주기적 추출기의 설계 계산. D р - 강화 요소의 설계 직경

농림부 장관 러시아 연방

고등 전문 교육을 위한 연방 주립 교육 기관

코스 프로젝트

주제: "추출기 계산"

전문 110303 - 가공의 기계화

농산물

학생:니코노프 니콜라이 유리예비치

프로젝트 매니저:박사. 기술. 과학, 부교수 N.N. 유스티노프

^

튜멘 - 2010

형태 위임 사항코스 프로젝트의 경우
튜멘 주립 농업 아카데미

기계기술연구소

전문 분야 110303 – 농산물 가공 기계화

^ 작업 시작

작업 번호 3

제목(옵션번호)추출기 계산 (7) __________________________
국방업무(과제) 제출마감일"10 » 1월 20 10 G.
콘텐츠 코스 작업(프로젝트)

추출기 P의 증기압 = 1 kgf/m2

재킷의 증기압 P 1 = 6 kgf/m 2

추출기의 내경 D in = 1000mm

재킷 내부 직경 D = 1100mm

본체의 원통형 부분 길이 L = 1500mm

볼트 설치 원 직경 D b = 1200 mm

원뿔 각도 2α = 100 0

상단 해치의 직경 d = 38 mm

증기 입구 파이프의 직경 d 1 = 80 mm

출구 직경 d 2 = 38mm

추출된 물질의 온도 t = 70 0 C

생성물: 사탕무에서 설탕 추출

^ 필수 그래픽 자료:

추출기 스케치

과제 발행 날짜: " 2 » 구월 2010년
머리 : N.N. 유스티노프
임무를 수락했습니다

실행: N.Yu. 니코노프
콘텐츠

소개 6

^ 설계된 장치의 목적 및 적용 범위 7

열교환기의 주요 구조 요소 계산 12

1. 
   내부 과잉 압력이 가해진 매끄러운 쉘 계산 12
   1. 
      원통형 쉘 계산 12
   2. 
      원뿔 껍질 계산 13
   3. 
      볼록한 덮개 계산 13
2. 
   외부 압력을 받는 쉘, 바닥 및 덮개 계산 14
   1. 
      외부 압력을 받는 원통형 쉘의 계산 14
   2. 
      외부 압력을 받는 부드러운 원뿔형 껍질

15

1. 
   재킷과 몸체 사이의 인터페이스 계산 17
   1. 
      링 18을 사용하여 재킷을 용기 본체에 연결
2. 
   계산 플랜지 연결 21
   1. 
      연결 21의 설계 매개변수 결정
   2. 
      플랜지 연결의 견고성 계산: 24
3. 
   지지대 선택 및 계산 30
4. 
   구멍 컷아웃 강화 33
   1. 
      상부 해치의 파이프용 구멍 33
   2. 
      용기의 파이프 바닥용 구멍 34

1. 
   용기 재킷의 입구 파이프용 구멍 36
2. 
   용기 재킷의 출구 파이프용 구멍 38

^ 산업 보건, 안전 및 위생 요건 40

결론 44

참고문헌 45

애플리케이션 46

소개

고체에서 물질을 추출하는 과정은 매우 복잡합니다. 어떤 경우에는 유용물질이 용해된 상태가 아니며, 고체의 기공에 침투한 용매가 추출된 성분을 용해시킨 다음 추출액의 대부분으로 전달됩니다.

추출 과정은 식물 원료 조직 내 추출된 성분의 상태와 관계없이 주로 고체 입자 내부의 분자 확산과 표면의 물질 전달을 특징으로 하므로 각 성분을 정량적으로 고려해야 합니다.

추출 장치의 물질 전달 계수는 다음에 의해 크게 영향을 받습니다. 디자인 특징특정 환경에서 이러한 장치 중 기술적 조건과정을 수행합니다.

식품 산업에서는 고체로부터 유용한 성분을 추출하기 위해 연속적이고 주기적인 다양한 디자인의 추출기가 널리 사용됩니다.

본 연구에서는 식품 산업에서 사용되는 배치 추출기의 설계를 계산합니다. 강도 계산에 특히 주의를 기울입니다.

^

설계된 장치의 목적 및 적용 범위

추출기(추출 장치)는 식물(또는 유기) 원료를 추출제-용매에 노출시켜 유용한 물질을 추출하는 데 사용됩니다.

물, 다양한 수용액 또는 기타 액체를 추출제로 사용할 수 있습니다.

예비 탱크에는 열 장치(추출기)를 사용하는 것이 좋습니다(그림 1). 달인으로 장치를 로딩하는 것은 다음을 통해 수행됩니다. 상단 덮개, 제품 선택은 하단 피팅을 통해 이루어집니다.

국물의 온도를 90~95°C로 유지하기 위해 뜨거운 물이 스팀 재킷에 공급됩니다. 온도 제어는 건조용 국물을 공급하는 제품 파이프라인에 장착된 원격 온도계로 수행됩니다.

그림 1 - 액체 달임용 용기를 비축합니다.
기술 사양유사한 장치 - 추출기:

예비 용량이 있음에도 불구하고 산도가 증가하여 제품 품질이 저하됨에 따라 액체 달인, 특히 오트밀을 대량으로 축적하는 것은 권장되지 않습니다.

기술 과정 단계에서 오트밀 국물의 산도 증가는 다음 지표(°T)로 특징 지어집니다. 요리 후 - 7.2, 마찰 기계를 떠날 때 - 8.1, 균질화기 후 - 9.0, 컬렉션을 떠날 때 건조 전 - 11, 7.

AGROMASH 공장에서 생산된 장치의 예를 사용하여 유사한 추출기 설계를 살펴보겠습니다.

배치 추출기

추출기 컨테이너(그림 2)는 밀봉된 수직 원통형 장치입니다. 원래의 식물(또는 유기농) 원료를 특수 가방이나 그물에 담습니다.

추출제 용액의 순환은 펌프(또는 유체역학적 발전기)를 사용하여 수행됩니다. 특수한 슬롯형 흡입장치를 이용하여 장치에서 용액을 취출하고, 특수 분무기를 이용하여 공급한다.

그림 2 - 유체역학적 혼합이 가능한 추출기 컨테이너

명세서

총 부피, 리터 650*

모터 파워 펌프, kW 1.1

교반기가 있는 배치 추출기

추출기 컨테이너(그림 3)는 밀봉된 해치, 기계식 리프트가 있는 리프팅 뚜껑 및 내부 격자가 있는 용기입니다. 추출용액의 순환은 특별히 설계된 교반기를 사용하여 수행됩니다. 모든 산업 분야에서 효과적으로 사용됩니다.

명세서*

총 부피, 리터 650*

믹서 구동 전기 모터 전력, kW 5

그림 3 - 교반기가 포함된 배치 추출기

증류탑과 환류 응축기를 갖춘 추출기

추출 공정은 원료가 적재되는 장치의 추출 챔버(그림 4)에서 이루어집니다.

증기 재킷에 의해 가열된 증발실의 추출제 증기는 증류탑으로 들어가고, 여기서 휘발성 분획은 환류 응축기로 들어가 응축됩니다.

명세서*

총 부피, l 1700

그림 4 - 증류탑과 환류 응축기가 있는 추출기

원래 장치와 구성 요소를 설계하기 위해 내열성, 내열성 및 내열성을 선택했습니다. 부식 방지 강철 08Х18Н10Т, 왜냐하면 이 장치에 가장 적합합니다. 이러한 재료로 만들어진 구조 장치는 무거운 하중을 견딜 수 있을 뿐만 아니라 공격적인 화학 환경에서도 안정적으로 사용할 수 있습니다. kg 당 시트 가격은 230 루블입니다.

^ 열교환기의 주요 구조 요소 계산

1. 
   내부 과잉 압력이 가해진 매끄러운 쉘 계산
   1. 
      원통형 껍질 계산

원통형 쉘의 설계 다이어그램이 그림 5에 나와 있습니다.

그림 5 - 바닥이 볼록하거나 원뿔형인 부드러운 원통형 쉘: a - 바닥이 플랜지된 쉘; b – 플랜지가 없는 바닥이 있는 쉘

원통형 쉘의 계산된 벽 두께는 다음 공식을 따릅니다.

여기서 p – 설계 압력, MPa

D – 내경, m.

1. 
   원뿔 껍질 계산

내부 과잉 압력이 가해진 부드러운 원추형 쉘의 계산된 벽 두께는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

어디
- 원뿔 밑면의 내경, m

- 원뿔 정점 각도의 절반(그림 5 참조)

성능 벽 두께

외부 쉘의 벽 두께와 직경의 비율이 다음 이내일 때 계산 공식을 적용할 수 있는 조건

1. 
   볼록한 덮개 계산

설계 벽 두께 내부 압력을 받는 타원형 커버

덮개 상단의 곡률 반경

어디
- 타원형 뚜껑의 경우

성능 커버 벽 두께

벽 두께와 직경의 비율에 대한 계산 공식 적용 조건

1. 
   외부 압력을 받는 쉘, 바닥 및 덮개 계산
   1. 
      외부 압력을 받는 원통형 쉘 계산

쉘의 예상 길이를 결정할 때 또는 인접한 요소의 길이 공식에 의해 결정되어야 한다

mm - 플랜지가 없는 원추형 바닥용.

1. 
   보조 계수 결정

어디 - 쉘 안정성 마진(작동 조건에서 = 2.4)

1. 
   우리는 대략 벽 두께를 결정합니다

어디

계수
부록 A에 주어진 노모그램에 따라 복용해야 합니다.

1. 
   강도 조건에서 허용 압력을 결정합니다.

1. 
   탄성한계 내에서 안정상태로부터 허용압력을 결정합니다.

