول ، مثل نوع التعبئة ، وفتحة لوحة الغربال ، وحجم القرص الدوار والتباعد ، وما إلى ذلك بالنسبة للمواد التي يسهل استحلابها ، قد يتم اختيار التعبئة بهيكل بسيط ليس من السهل التسبب في انسداد ؛ بالنسبة للأنظمة ذات الأحجام الكبيرة للمعالجة ومتطلبات كفاءة نقل الكتلة العالية ، يمكن استخدام بنية برج الاستخراج القرص الدوار. في الإنتاج الكيميائي الدقيق ، تم تصميم الهيكل الداخلي لبرج الاستخراج بعناية وفقًا لخصائص المنتجات المختلفة.
اختيار المواد: النظر في عوامل مثل التآكل ودرجة حرارة وضغط المادة ، وتحديد جسم البرج المناسبة ومواد المكون الداخلي. عند التعامل مع مواد شديدة التآكل ، مثل حلول الغسل المحتوية على الحمض في الهيدرومتر ، عادة ما يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للتآكل أو مواد السبائك الخاصة لتصنيع برج الاستخراج لضمان عمر الخدمة وتشغيل الجهاز الآمن.
(2) تحسين معلمات التشغيل
التحكم في معدل التدفق: السيطرة بدقة على معدلات تدفق المرحلة المستمرة والمرحلة المشتتة هي المفتاح لضمان التلامس الكامل بين المرحلتين وتجنب الظروف غير الطبيعية مثل الفيضانات. بسرعة كبيرة ، سوف يضغط معدل التدفق وقت التلامس بين المرحلتين ، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في كفاءة نقل الكتلة ؛ بطيء للغاية معدل التدفق سيقلل من كفاءة الإنتاج وزيادة تكاليف استهلاك الطاقة. في العمليات الصناعية الفعلية ، من الضروري تحسين معدل التدفق ثنائي الطور بشكل حيوي بناءً على الحمل في الوقت الفعلي وتأثير الفصل لبرج الاستخراج من خلال نظام تحكم آلي يتكون من مقياس تدفق وصمام تنظيم. على سبيل المثال ، في خط الإنتاج الكيميائي الدقيق ، يتم مراقبة معدل التدفق وتعديله في الوقت الفعلي من خلال PLC (وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة) لضمان عملية نقل الكتلة الفعالة والمستقرة.
تنظيم درجة الحرارة والضغط: تؤثر معلمات درجة الحرارة والضغط لنظام الاستخراج بشكل مباشر على قابلية الذوبان والتوزيع للمادة وهي المتغيرات الأساسية التي تحدد كفاءة الاستخراج. لن تؤدي تغييرات درجة الحرارة إلى تغيير توازن التوزيع للمذاب في المرحلتين فحسب ، بل قد تؤثر أيضًا على استقرار المنتج المستهدف ؛ يلعب تنظيم الضغط دورًا حاسمًا في عملية استخراج المواد المتطايرة. في عملية الاستخراج للمواد النشطة بيولوجيًا للحرارة ، يتم عادةً اعتماد درجة الحرارة المنخفضة وتشغيل الضغط المنخفض ، ويتم تجهيز معدات التحكم في درجة الحرارة عالية الدقة ونظام تعويض الضغط للتحكم في تقلبات درجة الحرارة في نطاق ± 0.5 ℃ لضمان نشاط المكونات المستهدفة وعائدها.
تحسين نسبة المذيبات: وفقًا لخصائص تكوين المواد الخام ومتطلبات النقاء للمنتجات المستهدفة ، يعد ضبط نسبة المذيبات الاستخراج إلى المواد الخام رابطًا مهمًا في تحقيق إنتاج اقتصادي وفعال. إذا كانت نسبة المذيبات كبيرة جدًا ، فسوف تسبب نفايات المذيبات وزيادة تكاليف الاسترداد اللاحقة ؛ إذا كانت نسبة المذيبات صغيرة جدًا ، فقد تؤدي إلى استخراج غير مكتمل وتؤثر على جودة المنتج. في الإنتاج الصناعي الحديث ، غالبًا ما يتم استخدام برامج محاكاة العمليات مثل Aspen ، إلى جانب بيانات الاختبار المختبري ، يتم إنشاء نموذج رياضي ديناميكي لتحسين نسبة المذيبات للحصول على مجموعات مختلفة من المواد الخام. أخذ صناعة الأدوية كمثال ، من خلال تقنية التحليل عبر الإنترنت بالقرب من الأشعة تحت الحمراء ، يمكن مراقبة التغييرات في تكوين المواد الخام في الوقت الفعلي ، ويمكن تعديل نسبة المذيبات ديناميكيًا لزيادة نقاء المنتج بنسبة 10 ٪ -15 ٪ مع تقليل استهلاك المذيبات بأكثر من 20 ٪.