تعقيد كفاءة نقل جماعي و التحكم الديناميكي زيادة كبيرة عند استخراج السوائل فوق الحرجة ( SFE ) النظام هو توسيع نطاق من المختبر إلى نطاق صناعي .

تخفيف كفاءة النقل الجماعي

تحدي

في مختبر المعدات ، منطقة الاتصال بين السوائل فوق الحرجة والمواد كبيرة ، الإقامة الوقت يمكن السيطرة عليها ، ونقل الجماعي كفاءة عالية . ومع ذلك ، فإن زيادة حجم المعدات يؤدي إلى تفاوت توزيع السوائل المحلية فرق السرعة أكثر من 30 ٪ ، من السهل أن تشكل " قصيرة الدوائر الحالية " أو " منطقة ميتة " ، بحيث المذاب استخراج . على سبيل المثال ، عندما يتم توسيع برج التعبئة والتغليف ، وانخفاض الضغط من طبقة التعبئة والتغليف هو زيادة ، مما يؤدي إلى انحراف تدفق السائل ، وانخفاض معامل انتقال الكتلة أكثر من 40 ٪ .

حلول

التصميم الأمثل من داخل البرج : منظم التعبئة ( مثل شبكة معدنية المموج التعبئة ) بدلا من معظم التعبئة والتغليف ، وتحسين كفاءة الغاز السائل الاتصال . النتائج التجريبية تبين أن منظم التعبئة يمكن أن تقلل من ارتفاع وحدة النقل الجماعي بنسبة 25 ٪ - 35 ٪ .

تعزيز تأثير خلط : خلاط ساكن أو نبض جهاز مرتب في استخراج غلاية ، تدفق الصفحي هو كسر من خلال الاضطرابات الميكانيكية ، معامل انتشار المذاب بنسبة 15 ٪ - 20 ٪ .

مرحلة الاستخراج : مرحلة واحدة استخراج هو تغيير في المراحل المعاكس استخراج ، وذوبان المذاب تسيطر عليها interstage التدرج الضغط ، و مجموع معدل الاستخراج هو زيادة . على سبيل المثال ، ثلاثة المرحلة المعاكس استخراج يمكن أن تزيد من العائد من المكونات المستهدفة من 75 ٪ إلى 92 ٪ .

فمنها من المعلمات الحركية

تحدي

في المختبر ، درجة الحرارة والضغط تقلب مجموعة صغيرة ( ± 1 ℃ ± 0.1 الآلام والكروب الذهنية ) . ومع ذلك ، في المعدات الصناعية ، تفاوت توزيع درجات الحرارة ( الفرق في درجة الحرارة بين المنطقة الأساسية والجدار تصل إلى 5-10 ℃ ) و تقلبات الضغط ( ± 0.5 الآلام والكروب الذهنية ) يؤدي إلى تذبذب معدل الاستخراج أكثر من 20 ٪ ، مما يؤثر على نقاء المنتج .

حلول

إنشاء نموذج ديناميكي : الجمع بين ديناميات الموائع الحسابية ( CFD ) مع البيانات التجريبية ، وتعديل معامل انتقال الكتلة و معدل التفاعل المعادلة . على سبيل المثال ، من أجل استخراج زيت بذور العنب ، بعد إدخال تعديل التدرج في درجة الحرارة ، نموذج التنبؤ الخطأ انخفض من 18 ٪ إلى أقل من 5 ٪ .

ذكي السيطرة على ردود الفعل : متعدد نقطة استشعار درجة الحرارة / الضغط هو ترتيبها في استخراج غلاية ، قوة التدفئة ضاغط تحميل يتم تعديلها في الوقت الحقيقي من خلال نظام التحكم PID ، وظروف التشغيل مستقرة . بعد تطبيق المشاريع ، احتمال توقف المعدات بنسبة 60 في المائة .

المعالجة الأمثل : المواد عالية اللزوجة ( مثل الطب الصيني التقليدي استخراج ) قبل التجفيف فوق الحرجة أو سحق ، والحد من انتشار المقاومة . النتائج التجريبية تبين أن استخراج الوقت بنسبة 40 ٪ عندما انخفض حجم الجسيمات من 2 ملم إلى 0.5 ملم .

تكلفة المعدات وكفاءة الطاقة التوازن

تحدي

الاستثمار في المعدات فوق الحرجة الصناعية هو 50-100 مرات من معدات المختبرات ، وارتفاع ضغط التشغيل ( 10-35mpa ) يؤدي إلى استهلاك الطاقة من 30-50 ٪ من تكاليف التشغيل . بعد التضخيم ، استهلاك الطاقة لكل وحدة من الناتج قد تزيد بسبب انخفاض الكفاءة .

حلول

تصميم وحدات : جهاز واحد كبير ينقسم إلى عدة وحدات صغيرة متصلة على التوازي ، والتي يمكن أن تتطابق مع متطلبات الإنتاج من خلال مرونة بدء وإيقاف . على سبيل المثال ، مصنع كيميائي يستخدم 4 50L استخراج الأوتوكلاف بدلا من 200 لتر من المعدات ، والحد من استهلاك الطاقة بنسبة 22 في المائة .

استرداد الحرارة من النفايات : ارتفاع درجة حرارة الغاز من منفذ الضاغط يستخدم لتسخين المواد الخام ، أو الحرارة المتبقية من مياه التبريد يتم استردادها من خلال مبادل حراري . في التطبيق العملي ، استرداد الحرارة من النفايات يمكن أن تزيد من كفاءة الطاقة الشاملة بنسبة 10 ٪ - 15 ٪ .

مجرور التداول : استخراج المواد القطبية ، واستخدام استرداد مجرور ( مثل الإيثانول - خليط الماء ) بدلا من المذيبات القابل للتصرف ، والحد من تكاليف المواد الخام . وتظهر النتائج أن إعادة تدوير المذيبات يمكن أن تقلل من استهلاك بنسبة 70 في المائة .

رابعاً - التحقق من الحالات

عندما الكركمين المستخرج من فوق الحرجة CO ₂ تم توسيع نطاق من 1 لتر إلى 500 لتر في المختبر ، ونقل الجماعي تم حل المشكلة من خلال التدابير التالية :

معامل انتقال الكتلة من 0.8kg / ( م 3 · ح ) إلى 1.2kg / ( م 3 · ح ) تم تحسينها من خلال الاستفادة المثلى من هيكل موزع .

في هذه الورقة ، على الخط قياس تركيز و السيطرة على ردود الفعل المستخدمة في تحديد نقطة النهاية خطأ استخراج من ± 15 ٪ إلى ± 3 ٪ ؛

وحدة استهلاك الطاقة من 12 كيلوواط / كغ إلى 8.5 كيلوواط / كغ من النفايات استرداد الحرارة وحدة .

وأخيرا ، الكركمين نقاء 98.5 في المائة و 91 في المائة من العائد من النباتات الصناعية ، التي تتفق مع النتائج المختبرية .

من خلال الاستفادة المثلى من هيكل ، ودينامية السيطرة ، وإدارة كفاءة الطاقة ، يمكن التغلب على نحو فعال في نقل الجماعي وديناميات التحدي في استخراج فوق الحرجة نظام التضخيم ، وتحقيق الاستقرار والاقتصاد في الإنتاج الضخم .