어디

1. 
   허용 가능한 외부 압력

1. 
   상태 확인

1. 
   외부 압력을 받는 부드러운 원뿔형 껍질

여기서 D 1은 원뿔 정점의 내부 직경, mm입니다.

1. 
   강도 조건에서 허용 압력을 결정합니다.

1. 
   탄성 한계 내에서 안정성 조건의 허용 압력을 결정합니다.

계수 값 B 1 공식에 의해 결정됨

1. 
   허용 가능한 외부 압력은 공식에 의해 결정됩니다

1. 
   안정성 상태 확인

1. 
   재킷과 몸체 사이의 인터페이스 계산

재킷형 열 교환 표면은 U자형 재킷 형태로 만들어집니다(그림 7 참조). 이 경우 셔츠와 몸체의 결합(연결)은 링을 사용하여 수행됩니다.

재킷의 설계 압력은 p 2이고 p 1 > 0인 경우 용기의 설계 압력은 p 1입니다.

그림 7 - U자형 재킷을 갖춘 선박

A) – 원뿔을 사용한 짝짓기; b) - 링을 사용한 페어링

1. 
   링을 사용하여 재킷을 용기 본체에 연결

그림 8 - 반지를 사용하여 셔츠를 몸에 연결하기

1. 
   셔츠 벽 중앙에서 혈관 벽 외부까지의 거리를 결정합니다.

1. 
   링의 높이 결정

여기서 p 2는 재킷의 증기 압력, MPa입니다.

[σ] 2 - 설계 온도에서 재킷 벽 재료에 대한 허용 응력, MPa

1. 
   크기 결정 용접하다결합 시 용기와 링 사이

=160.5MPa

1. 
   용접 이음새의 설계 강도 계수를 결정합니다.

1. 
   링의 매개변수 결정

- 상대적인 반지 크기

상대압력

링의 기하학적 매개변수

Φ P0 - 결합 링의 용접된 방사형 이음새의 강도 계수

B 0 - 링 폭

1. 
   상대 하중 순간 결정

여기서 A는 다음 공식에 따른 축력 계수입니다.

여기서 d 1은 재킷이 용기 바닥과 만나는 원의 직경입니다(그림 9). 재킷과 용기 바닥을 연결하는 원의 직경은 다음 조건을 만족해야 합니다.

그림 9 – 셔츠를 바닥에 연결하기

1. 
   혈관 벽의 상대 반응 토크를 결정합니다.

P 2 >p 1 >0이면 p 1 = 0을 공식에 ​​대체합니다.

1. 
   재킷 벽의 상대 반응 토크 결정

, 왜냐하면

1. 
   링과 용기 벽의 교차점에서 상대 반응 토크를 결정합니다.

1. 
   공식을 사용하여 재킷의 허용 초과 압력을 결정합니다.

1. 
   링 높이의 값을 명확히합니다.

자신의 체중 링에 축 방향 힘을 발생시킵니다.

지지대가 재킷에 있는 경우 용기와 내용물의 자체 무게는 어디에 있습니까?

U자형 재킷의 축력과 과도한 압력의 결합 작용으로 인한 하중 지지 능력은 다음 공식을 사용하여 확인해야 합니다.

1. 
   플랜지 연결 계산
   1. 
      연결 설계 매개변수 결정

1. 
   플랜지 슬리브의 두께 S 0 = 10은 설계(플랜지 유형 - 자유)에 따라 S 0 > S 조건을 충족하는 방식으로 허용됩니다. S 0 = 10 mm

그림 10 – 설계 다이어그램

1. 
   느슨한 플랜지 부싱의 높이 h:

1. 
   프리 링 Ds의 내부 직경이 사용됩니다.

1. 
   플랜지 볼트 원의 직경 D b:

여기서 u 1은 너트와 쉘 사이의 표준 간격입니다(u 1 = 8mm).

D 6 =20 mm – 볼트의 외경;

D s – 프리 링의 내부 직경.

1. 
   플랜지 외경:

여기서 a는 플랜지 직경을 따라 너트를 배치하기 위한 구조적 첨가제입니다.

1. 
   개스킷의 외경은 조건을 고려하여 선택됩니다.

여기서 D s1은 칼라의 외경()입니다.

1. 
   평균 개스킷 직경

여기서 b는 개스킷의 너비입니다.

1. 
   연결의 견고성을 보장하는 데 필요한 볼트 수를 결정합니다.

1. 
   대략 플랜지의 높이(두께):

여기서 λf = 0.28은 그림 1에 따라 채택된 계수입니다. 열하나

S eq – 플랜지 슬리브의 등가 두께

그림 11 - 플랫(1) 및 맞대기 용접(2) 플랜지에서 계수 λf를 결정하기 위한 그래프.

여기서 β1은 그림에서 결정된 계수입니다. 12

그림 12 - 계수 β 1 결정을 위한 그래프

1. 
   플랜지 연결 견고성 계산:

1. 
   설치 중 연결부 하중 - F b1 및 작동 조건 - F b2를 결정합니다(그림 8 참조).

그림 8 - 작동 조건에서 플랜지에 가해지는 하중의 작용 방식

1. 
   내부 압력의 결과

1. 
   개스킷 반응

여기서 b 0은 개스킷의 유효 너비, m (b에서)< 15 мм b 0 = b = 15 мм);

Kpr – 개스킷의 재질 및 디자인에 따른 계수

1. 
   온도 변형으로 인해 발생하는 힘 결정

여기서 α f, α b, α c는 각각 플랜지, 볼트 및 프리 링 재료의 선형 팽창 계수입니다.

T f, t b, t c - 각각 플랜지, 볼트, 프리 링의 온도;

Y b, y p, y f, y c – 공식에 의해 결정되는 볼트, 개스킷, 플랜지, 프리 링의 각각 준수:

여기서 E b는 볼트 재료의 탄성 계수입니다.

F b – 나사산의 내부 직경을 따라 계산된 볼트 단면적.

L b – 볼트의 설계 길이.

여기서 lbo는 볼트 헤드와 너트의 지지 표면 사이의 거리이며 공식에 의해 결정됩니다.

여기서 hp는 표준 개스킷의 높이입니다.

D = d b – 볼트 구멍 직경

개스킷 규정 준수

여기서 kn = 0.09는 고무 개스킷의 압축비입니다.

E p – 개스킷 재료의 탄성 계수

플랜지 규정 준수

여기서 E는 플랜지 재료의 탄성 계수, N/m 2 입니다.

V, λ f – 무차원 매개변수.

여기서 ψ 1 ψ 2는 다음 공식에 의해 결정되는 계수입니다.

프리 링 준수

여기서 E c는 플랜지 재료의 탄성 계수, N/m 2 입니다.

H с – 프리 링의 높이, m (h с = h f).

1. 
   동일한 디자인의 플랜지를 결합할 때 플랜지 연결의 강성 계수:

1. 
   내부 압력이 가해지기 전 설치 조건에서의 볼트 하중:

여기서: F – 외부 축 인장(+) 또는 압축(-) 힘(F = 0 – 이 경우)

M – 외부 굽힘 모멘트(M = 0);

[σ] σ20 – 20°C에서 볼트 재질의 허용 응력, N/m 2

P pr – 개스킷의 최소 압축 압력, MPa.

1. 
   굽힘 모멘트 감소:

1. 
   볼트 강도 조건 확인

1. 
   비금속 개스킷의 강도 조건을 확인합니다.

1. 
   크기 S 0으로 제한되는 단면의 최대 응력

여기서 σ 1은 S x MPa 크기로 제한되는 플랜지 단면의 최대 응력입니다.

F f – S 1 / S 0에 따라 모노그램(부록 B)에서 결정된 무차원 매개변수

Tf는 다음 공식으로 구한 무차원 매개변수입니다.

1. 
   내부 압력으로 인한 부싱의 장력:

접하는

자오선

1. 
   크기 S 0으로 제한되는 플랜지 단면의 강도를 확인합니다.

여기서 [σ] 0은 단면의 플랜지에 대한 허용 응력이며 하중 연결 수가 2·10 3일 때 허용됩니다.

1. 
   프리 링의 강도 상태를 확인합니다.

어디
– 감소된 굽힘 모멘트는 다음 조건에 따라 결정됩니다.

어디
그리고
각각 20°C 및 설계 온도에서 프리 링 재료에 대한 허용 응력.

1. 
   프리링의 회전 각도에 따라 결정되는 조임 상태를 확인합니다.

어디
- 링의 허용 회전 각도

1. 
   지지대 선택 및 계산

1. 
   먼저 장치의 무게를 고려하여 GOST 26296-84에 따라 용접 지지대(그림 14 참조)를 선택합니다. 장치의 무게는 부품의 무게의 합으로 결정되며, 조립 단위장치 내 제품의 무게를 고려합니다. 지지발 1-25000 GOST 26296-84

그림 14 – 용접된 지지 다리

1. 
   다음 공식을 사용하여 로드 암을 결정합니다(그림 15 참조).

1. 
   공식을 사용하여 하나의 지지대에 작용하는 하중을 계산합니다.

1. 
   우리는 장치의 매개변수 비율을 결정하고 다음을 지원합니다.

1. 
   내부 압력으로 인한 전압 결정

1. 
   주 하중과 지지 반응으로 인한 최대 막 응력은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

1. 
   지지 반응으로 인한 최대 굽힘 응력은 다음 공식으로 결정됩니다.

그림 15 – 로드 암 결정 방식

1. 
   강도상태를 확인해보자

1. 
   구멍 컷아웃 강화
   1. 
      상단 해치 파이프용 구멍

단일 홀 강화를 위한 강도 계산은 다음 순서로 수행됩니다.

1. 
   

H = 0.25 D인 타원형 덮개의 경우

1. 
   

