Ylikriittinen nesteen poisto
Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 22. maaliskuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 4 muokkausta .Ylikriittinen nesteuutto on uuttoprosessi, jossa käytetään ylikriittistä nestettä liuottimena . Valmistettu saattamalla erotettujen komponenttien seos kosketukseen kaasumaisen uuttoaineen kanssa kriittisen pisteen yläpuolella olevassa lämpötilassa ja paineessa . Uuttoaineina (liuottimina) yleisimpiä ovat CO 2 , etaani , eteeni , propaani , SF 6 jne.
Ylikriittisessä tilassa olevien nesteiden käyttö liuottimena mahdollistaa raaka-aineen syväprosessoinnin eri teollisuudenaloilla: petrokemian , elintarvike- , hajuvesi- , lääke- ja muilla aloilla .
Ylikriittinen uutto on suhteellisen uusi prosessi; alaa on tutkittu aktiivisesti 1970 - luvun alusta lähtien . Suurin osa töistä on omistettu erilaisten aineiden uuttamiseen ylikriittisellä CO 2 :lla sen korkean liukenemiskyvyn, alhaisten kustannusten, saatavuuden, myrkyttömyyden ja alhaisten kriittisten parametrien ( kriittinen lämpötila 31,3 °C, kriittinen paine 7,36 MPa ) vuoksi.
Tekniikka
Ylikriittisten nesteiden käyttö uuttoprosesseissa perustuu erilaisten puristettujen kaasujen korkeaan liuotinvoimaan, jota voidaan verrata nestemäisten orgaanisten liuottimien liuotinvoimaan , ja siihen, että nesteen liuotinvoima on lähellä kriittistä aluetta. se käy läpi merkittäviä muutoksia pienillä lämpötilan ja paineen muutoksilla . Tämä puolestaan mahdollistaa raaka-aineen syvän fraktioinnin ja liuottimen regeneroinnin ilman lisäenergiakustannuksia kuristamalla neste paineeseen, jossa liukoisuus on mitätön.
Ylikriittinen nesteen uutto suoritetaan pääsääntöisesti kaksivaiheisen jatkuvan prosessin kaavion mukaisesti korkeapainelaitteissa , esimerkiksi tarjotinpylväissä. Ensimmäisessä vaiheessa ylikriittinen kaasu on kosketuksessa nestemäisen tai kiinteän seoksen kanssa, mikä uuttaa liukoisia komponentteja. Toisessa vaiheessa uuttoaine regeneroidaan vapauttamalla painetta tai muuttamalla lämpötilaa, mikä johtaa uutettujen aineiden täydelliseen saostumiseen. Sitten kaasun työparametrit muutetaan vaadittuihin arvoihin ja lähetetään jälleen ensimmäiseen vaiheeseen, joka järjestää uuttoaineen kierron.
Kaasun pääominaisuus uuttoaineena on sen liukenemiskyky, joka määräytyy kvantitatiivisesti Hildebrandin liukoisuusparametrilla. Liukenemiskyky riippuu voimakkaasti lämpötilasta T ja paineesta P, mikä mahdollistaa uutettujen komponenttiuutteiden liukoisuuden muuttamisen niitä muuttamalla. Yleensä i:nnen komponentin liukoisuus voidaan laskea yhtälöllä:
![{\displaystyle y_{i}={\frac {P_{i}}{P}}\left\({\frac {\Phi _{i}}{\Phi _{i}^{c}}}\ exp {\left[{\frac {V_{i}\left(p-p_{i}\right)}{RT}}\right]}\right\}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/61b6707d854337e7112d96b2bb166749e1122db9)
missä
- p i on tietyn komponentin kyllästyshöyryn paine (lämpötilassa T);
- p on ylikriittisen kaasun paine;
- Ф i ovat komponentin vastaavat haihtuvuuskertoimet paineessa pi ja ylikriittisen kaasun paineessa;
- Vi on komponentin moolitilavuus ;
- R on yleinen kaasuvakio .
Suluissa oleva lauseke on tehostuskerroin E, joka osoittaa, kuinka monta kertaa komponentin liukoisuus ylikriittiseen kaasuun ylittää sen liukoisuuden ideaaliseen kaasuun . Erityyppisille ja eri luokille uutetuille aineille E-arvot ovat yleensä välillä 10 4 - 10 7 .
Suhteesta voidaan nähdä, että haihtuvamman komponentin liukoisuus on myös suurempi. Komponenttien liukoisuussuhde kuvaa uuton selektiivisyyttä. Usein sen lisäämiseksi ylikriittiseen kaasuun lisätään pieniä polaaristen aineiden - modifiointiaineiden lisäaineita (kuten asetonia , metanolia , etanolia , tributyylifosfaattia ) .
Modifioijat pystyvät muodostamaan luovuttaja-akseptori- komplekseja tiettyjen aineiden kanssa, mikä lisää niiden liukoisuutta ylikriittiseen kaasuun. Perinteisiin nesteisiin verrattuna ylikriittisille kaasuille on ominaista korkeammat (2-3 suuruusluokkaa) diffuusiokertoimet ja pienempi (1-2 suuruusluokkaa) viskositeetti . Siksi uuttonopeutta ei rajoita massansiirto ylikriittisessä faasissa.
Sovellus
Teollisuudessa ylikriittistä uuttamista käytetään kofeiinin uuttamiseen kahvipavuista, arvokkaiden komponenttien (kasviöljyt, biologisesti aktiiviset aineet ) uuttamiseen tietyntyyppisistä kasvi- ja eläinraaka-aineista ( kamomillakukat , humala , merituotteet jne.), adsorbenttien ja katalyytit ja prosessihiili ja öljy. Uutto on erittäin lupaava kasvi- ja eläinperäisten tuotteiden uuttamiseen, erottamiseen ja väkevöimiseen elintarvike-, hajuvesi- ja kemianteollisuudessa. lääketeollisuudessa sekä myrkyllisten orgaanisten aineiden (esim . torjunta -aineiden ) erottamiseen maaperästä ja jätevedestä.
Analyyttisessä kemiassa käytetään yhä enemmän valikoivana menetelmänä monimutkaisten orgaanisten yhdisteiden seosten komponenttien erottamiseen ja väkevöimiseen .
Katso myös
Ulkoiset linkit
- [www.xumuk.ru/encyklopedia/2/5286.html ylikriittisen nesteen uutto] (XuMuk.ru)
- Aikakauslehti "Supercritical Fluids: Theory and Practice" (SKF-TP)
- Taloudellinen perustelu Biolent LLC:n SCFE:n käytölle