원형 단면을 가진 피팅이 있는 상태에서 쉘 벽, 전이 또는 바닥에 있는 구멍의 설계 직경을 결정합니다. 축은 구멍 중심의 표면에 대한 법선 또는 원형과 일치합니다. 피팅이 없는 구멍은 공식에 의해 결정됩니다.

조건별 확인
단일 구멍의 계산된 직경이 조건을 충족하면 구멍 강화를 위한 추가 계산이 필요하지 않습니다.

1. 
   용기의 파이프 바닥용 구멍

1. 
   추가 보강이 필요하지 않은 단일 구멍의 예상 직경을 결정합니다. 혈관 벽의 두께가 초과되면 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 s는 강화되는 쉘의 벽 두께입니다.

S p – 강화되는 쉘 벽의 설계 두께,

D р – 강화 요소의 설계 직경:

원추형 바닥용

내부 및 외부 압력을 모두 받는 피팅의 설계 벽 두께는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

1. 
   선택한 보강 유형에 따라 계산된 직경을 결정합니다.

조건별 확인

1. 
   

그림 16 – 플랜징으로 구멍 강화

패 1 > 내가 1р.

강화 영역 l의 유효 폭은 l > l Р 조건을 충족해야 합니다.

1. 
   

1. 
   용기 재킷의 흡입 파이프용 구멍

1. 
   추가 보강이 필요하지 않은 단일 구멍의 예상 직경을 결정합니다. 혈관 벽의 두께가 초과되면 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 s는 강화되는 쉘의 벽 두께입니다.

S p – 강화되는 쉘 벽의 설계 두께,

D р – 강화 요소의 설계 직경:

원통형 쉘의 경우

내부 및 외부 압력을 모두 받는 피팅의 설계 벽 두께는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

1. 
   선택한 보강 유형에 따라 계산된 직경을 결정합니다.

플랜지가 있는 경우 구멍 중앙에 있는 쉘 표면의 법선과 축이 일치하는 원형 단면을 가진 피팅에 대한 구멍의 추정 직경입니다.

조건별 확인

조건이 충족되지 않으면 구멍을 강화합니다.

1. 
   강화의 설계 및 운영 차원을 결정합니다.

구멍 강화에 관여하고 계산 (그림 16)에서 고려되는 원형 피팅의 외부 및 내부 부분의 예상 길이는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

피팅의 실행 길이 l 1, l 2는 조건을 충족해야 합니다.

패 1 > 내가 1р.

쉘, 트랜지션 및 바닥의 보강 영역 너비는 공식에 의해 결정됩니다.

플랜지가 있는 피팅 근처의 쉘, 전이 또는 바닥 벽의 보강 영역의 예상 너비

강화 영역 l의 유효 폭은 l > l Р 조건을 충족해야 합니다.

피팅 외부 부분의 허용 응력 비율:

설계 직경은 공식에 의해 결정됩니다

1. 
   단일 홀 강화 상태 확인

1. 
   용기 재킷의 출구 파이프용 구멍

1. 
   추가 보강이 필요하지 않은 단일 구멍의 예상 직경을 결정합니다. 혈관 벽의 두께가 초과되면 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 s는 강화되는 쉘의 벽 두께입니다.

S p – 강화되는 쉘 벽의 설계 두께,

D р – 강화 요소의 설계 직경:

원추형 바닥용

내부 및 외부 압력을 모두 받는 피팅의 설계 벽 두께는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

1. 
   선택한 보강 유형에 따라 계산된 직경을 결정합니다.

플랜지가 있는 경우 구멍 중앙에 있는 쉘 표면의 법선과 축이 일치하는 원형 단면을 가진 피팅에 대한 구멍의 추정 직경입니다.

조건별로 확인합니다. 단일 구멍의 계산된 직경이 조건을 충족하면 구멍 강화에 대한 추가 계산이 필요하지 않습니다.

^ 산업 보건, 안전 및 위생 요건

러시아에서는 노동 보호 요구 사항 준수에 대한 국가 통제 및 감독이 보건부 산하 연방 노동 감독관에 의해 수행됩니다. 사회 발전러시아 연방 및 연방 행정 기관(권한 범위 내에서).

연방 노동 감독관은 노동 보호에 관한 법률, 모든 규범 및 규칙의 이행을 모니터링합니다. 러시아 연방 보건부 기관이 수행하는 국가 위생 및 역학 감독은 기업의 위생 위생 및 위생-역학 규범 및 규칙 준수 여부를 확인합니다. 러시아 연방 연료에너지부 산하 국가 에너지 감독부는 전기 설비의 올바른 설계와 작동을 모니터링합니다. 주정부 화재 감독은 건물 및 건물의 설계 및 운영에 있어 화재 안전 요구 사항 준수 여부를 모니터링합니다.

산업 안전 요구 사항을 위반하거나, 단체 협약 및 협약, 고용 계약(계약)에 규정된 산업 안전 의무를 이행하지 않거나, 국가 감독 기관 대표의 활동을 방해하고 산업 안전 요구 사항 준수를 통제한 사람, 공공 통제 기관은 러시아 연방 법률에 따라 징계, 행정, ​​민법 및 형사 책임을 집니다.
징계 제재에는 다음과 같은 유형이 있습니다.

• 
  논평;
• 
  꾸짖다;
• 
  적절한 이유로 해고됩니다.

OT 요구 사항 위반에 대한 행정 처벌에는 행정 벌금 및 자격 박탈이 포함됩니다. 노동 보호 요구 사항 위반에 대한 형사 책임은 다음과 같은 유형의 처벌을 제공합니다.

• 
  괜찮은;
• 
  특정 직위를 보유하고 특정 활동에 참여할 권리를 박탈합니다.
• 
  교정 작업;
• 
  일정 기간의 투옥.

안전 예방 조치

1. 생산 장비는 운영 문서에 명시된 요구 사항(조건, 규칙)에 따라 자율 사용 및 기술 단지의 일부인 경우 설치(해체), 시운전 및 운영 중에 작업자의 안전을 보장해야 합니다.

메모. 작동에는 일반적으로 의도된 사용, 유지 관리 및 수리, 운송 및 보관이 포함됩니다.

2. 생산 장비 설계의 안전성은 다음을 통해 보장됩니다.

1) 작동 원리 및 설계 솔루션, 에너지원 및 에너지 운반체의 특성, 작업 프로세스 매개변수, 제어 시스템 및 그 요소 선택

2) 장비 작동 중 소비 및 축적되는 에너지를 최소화합니다.

3) 구조물 제조를 위한 구성 요소 및 재료 선택은 물론 작동 중에 사용되는 구성 요소 및 재료 선택

4) 제조 공정의 선택;

5) 설계에 내장된 작업자를 위한 보호 장비의 사용 및 정보는 위험한(화재 및 폭발 위험 포함) 상황* 발생에 대한 경고를 의미합니다.

* 위험상황이란 발생 시 근로자가 위험하고 유해한 생산요소에 노출될 수 있는 상황을 말합니다.

6) 구조 및 해당 요소의 신뢰성(개별 제어 시스템, 보호 장비 및 정보의 중복 포함, 오류로 인해 위험한 상황이 발생할 수 있음)

7) 기계화, 자동화(작업 프로세스 매개변수의 자동 조절 포함) 원격 제어 및 모니터링의 사용

8) 설계에 포함되지 않은 보호 장비를 사용할 가능성;

9) 인체공학적 요구사항의 충족;

10) 근로자의 신체적, 신경정신적 스트레스를 제한합니다.

3. 특정 그룹, 유형, 모델(브랜드)의 생산 장비에 대한 안전 요구 사항은 다음을 고려하여 이 표준의 요구 사항을 기반으로 설정됩니다.

1) 목적, 설계 및 작동 조건의 특징

2) 유사한 장비의 작동 중에 발생한 위험 상황(화재 및 폭발 위험 포함)에 대한 테스트 결과 및 분석

3) 위험하고 유해한 생산 요소의 허용 가능한 값을 설정하는 표준 요구 사항

4) 연구 개발 작업과 세계 최고의 유사품을 사용하여 안전을 보장하는 수단 및 방법 분석

5) 생산 장비의 유사한 그룹, 유형, 모델(브랜드)에 대해 국제 및 지역 표준 및 기타 문서에 의해 설정된 안전 요구 사항

6) 새로 제작되거나 현대화된 장비에 대한 위험 상황 발생 가능성을 예측합니다.

기술 단지에 대한 안전 요구 사항은 단지를 구성하는 생산 장비 단위의 공동 기능으로 인해 발생할 수 있는 위험도 고려해야 합니다.

4. 각 기술 단지와 독립적으로 사용되는 생산 장비에는 설치(해체), 시운전 및 작동 중 위험한 상황이 발생하지 않도록 요구사항(규칙)이 포함된 운영 문서가 갖추어져 있어야 합니다. 일반적인 요구 사항안전에 관한 운영 문서의 내용은 부록에 나와 있습니다.

5. 소비자가 운영 문서에 설정된 요구 사항을 충족하는 경우 생산 장비는 전체 작동 기간 동안 안전 요구 사항을 충족해야 합니다.

6. 작동 중에 생산 장비는 표준 및 위생 기준에 의해 설정된 허용 값을 초과하는 양의 유해 물질 및 유해 미생물을 배출하여 자연 환경을 오염시켜서는 안됩니다.

결론

이 과정 프로젝트는 추출기의 설계 및 선택에 대한 계산 및 그래픽 작업의 복합체입니다. 디자인됨 열교환 기지정된 매개변수를 사용하여 필요한 프로세스를 수행할 수 있습니다.

추출기의 동작을 분석한 후, 유닛의 유닛 설계 원리를 분석하였습니다. 식품 생산을 위한 기계 및 장비 설계의 기본을 더 잘 이해하는 데 도움이 되는 주요 사항을 알아냈습니다. 설계 및 계산 작업(구조계산, 수력계산, 강도계산) 과정에서 구조단위의 선정, 기계적 신뢰성, 경제적으로 타당한 선택(재료, 길이 등), 장치의 구조적 완전성을 확인하였습니다. 이러한 요소는 높은 생산성을 위한 기본 요소입니다. 중단 없는 운영산업 환경의 장비.

내 프로젝트는 디자인과 관련된 분야를 통합하기 위한 기초이며, 내 전문 분야와 관련된 새로운 분야를 습득할 때 실제로 이를 성공적으로 적용할 것입니다.

^ 서지

1. 
   Sokolov V.I. 식품 생산용 기계 및 장치의 계산 및 설계 기초. - M .: 기계 공학, 1983. - 447 p.
2. 
   Kharlamov S.V. 계산에 관한 워크샵 및. 기계 설계 및
   식품 생산 장치: 교과서. - L .: Agropromizdat, 1991.
3. 
   Kononyuk L.V., Basanko V.A. 식품 생산 장비 설계자를 위한 핸드북. - K.: 기술, 1981.
4. 
   Ostrikov A. N., Abramov O. V. 식품 생산용 기계 및 장치 계산 및 설계. 대학을 위한 교과서. - 상트페테르부르크: GIORD, 2003.
5. 
   Kurochkin A.A., Zimnyakov V.V. 가공산업용 기계 및 장치의 계산 및 설계의 기초. – M.: Kolos, 2006.
6. 
   GOST 14249-89 선박 및 장치. 강도 계산의 표준 및 방법
7. 
   GOST 24755-89 선박 및 장치. 강화 구멍의 강도 계산 기준 및 방법
8. 
   GOST 25867-83 선박 및 장치. 셔츠가 담긴 그릇. 강도 계산의 표준 및 방법
9. 
   GOST 12.2.003-91 산업 안전 표준 시스템. 생산 장비. 일반 안전 요구 사항

애플리케이션

부록

외부 압력 하에서 작동하는 원통형 쉘의 탄성 한계 내 안정성을 계산하기 위한 노모그램

부록 B

계수 f를 결정하기 위한 그래프

강좌 프로젝트 - 범용 지브 선회 크레인을 들어올리고 회전시키는 메커니즘( 강좌 프로젝트)

강좌 프로젝트 - 흡수식 냉동 장치 계산(교과서)

코스 프로젝트 - 보일러 장치 E-420-140 계산 (교과 과정)

코스 프로젝트 - 드릴링 및 밀링 설비 설계(교과 과정)

과정 프로젝트 - 철골 플랫폼의 주요 하중 지지 구조 계산 및 설계(과정)

강좌 프로젝트 - 수평 에이프런 컨베이어 프로젝트(교과서)

n13.doc

러시아 연방 농업부

고등 전문 교육을 위한 연방 주립 교육 기관

코스 프로젝트

주제:"추출기 계산»

전문 110303 - 가공의 기계화

농산물

학생: 오전. 즈나멘시코프

프로젝트 매니저:박사. 기술. 과학, 부교수 N.N. 유스티노프

튜멘 - 2010

과정 프로젝트의 기술 사양 양식
튜멘 주립 농업 아카데미

기계기술연구소

전문 분야 110303 – 농산물 가공 기계화

코스 프로젝트 과제

작업 번호 3

제목(옵션번호)추출기 계산(3) __________________________
국방을 위한 작품(프로젝트) 제출 마감일은 “10”입니다.1월 20 10 G.
수업 내용(프로젝트)

추출기 P의 증기압 = 1 kgf/m2

재킷의 증기압 P 1 = 7 kgf/m 2

추출기 내부 직경 D in = 600 mm

재킷 내부 직경 D = 700mm

본체 원통형 부분의 길이 L = 900 mm

볼트 설치 원 직경 D b = 800 mm

콘 개방 각도 2? = 100 0

상단 해치의 직경 d = 38 mm

증기 입구 파이프의 직경 d 1 = 60 mm

출구 직경 d2 = 40mm

추출된 물질의 온도 t = 150 0 C

필수 그래픽 자료:

추출기 스케치

과제 발행 날짜: " 2 » 구월 2010년
머리 : N.N. 유스티노프
임무를 수락했습니다

실행: A.M. 즈나멘시코프
콘텐츠

소개 6

1. 
   설계된 장치의 목적 및 적용 범위 7
2. 
   열교환기의 주요 구조 요소 계산 12
   1. 
      내부 과잉 압력이 가해진 매끄러운 쉘 계산 12

1. 
   원통형 쉘 계산 12
2. 
   원뿔 껍질 계산 13
3. 
   볼록한 덮개 계산 13
1. 
   외부 압력을 받는 쉘, 바닥 및 덮개 계산 14
   1. 
      외부 압력을 받는 원통형 쉘의 계산 14
   2. 
      외부 압력을 받는 매끄러운 원뿔형 껍질 15
2. 
   재킷과 몸체 사이의 인터페이스 계산 17
   1. 
      링 18을 사용하여 재킷을 용기 본체에 연결
3. 
   플랜지 연결 계산 21
   1. 
      연결 21의 설계 매개변수 결정
   2. 
      플랜지 연결의 견고성 계산: 24
4. 
   지지대 선택 및 계산 30
5. 
   구멍 컷아웃 강화 33
   1. 
      상부 해치의 파이프용 구멍 33
   2. 
      용기의 파이프 바닥용 구멍 34

1. 
   용기 재킷의 입구 파이프용 구멍 36
2. 
   용기 재킷의 출구 파이프용 구멍 38
1. 
   산업 보건, 안전 및 위생 요건 40

결론 44

참고문헌 45

애플리케이션 46

사양 48
소개

고체에서 물질을 추출하는 과정은 매우 복잡합니다. 어떤 경우에는 유용물질이 용해된 상태가 아니며, 고체의 기공에 침투한 용매가 추출된 성분을 용해시킨 다음 추출액의 대부분으로 전달됩니다.

추출 과정은 식물 원료의 조직 내에서 추출된 성분의 상태와 상관없이 주로 고체 입자 내부의 분자 확산과 표면의 물질 전달이 특징이므로 각 성분을 정량적으로 고려해야 합니다.

추출 장치의 물질 전달 계수는 공정의 특정 기술 조건 하에서 이러한 장치의 설계 특성에 크게 영향을 받습니다.

식품 산업에서는 다양한 디자인의 연속 및 배치 작업 추출기가 고체에서 유용한 성분을 추출하는 데 널리 사용됩니다.

본 연구에서는 식품 산업에서 사용되는 배치 추출기의 설계를 계산합니다. 강도 계산에 특히 주의를 기울입니다.

설계된 장치의 목적 및 적용 범위

추출기(추출 장치)는 식물(또는 유기) 원료를 추출제-용매에 노출시켜 유용한 물질을 추출하는 데 사용됩니다.

물, 다양한 수용액 또는 기타 액체를 추출제로 사용할 수 있습니다.

예비 탱크에는 열 장치(추출기)를 사용하는 것이 좋습니다(그림 1). 윗뚜껑을 통해 장치에 달인을 넣고, 아랫부분의 연결구를 통해 제품을 꺼냅니다.

국물의 온도를 90~95°C로 유지하기 위해 뜨거운 물이 스팀 재킷에 공급됩니다. 온도 제어는 건조용 국물을 공급하는 제품 파이프라인에 장착된 원격 온도계로 수행됩니다.

그림 1 - 액체 달임용 용기를 비축합니다.
유사한 장치의 기술적 특성 - 추출기:

예비 용량이 있음에도 불구하고 산도가 증가하여 제품 품질이 저하됨에 따라 액체 달인, 특히 오트밀을 대량으로 축적하는 것은 권장되지 않습니다.

기술 과정 단계에서 오트밀 국물의 산도 증가는 다음 지표(°T)로 특징 지어집니다. 요리 후 - 7.2, 마찰 기계를 떠날 때 - 8.1, 균질화기 후 - 9.0, 컬렉션을 떠날 때 건조 전 - 11, 7.

AGROMASH 공장에서 생산된 장치의 예를 사용하여 유사한 추출기 설계를 살펴보겠습니다.

배치 추출기

추출기 컨테이너(그림 2)는 밀봉된 수직 원통형 장치입니다. 원래의 식물(또는 유기농) 원료를 특수 가방이나 그물에 담습니다.

추출제 용액의 순환은 펌프(또는 유체역학적 발전기)를 사용하여 수행됩니다. 특수한 슬롯형 흡입장치를 이용하여 장치에서 용액을 취출하고, 특수 분무기를 이용하여 공급한다.

그림 2 - 유체역학적 혼합이 가능한 추출기 컨테이너

명세서

총 부피, 리터 650*

모터 파워 펌프, kW 1.1

교반기가 있는 배치 추출기

추출기 컨테이너(그림 3)는 밀봉된 해치, 기계식 리프트가 있는 리프팅 뚜껑 및 내부 격자가 있는 용기입니다. 추출용액의 순환은 특별히 설계된 교반기를 사용하여 수행됩니다. 모든 산업 분야에서 효과적으로 사용됩니다.

명세서*

총 부피, 리터 650*

믹서 구동 전기 모터 전력, kW 5

그림 3 - 교반기가 포함된 배치 추출기

증류탑과 환류 응축기를 갖춘 추출기

추출 공정은 원료가 적재되는 장치의 추출 챔버(그림 4)에서 이루어집니다.

증기 재킷에 의해 가열된 증발실의 추출제 증기는 증류탑으로 들어가고, 여기서 휘발성 분획은 환류 응축기로 들어가 응축됩니다.

명세서*

총 부피, l 1700

그림 4 - 증류탑과 환류 응축기가 있는 추출기

초기 장치와 구성 요소를 설계하기 위해 내열성, 내열성 및 내식성 강철 12Х18Н10Т를 선택했습니다. 이 장치에 가장 적합합니다. 이러한 재료로 만들어진 구조 장치는 무거운 하중을 견딜 수 있을 뿐만 아니라 공격적인 화학 환경에서도 안정적으로 사용할 수 있습니다. 300 루블의 kg 당 시트 가격.

열교환기의 주요 구조 요소 계산

1. 
   내부 과잉 압력이 가해진 매끄러운 쉘 계산
   1. 
      원통형 껍질 계산

원통형 쉘의 설계 다이어그램이 그림 5에 나와 있습니다.

그림 5 - 바닥이 볼록하거나 원뿔형인 부드러운 원통형 쉘: a - 바닥이 플랜지된 쉘; b – 플랜지가 없는 바닥이 있는 쉘

원통형 쉘의 계산된 벽 두께는 다음 공식을 따릅니다.

여기서 p – 설계 압력, MPa

D – 내경, m.

1. 
   원뿔 껍질 계산

내부 과잉 압력이 가해진 부드러운 원추형 쉘의 계산된 벽 두께는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

어디
- 원뿔 밑면의 내경, m

- 원뿔 정점 각도의 절반(그림 5 참조)

성능 벽 두께

외부 쉘의 벽 두께와 직경의 비율이 다음 이내일 때 계산 공식을 적용할 수 있는 조건

1. 
   볼록한 덮개 계산

설계 벽 두께 내부 압력을 받는 타원형 커버

덮개 상단의 곡률 반경

어디
- 타원형 뚜껑의 경우

성능 커버 벽 두께

벽 두께와 직경의 비율에 대한 계산 공식 적용 조건

1. 
   외부 압력을 받는 쉘, 바닥 및 덮개 계산
   1. 
      외부 압력을 받는 원통형 쉘 계산

쉘의 예상 길이를 결정할 때 또는 인접한 요소의 길이 공식에 의해 결정되어야 한다

mm - 플랜지가 없는 원추형 바닥용.

1. 
   보조 계수 결정

어디 - 쉘 안정성 마진(작동 조건에서 = 2.4)

1. 
   우리는 대략 벽 두께를 결정합니다

어디

계수
부록 A에 주어진 노모그램에 따라 복용해야 합니다.

1. 
   강도 조건에서 허용 압력을 결정합니다.

1. 
   탄성한계 내에서 안정상태로부터 허용압력을 결정합니다.

어디

1. 
   허용 가능한 외부 압력

1. 
   상태 확인

1. 
   외부 압력을 받는 부드러운 원뿔형 껍질

여기서 D 1은 원뿔 정점의 내부 직경, mm입니다.

1. 
   강도 조건에서 허용 압력을 결정합니다.

1. 
   탄성 한계 내에서 안정성 조건의 허용 압력을 결정합니다.

계수 값 B 1 공식에 의해 결정됨

1. 
   허용 가능한 외부 압력은 공식에 의해 결정됩니다

1. 
   안정성 상태 확인

1. 
   재킷과 몸체 사이의 인터페이스 계산

재킷형 열 교환 표면은 U자형 재킷 형태로 만들어집니다(그림 7 참조). 이 경우 셔츠와 몸체의 결합(연결)은 링을 사용하여 수행됩니다.

재킷의 설계 압력은 p 2이고 p 1 > 0인 경우 용기의 설계 압력은 p 1입니다.

그림 7 - U자형 재킷을 갖춘 선박

A) – 원뿔을 사용한 짝짓기; b) - 링을 사용한 페어링

1. 
   링을 사용하여 재킷을 용기 본체에 연결

그림 8 - 반지를 사용하여 셔츠를 몸에 연결하기

1. 
   셔츠 벽 중앙에서 혈관 벽 외부까지의 거리를 결정합니다.

1. 
   링의 높이 결정

여기서 p 2는 재킷의 증기 압력, MPa입니다.

[?] 2 - 설계 온도에서 재킷 벽 재료에 대한 허용 응력, MPa

1. 
   결합 시 용기와 링 사이의 용접 크기를 결정합니다.

=168MPa

1. 
   용접 이음새의 설계 강도 계수를 결정합니다.

1. 
   링의 매개변수 결정

- 상대적인 반지 크기

상대압력

링의 기하학적 매개변수

P0 - 결합 링의 용접된 방사형 솔기의 강도 계수

B 0 - 링 폭

1. 
   상대 하중 순간 결정

여기서 A는 다음 공식에 따른 축력 계수입니다.

여기서 d 1은 재킷이 용기 바닥과 만나는 원의 직경입니다(그림 9). 재킷과 용기 바닥을 연결하는 원의 직경은 다음 조건을 만족해야 합니다.

그림 9 – 셔츠를 바닥에 연결하기

1. 
   혈관 벽의 상대 반응 토크를 결정합니다.

P 2 >p 1 >0이면 p 1 = 0을 공식에 ​​대체합니다.

1. 
   재킷 벽의 상대 반응 토크 결정

, 왜냐하면

1. 
   링과 용기 벽의 교차점에서 상대 반응 토크를 결정합니다.

1. 
   공식을 사용하여 재킷의 허용 초과 압력을 결정합니다.

1. 
   링 높이의 값을 명확히합니다.

자신의 체중 링에 축 방향 힘을 발생시킵니다.

지지대가 재킷에 있는 경우 용기와 내용물의 자체 무게는 어디에 있습니까?

U자형 재킷의 축력과 과도한 압력의 결합 작용으로 인한 하중 지지 능력은 다음 공식을 사용하여 확인해야 합니다.

1. 
   플랜지 연결 계산
   1. 
      연결 설계 매개변수 결정

1. 
   플랜지 슬리브의 두께 S 0 =7 mm는 설계(플랜지 유형 - 자유)에 따라 S 0 > S 조건을 충족하는 방식으로 허용됩니다. S 0 = 7 mm

그림 10 – 설계 다이어그램

1. 
   느슨한 플랜지 부싱의 높이 h:

1. 
   프리 링 Ds의 내부 직경이 사용됩니다.

1. 
   플랜지 볼트 원의 직경 D b:

여기서 u 1은 너트와 쉘 사이의 표준 간격입니다(u 1 = 8mm).

D 6 =20 mm – 볼트의 외경;

D s – 프리 링의 내부 직경.

1. 
   플랜지 외경:

여기서 a는 플랜지 직경을 따라 너트를 배치하기 위한 구조적 첨가제입니다.

1. 
   개스킷의 외경은 조건을 고려하여 선택됩니다.

여기서 D s1은 칼라의 외경()입니다.

1. 
   평균 개스킷 직경

여기서 b는 개스킷의 너비입니다.

1. 
   연결의 견고성을 보장하는 데 필요한 볼트 수를 결정합니다.

1. 
   대략 플랜지의 높이(두께):

어디? f = 0.46 – 그림에 따라 채택된 계수. 열하나

S eq – 플랜지 슬리브의 등가 두께

그림 11 - 계수를 결정하기 위한 그래프? f는 평면(1) 및 맞대기 용접(2) 플랜지에 있습니다.

어디? 1 - 그림에서 결정된 계수. 12

그림 12 - 계수를 결정하기 위한 그래프? 1

1. 
   플랜지 연결 견고성 계산:

1. 
   설치 중 연결부 하중 - F b1 및 작동 조건 - F b2를 결정합니다(그림 8 참조).

그림 8 - 작동 조건에서 플랜지에 가해지는 하중의 작용 방식

1. 
   내부 압력의 결과

1. 
   개스킷 반응

여기서 b 0은 개스킷의 유효 너비, m (b에서)
k pr – 개스킷의 재질 및 디자인에 따른 계수

1. 
   온도 변형으로 인해 발생하는 힘 결정

어디? 에프, ? ㄴ, ? c는 각각 플랜지, 볼트 및 자유 링 재료의 선형 팽창 계수입니다.

T f, t b, t c - 각각 플랜지, 볼트, 프리 링의 온도;

Y b, y p, y f, y c – 공식에 의해 결정되는 볼트, 개스킷, 플랜지, 프리 링의 각각 준수:

여기서 E b는 볼트 재료의 탄성 계수입니다.

F b – 나사산의 내부 직경을 따라 계산된 볼트 단면적.

L b – 볼트의 설계 길이.

여기서 lbo는 볼트 헤드와 너트의 지지 표면 사이의 거리이며 공식에 의해 결정됩니다.

여기서 hp는 표준 개스킷의 높이입니다.

D = d b – 볼트 구멍 직경

개스킷 규정 준수

여기서 kn = 0.09는 고무 개스킷의 압축비입니다.

E p – 개스킷 재료의 탄성 계수

플랜지 규정 준수

여기서 E는 플랜지 재료의 탄성 계수, N/m 2 입니다.

V, ? f – 무차원 매개변수.

어디? 1 ? 2 – 공식에 의해 결정되는 계수:

프리 링 준수

여기서 E c는 플랜지 재료의 탄성 계수, N/m 2 입니다.

H с – 프리 링의 높이, m (h с = h f).

1. 
   동일한 디자인의 플랜지를 결합할 때 플랜지 연결의 강성 계수:

1. 
   내부 압력이 가해지기 전 설치 조건에서의 볼트 하중:

여기서: F – 외부 축 인장(+) 또는 압축(-) 힘(F = 0 – 이 경우)

M – 외부 굽힘 모멘트(M = 0);

[?] ?20 – 20°C에서 볼트 재질에 대한 허용 응력, N/m 2

P pr – 개스킷의 최소 압축 압력, MPa.

1. 
   굽힘 모멘트 감소:

1. 
   볼트 강도 조건 확인

1. 
   비금속 개스킷의 강도 조건을 확인합니다.

1. 
   크기 S 0으로 제한되는 단면의 최대 응력

어디? 1 – 크기 S x MPa로 제한되는 플랜지 섹션의 최대 응력,

F f – S 1 / S 0에 따라 모노그램(부록 B)에서 결정된 무차원 매개변수

Tf는 다음 공식으로 구한 무차원 매개변수입니다.

1. 
   내부 압력으로 인한 부싱의 장력:

접하는

자오선

1. 
   크기 S 0으로 제한되는 플랜지 단면의 강도를 확인합니다.

여기서 [?] 0은 연결부의 하중량이 2·10 3일 때 허용되는 단면의 플랜지에 대한 허용 응력입니다.

1. 
   프리 링의 강도 상태를 확인합니다.

어디
– 감소된 굽힘 모멘트는 다음 조건에 따라 결정됩니다.

어디
그리고
각각 20°C 및 설계 온도에서 자유 링 재료에 대한 허용 응력.

1. 
   프리링의 회전 각도에 따라 결정되는 조임 상태를 확인합니다.

어디
- 링의 허용 회전 각도

1. 
   지지대 선택 및 계산

1. 
   먼저 장치의 무게를 고려하여 GOST 26296-84에 따라 용접 지지대(그림 14 참조)를 선택합니다. 장치의 무게는 장치에 포함된 제품의 무게를 고려하여 부품, 조립 단위의 무게의 합으로 결정됩니다. 지지대 1-10000 GOST 26296-84

그림 14 – 용접된 지지 다리

1. 
   다음 공식을 사용하여 로드 암을 결정합니다(그림 15 참조).

1. 
   공식을 사용하여 하나의 지지대에 작용하는 하중을 계산합니다.

1. 
   우리는 장치의 매개변수 비율을 결정하고 다음을 지원합니다.

1. 
   내부 압력으로 인한 전압 결정

1. 
   주 하중과 지지 반응으로 인한 최대 막 응력은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

1. 
   지지 반응으로 인한 최대 굽힘 응력은 다음 공식으로 결정됩니다.

그림 15 – 로드 암 결정 방식

1. 
   강도상태를 확인해보자

1. 
   구멍 컷아웃 강화
   1. 
      상단 해치 파이프용 구멍

단일 홀 강화를 위한 강도 계산은 다음 순서로 수행됩니다.

1. 
   

H = 0.25 D인 타원형 덮개의 경우

1. 
   

원형 단면을 가진 피팅이 있는 상태에서 쉘 벽, 전이 또는 바닥에 있는 구멍의 설계 직경을 결정합니다. 축은 구멍 중심의 표면에 대한 법선 또는 원형과 일치합니다. 피팅이 없는 구멍은 공식에 의해 결정됩니다.

조건별 확인
단일 구멍의 계산된 직경이 조건을 충족하면 구멍 강화를 위한 추가 계산이 필요하지 않습니다.

1. 
   용기의 파이프 바닥용 구멍

1. 
   추가 보강이 필요하지 않은 단일 구멍의 예상 직경을 결정합니다. 혈관 벽의 두께가 초과되면 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 s는 강화되는 쉘의 벽 두께입니다.

S p – 강화되는 쉘 벽의 설계 두께,

D р – 강화 요소의 설계 직경:

원추형 바닥용

내부 및 외부 압력을 모두 받는 피팅의 설계 벽 두께는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

1. 
   선택한 보강 유형에 따라 계산된 직경을 결정합니다.

조건별 확인

1. 
   

그림 16 – 플랜징으로 구멍 강화

1. 
   용기 재킷의 흡입 파이프용 구멍

1. 
   추가 보강이 필요하지 않은 단일 구멍의 예상 직경을 결정합니다. 혈관 벽의 두께가 초과되면 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 s는 강화되는 쉘의 벽 두께입니다.

S p – 강화되는 쉘 벽의 설계 두께,

D р – 강화 요소의 설계 직경:

원통형 쉘의 경우

내부 및 외부 압력을 모두 받는 피팅의 설계 벽 두께는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

1. 
   선택한 보강 유형에 따라 계산된 직경을 결정합니다.

플랜지가 있는 경우 구멍 중앙에 있는 쉘 표면의 법선과 축이 일치하는 원형 단면을 가진 피팅에 대한 구멍의 추정 직경입니다.

조건별 확인

1. 
   용기 재킷의 출구 파이프용 구멍

1. 
   추가 보강이 필요하지 않은 단일 구멍의 예상 직경을 결정합니다. 혈관 벽의 두께가 초과되면 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 s는 강화되는 쉘의 벽 두께입니다.

S p – 강화되는 쉘 벽의 설계 두께,

D р – 강화 요소의 설계 직경:

원추형 바닥용

내부 및 외부 압력을 모두 받는 피팅의 설계 벽 두께는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

1. 
   선택한 보강 유형에 따라 계산된 직경을 결정합니다.

플랜지가 있는 경우 구멍 중앙에 있는 쉘 표면의 법선과 축이 일치하는 원형 단면을 가진 피팅에 대한 구멍의 추정 직경입니다.

조건별로 확인합니다. 단일 구멍의 계산된 직경이 조건을 충족하면 구멍 강화에 대한 추가 계산이 필요하지 않습니다.

조건이 충족되지 않으면 구멍을 강화합니다.

1. 
   강화의 설계 및 운영 차원을 결정합니다.

구멍 강화에 관여하고 계산 (그림 16)에서 고려되는 원형 피팅의 외부 및 내부 부분의 예상 길이는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

피팅의 실행 길이 l 1, l 2는 조건을 충족해야 합니다.

쉘, 트랜지션 및 바닥의 보강 영역 너비는 공식에 의해 결정됩니다.

플랜지가 있는 피팅 근처의 쉘, 전이 또는 바닥 벽의 보강 영역의 예상 너비

강화 영역 l의 유효 폭은 l > l Р 조건을 충족해야 합니다.

피팅 외부 부분의 허용 응력 비율:

설계 직경은 공식에 의해 결정됩니다

1. 
   단일 홀 강화 상태 확인

산업 보건, 안전 및 위생 요건

러시아에서는 노동 보호 요구 사항 준수에 대한 국가 통제 및 감독이 러시아 연방 보건 사회 개발부 산하 연방 노동 감독관과 연방 행정 당국(권한 내에서)에 의해 수행됩니다.

연방 노동 감독관은 노동 보호에 관한 법률, 모든 규범 및 규칙의 이행을 모니터링합니다. 러시아 연방 보건부 기관이 수행하는 국가 위생 및 역학 감독은 기업의 위생 위생 및 위생-역학 규범 및 규칙 준수 여부를 확인합니다. 러시아 연방 연료에너지부 산하 국가 에너지 감독부는 전기 설비의 올바른 설계와 작동을 모니터링합니다. 주정부 화재 감독은 건물 및 건물의 설계 및 운영에 있어 화재 안전 요구 사항 준수 여부를 모니터링합니다.

산업 안전 요구 사항을 위반하거나, 단체 협약 및 협약, 고용 계약(계약)에 규정된 산업 안전 의무를 이행하지 않거나, 국가 감독 기관 대표의 활동을 방해하고 산업 안전 요구 사항 준수를 통제한 사람, 공공 통제 기관은 러시아 연방 법률에 따라 징계, 행정, ​​민법 및 형사 책임을 집니다.
징계 제재에는 다음과 같은 유형이 있습니다.

• 
  논평;
• 
  꾸짖다;
• 
  적절한 이유로 해고됩니다.

OT 요구 사항 위반에 대한 행정 처벌에는 행정 벌금 및 자격 박탈이 포함됩니다. 노동 보호 요구 사항 위반에 대한 형사 책임은 다음과 같은 유형의 처벌을 제공합니다.

• 
  괜찮은;
• 
  특정 직위를 보유하고 특정 활동에 참여할 권리를 박탈합니다.
• 
  교정 작업;
• 
  일정 기간의 투옥.

안전 예방 조치

1. 생산 장비는 운영 문서에 명시된 요구 사항(조건, 규칙)에 따라 자율 사용 및 기술 단지의 일부인 경우 설치(해체), 시운전 및 운영 중에 작업자의 안전을 보장해야 합니다.

메모. 작동에는 일반적으로 의도된 사용, 유지 관리 및 수리, 운송 및 보관이 포함됩니다.

2. 생산 장비 설계의 안전성은 다음을 통해 보장됩니다.

1) 작동 원리 및 설계 솔루션, 에너지원 및 에너지 운반체의 특성, 작업 프로세스 매개변수, 제어 시스템 및 그 요소 선택

2) 장비 작동 중 소비 및 축적되는 에너지를 최소화합니다.

3) 구조물 제조를 위한 구성 요소 및 재료 선택은 물론 작동 중에 사용되는 구성 요소 및 재료 선택

4) 제조 공정의 선택;

5) 설계에 내장된 작업자를 위한 보호 장비의 사용 및 정보는 위험한(화재 및 폭발 위험 포함) 상황* 발생에 대한 경고를 의미합니다.

* 위험상황이란 발생 시 근로자가 위험하고 유해한 생산요소에 노출될 수 있는 상황을 말합니다.

6) 구조 및 해당 요소의 신뢰성(개별 제어 시스템, 보호 장비 및 정보의 중복 포함, 오류로 인해 위험한 상황이 발생할 수 있음)

7) 기계화, 자동화(작업 프로세스 매개변수의 자동 조절 포함) 원격 제어 및 모니터링의 사용

8) 설계에 포함되지 않은 보호 장비를 사용할 가능성;

9) 인체공학적 요구사항의 충족;

10) 근로자의 신체적, 신경정신적 스트레스를 제한합니다.

3. 특정 그룹, 유형, 모델(브랜드)의 생산 장비에 대한 안전 요구 사항은 다음을 고려하여 이 표준의 요구 사항을 기반으로 설정됩니다.

1) 목적, 설계 및 작동 조건의 특징

2) 유사한 장비의 작동 중에 발생한 위험 상황(화재 및 폭발 위험 포함)에 대한 테스트 결과 및 분석

3) 위험하고 유해한 생산 요소의 허용 가능한 값을 설정하는 표준 요구 사항

4) 연구 개발 작업과 세계 최고의 유사품을 사용하여 안전을 보장하는 수단 및 방법 분석

5) 생산 장비의 유사한 그룹, 유형, 모델(브랜드)에 대해 국제 및 지역 표준 및 기타 문서에 의해 설정된 안전 요구 사항

6) 새로 제작되거나 현대화된 장비에 대한 위험 상황 발생 가능성을 예측합니다.

기술 단지에 대한 안전 요구 사항은 단지를 구성하는 생산 장비 단위의 공동 기능으로 인해 발생할 수 있는 위험도 고려해야 합니다.

4. 각 기술 단지와 독립적으로 사용되는 생산 장비에는 설치(해체), 시운전 및 작동 중 위험한 상황이 발생하지 않도록 요구사항(규칙)이 포함된 운영 문서가 갖추어져 있어야 합니다. 안전 측면에서 운영 문서 내용에 대한 일반 요구 사항은 부록에 나와 있습니다.

5. 소비자가 운영 문서에 설정된 요구 사항을 충족하는 경우 생산 장비는 전체 작동 기간 동안 안전 요구 사항을 충족해야 합니다.

6. 작동 중에 생산 장비는 표준 및 위생 기준에 의해 설정된 허용 값을 초과하는 양의 유해 물질 및 유해 미생물을 배출하여 자연 환경을 오염시켜서는 안됩니다.

결론

이 과정 프로젝트는 추출기의 설계 및 선택에 대한 계산 및 그래픽 작업의 복합체입니다. 설계된 열 교환기를 사용하면 지정된 매개변수를 사용하여 필요한 프로세스를 수행할 수 있습니다.

추출기의 동작을 분석한 후, 유닛의 유닛 설계 원리를 분석하였습니다. 식품 생산을 위한 기계 및 장비 설계의 기본을 더 잘 이해하는 데 도움이 되는 주요 사항을 알아냈습니다. 설계 및 계산 작업(구조계산, 수력계산, 강도계산) 과정에서 구조단위의 선정, 기계적 신뢰성, 경제적으로 타당한 선택(재료, 길이 등), 장치의 구조적 완전성을 확인하였습니다. 이러한 요소는 산업 환경에서 장비의 생산성이 높고 중단 없이 작동하는 데 필수적입니다.

내 프로젝트는 디자인과 관련된 분야를 통합하기 위한 기초이며, 내 전문 분야와 관련된 새로운 분야를 습득할 때 실제로 이를 성공적으로 적용할 것입니다.

서지

1. 
   Sokolov V.I. 식품 생산용 기계 및 장치의 계산 및 설계 기초. - M .: 기계 공학, 1983. - 447 p.
2. 
   Kharlamov S.V. 계산에 관한 워크샵 및. 기계 설계 및
   식품 생산 장치: 교과서. - L .: Agropromizdat, 1991.
3. 
   Kononyuk L.V., Basanko V.A. 식품 생산 장비 설계자를 위한 핸드북. - K.: 기술, 1981.
4. 
   Ostrikov A. N., Abramov O. V. 식품 생산용 기계 및 장치 계산 및 설계. 대학을 위한 교과서. - 상트페테르부르크: GIORD, 2003.
5. 
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   GOST 14249-89 선박 및 장치. 강도 계산의 표준 및 방법
7. 
   GOST 24755-89 선박 및 장치. 강화 구멍의 강도 계산 기준 및 방법
8. 
   GOST 25867-83 선박 및 장치. 셔츠가 담긴 그릇. 강도 계산의 표준 및 방법
9. 
   GOST 12.2.003-91 산업 안전 표준 시스템. 생산 장비. 일반 안전 요구 사항

애플리케이션

부록

외부 압력 하에서 작동하는 원통형 쉘의 탄성 한계 내 안정성을 계산하기 위한 노모그램

부록 B

계수 f를 결정하기 위한 그래프

소개

"액체-액체" 시스템에서 추출. 기본 개념 및 지표

추출에 사용되는 유기용매

추출 중에 발생하는 화학적 및 물질 전달 과정

주요 추출방법

현대 추출 장비

계산부분

청소 폐수

결론

서지

소개

넓은 의미에서의 추출은 선택적 용매를 사용하여 용액이나 고체에서 하나 이상의 성분을 추출하는 과정을 의미합니다. 따라서 원칙적으로 추출은 고체-액체 시스템(예: 시안화물 용액을 사용하여 광석에서 금 추출) 또는 액체-액체에서 수행될 수 있습니다. 습식 제련에서 추출 또는 추출은 일반적으로 첫 번째 용매와 섞이지 않는 다른 용매를 사용하여 한 용매에 용해된 물질을 추출하는 것으로 구성된 액체 추출 과정을 의미합니다. 화학 시약의 금속 함유 수용액과 유기 액체가 두 가지 액체 매체로 사용됩니다.

액체 혼합물을 분리하는 다른 공정과 비교하여 추출 공정의 주요 장점은 다음과 같습니다.

낮은 작동 온도(공정은 일반적으로 실온에서 수행됨);

두 개의 접촉 상 사이의 높은 물질 전달 속도(수용액에서 유기 상을 유화하는 동안 접촉 면적이 매우 넓기 때문에)

추출제의 높은 선택성으로 관련되고 분리가 어려운 요소를 분리할 수 있습니다.

두 상의 분리 용이성(밀도가 서로 다른 혼합되지 않는 액체)

매우 묽은 용액에서 금속을 추출하는 능력;

원하는 대로 생성된 금속을 심층적으로 세척합니다.

사용한 시약의 재생 가능성;

프로세스의 완전한 기계화 및 자동화 가능성.

이러한 상황은 현대 습식 야금술에서 추출 공정의 광범위한 사용을 결정합니다.

"액체-액체" 시스템에서 추출. 기본 개념 및 지표

다음 추출 용어가 채택되었습니다. 초기 상태에서 공정에 관여하는 두 가지 용매(수성 및 유기)를 "원료 용액"과 "추출제"라고 합니다. 접촉 순간(추출 중)에는 "수성" 및 "유기" 상이라고 하며, 추출(침전 및 분리) 후에는 "라피네이트" 및 "추출물"이라고 합니다.

추출 프로세스는 다음 단계로 구성됩니다.

초기 용액 및 추출제 준비 (그림 1, a);

이들 용액을 유기 및 수성상의 유화와 접촉시키는 단계(그림 1, b, c);

이들 상의 침전 및 분리(시각적으로 잘 관찰됨)(그림 1, d);

라피네이트와 추출물의 분리(그림 1, e).

그림 1. 액체-액체 추출 과정의 계획. 1 - 초기 솔루션; 2 - 추출제; 3 - 라피네이트; 4 - 추출.

추출된 요소(추출물)로 포화된 추출제에서 금속은 재추출 방법으로 추출됩니다. 이 방법은 추출물을 생성하는 일부 화학 시약의 수용액으로 처리하는 것으로 구성됩니다. 유리한 조건금속이 유기상에서 수상으로 역전이되는 경우. 재추출 과정의 흐름도는 추출 단계와 유사합니다. 이 경우 유기상에서 물질을 추출하는 데 사용되는 시약을 재추출제라고 하며, 생성된 생성물을 재추출물이라고 합니다. 결과적으로, 추출제와 추출물은 유기상이고, 재추출제와 재추출물은 수상이다. 거의 항상 재추출 후 추출제는 원래 상태로 재생되므로 재생 추출제라고 합니다.

따라서 추출 및 재추출 과정에서 공정이 진행됨에 따라 다음과 같은 제품 명칭이 사용됩니다.

추출:

추출제 ® 유기상 ® 추출물

초기 용액 ® 수성상 ® 라피네이트

재추출:

추출물 ® 유기상 ® 재생 추출제

재추출제 ® 수성상 ® 재추출.

"추출 - 재추출" 사이클의 최종 생성물은 다시 수용액 - 재추출입니다. 그러나 스트립 추출의 결과로 얻은 수용액은 불순물을 포함하지 않거나 소량 만 포함한다는 점에서 원래의 것과 다르며, 가치있는 성분을 분리하는 것이 용액에서 추출하는 데 가장 어려운 점입니다. 이 경우 재추출물에는 원래 용액과 달리 금속이 풍부한 경우가 많습니다.

추출에 사용되는 유기용매

유기 화합물은 추출제로 사용됩니다.

이상적인 추출제는 다음과 같은 특성을 가져야 합니다.

충분히 선택적이어야 합니다(즉, 금속의 총합을 포함하는 수용액에서 관심 있는 성분만 선택적으로 추출합니다).

높은 추출 용량을 갖습니다(단위 부피당 상당한 양의 추출된 성분을 흡수함).

유기상에서 금속을 추출하여 추출제를 매우 쉽게 재생시킬 수 있습니다.

작동하기에 안전해야 합니다(무독성, 비휘발성, 불연성).

저장 중에 또는 산 및 알칼리와 접촉하여 안정성을 유지합니다.

충분히 싸다.

이러한 이상적인 추출제를 찾는 것은 거의 불가능하므로 일반적으로 절충안이 만들어집니다.

추출 분리 메커니즘에서 물질 전달이 중요한 역할을 한다는 사실을 고려하면, 유기상의 주요 물리적 특성 중 하나는 점도입니다. 점도 특성, 간기 경계의 에너지 및 매체 밀도에 대한 지식은 물질 전달 측면뿐만 아니라 상 분산 및 분산 측면에서도 추출 공정의 동역학을 판단하는 데 매우 필요합니다. 평형에 도달한 액체상의 침전 속도. 그러나 유기 추출제는 일반적으로 점성이 매우 높은 매체입니다. 이 경우 유기상의 점도는 금속 이온의 포화도가 증가함에 따라 급격히 증가합니다. 특정 한도 이상으로 유기상의 점도가 증가하면 추출 과정이 급격히 느려질 수 있습니다. 따라서 추출제를 금속으로 상당히 포화시키는 것이 때때로 비실용적입니다. 그러나 추출제의 포화 가능성이 제한되더라도 어떤 경우에는 유기상의 점도를 인위적으로 낮추는 것이 필요합니다.

또한, 추출 후 양호한 상 분리를 위해서는 이들 상의 밀도에 충분한 차이가 있어야 합니다. 즉, 추출제는 수용액보다 훨씬 가벼워야 합니다. 따라서 실제로 추출제는 순수한 형태로 사용되는 경우가 거의 없습니다. 일반적으로 점도와 밀도를 줄이기 위해 값싼 유기 용매로 희석됩니다. 이 보조 용매는 일반적으로 불활성이며 추출 과정에 참여하지 않습니다. 두 개의 유기 용매로 구성된 시스템에서, 화학 반응추출을 추출시약, 추출시약의 용매를 희석제라고 합니다. 전체 유기 용액은 추출제입니다. 희석제는 유기상의 점도와 밀도를 감소시키는 것뿐만 아니라 추출 반응 중에 생성된 생성물을 용해시키는 데에도 사용된다는 점에 유의해야 합니다.

가장 널리 사용되는 유기 용매 유형은 다음과 같습니다.

탄화수소 및 그 할로겐 유도체;

탄화수소 및 염소 유도체추출 시약의 희석제로 가장 많이 사용됩니다. 탄화수소는 휘발성, 인화성 및 독성 물질이기 때문에 제한된 수의 탄화수소만이 산업용으로 적합합니다. 가장 일반적으로 사용되는 것은 벤젠 C 6 H 6; 톨루엔 또는 메틸벤젠 CH 3 C 5 H 5; 둥유; 디젤 연료; 헥산(C 6 H 4), 옥탄(C 8 H | 8), 가솔린. 탄화수소의 염소 유도체 중에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 사염화탄소 CCl 4, 클로로포름 CHC1 3 및 디클로로메탄 CH 2 C1 2입니다. 염소 유도체는 때때로 무기 화합물의 추출제로 사용됩니다(예: CCl4 또는 CHCl3는 GeCl4로 추출됩니다).

산소 함유 추출제염을 형성하는 그룹을 포함하지 않는 화합물과 염 형성 그룹을 포함하는 화합물로 구분됩니다. 염 형성 그룹이 없는 산소 함유 유기 용매는 할로겐화물, 질산염, 티오시아네이트 및 기타 금속염을 추출하기 위한 추출제로 사용됩니다. 여기에는 알코올 ROH, 에스테르 ROR, 에스테르 R-OCO-R, 케톤 R-COR, d-케톤 RCOCH 2 COR(여기서 R은 유기 라디칼임)이 포함됩니다. 추출은 옥소늄 염의 형성이 가능한 강산성 용액이나 염석제가 존재하는 낮은 산도의 용액에서 성공적으로 진행됩니다. 알코올, 에테르, 케톤을 사용하는 경우, 예를 들어 mROR + nMeCl 3 + pHCl = mROR × nMeCl 3 × pHCl 방식에 따라 용매화물의 형성이 관찰됩니다. 더욱이, 산도 수준은 이 과정의 과정에 큰 영향을 미칩니다.

에테르 중에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 디에틸 에테르 C 2 H 5 OS 2 H 5 및 그 염소 유도체인 클로렉스 ClC 2 H 4 OS 2 H 4 Cl 또는 (C 2 H 4 Cl) 2 O입니다. 클로렉스는 매우 약한 염기를 추출하고 매우 강한 산만 추출합니다. 예를 들어, 귀금속 정제 주기의 왕수 용액에서 염화금산을 추출하는 데 사용됩니다.

지방족(비고리형) 알코올(ROH, 여기서 R은 C n H(2n+1)), 부틸(C 4 H 9 OH), 아밀(C 5 H 11 OH), 이소아밀, 헥실(C 6 H 13 OH) , 카프릴산(C 7 H 15 OH), 옥틸(C 8 H 17 OH), 노닐(C 9 H 19 OH), 알코올 C 7 - C 9 및 데실(C 10 H 21 OH)의 혼합물이 사용됩니다. 비환식 알코올(분자 내에 3개 이상의 탄소 원자로 구성된 고리 포함) 중에서 사이클로헥산올 C 11 H 11 OH가 가장 자주 사용됩니다. 방향족 알코올 (분자에 고리 포함 - 벤젠 고리) 중에서 a-naphthol이 사용됩니다. 및 a, a'-나프톨 .

염 형성 그룹(카르복실산 RCOOH)이 있는 산소 함유 유기 용매를 사용하는 경우 염 또는 산 착물이 아닌 금속 양이온의 추출로 인해 수불용성 화합물(비누)이 형성됩니다. 카르복실산은 구조상 이량체화되어 있습니다. .

이러한 이량체화는 추출 중에 지속됩니다. 즉, 유기염 M(HR 2) 2 가 형성됩니다. 카르복실산을 이용한 추출은 일반적으로 출발 무기 금속염의 가수분해 pH보다 낮은 pH 0.5에서 수행됩니다. 예를 들어, 코발트 습식 제련에서는 불순물로부터 코발트 함유 용액을 정제하기 위해 지방산 C n H 2 n +1 COOH를 사용하는 유사한 유형의 추출이 사용됩니다.

또는 직접( R-S 연결, 유기인 화합물):

여기서 R은 알킬(CnH 2 n +), 사이클로알킬 또는 아릴(방향족 탄화수소의 1가 잔기) 라디칼입니다.

인산, 포스폰산, 포스핀산의 중간 에스테르와 치환된 포스핀 산화물의 추출 능력이 가장 많이 연구되었습니다. 이러한 모든 시약을 사용한 추출은 포스포릴 산소의 공여체-수용체 능력(P=O)을 기반으로 진행되며, 이는 연속적으로 증가합니다.

결과적으로 이들 화합물의 추출 능력은 같은 방향으로 증가합니다. 인산의 중간 에스테르 중에서 가장 널리 사용되는 추출제는 트리부틸 인산염 TBP((C 4 H 9 O) 3 PO)이며 방사성 금속의 습식 야금술(예: 핵 연료 생산, 특히 우라닐 질산염 추출), 희귀 금속(니오븀, 탄탈륨, 지르코늄 등)의 습식 제련에 사용됩니다. 디알킬 알킬 포스피네이트 DAAF(R 1 P(O)(OR 2) 2)는 염산, 니오븀, 탄탈륨 및 기타 희토류 원소에서 스칸듐을 추출하는 데 사용됩니다.

질소 함유 추출제로부터추출 목적으로 가장 널리 사용되는 것은 다양한 치환 정도의 아민입니다(암모니아 양성자를 유기 라디칼로 대체하여 얻음): 1차, 2차 , 3차 및 4차 암모늄 염기(QAB): R 4 NOH. 노말 알킬 라디칼 C n H 2 n +1(알킬아민)을 갖는 1차, 2차 및 3차 아민의 많은 염은 액체 탄화수소, 바람직하게는 방향족 탄화수소(> 0.1 mol/l)에 거의 용해되지 않습니다.

구리, 니켈 및 코발트 추출을 위한 α-하이드록시메의 혼합물 일반식, 여기서 R 및 R'은 라디칼이고; R''은 라디칼 또는 수소 원자입니다.

황 함유 추출제.산소 원자에 비해 황 원자의 전자 공여 능력이 낮기 때문에 해당 산소 함유 유기 화합물(에테르, 알코올 등)에서 산소를 황으로 대체하면 황 함유 추출 특성이 감소합니다. 유기 화합물(티오에테르 R 2 S, 티오알코올 RSH, 티오산, 디티오산 등).

그러나 티오 화합물의 염기도가 감소하면 추출 선택성이 증가할 수 있으며, 그 결과 황 함유 유기 추출제가 관심을 끌고 있습니다. 유기 황화물(티오에스테르)은 매우 효과적인 추출제입니다. 예를 들어, 디이소부틸 황화물(iC 4 H 9) 2 S는 일반적인 산소 함유 디부틸 에테르(C 4 H 9) 2 O와 같이 НFeСl 4 형태의 염산 용액에서 염화제이철을 잘 추출합니다. 무기산과 관련하여 및 우라늄 염, 산화물은 아세트산 CH 3 COOH에서 과산화수소로 상응하는 디알킬 황화물을 산화시켜 얻은 추출제인 디알킬 황화물로 테스트되었습니다. 양이온 교환 추출제인 술폰산 R-SO 3 H(또는 )는 습식 야금학에서 실질적인 관심 대상입니다. 술폰화 탄화수소는 금속 농도가 0.5~10g/l인 수용액에서 니켈과 코발트를 산업적으로 추출하는 데 권장됩니다.

추출 중에 발생하는 화학적 및 물질 전달 과정

추출 과정에서 물질의 분리는 혼합되지 않는 두 액체 사이의 분포 차이를 기반으로 합니다. 가장 간단한 경우, 추출된 물질이 두 단계에서 동일한 형태(소위 물리적 분포)일 때 Nernst의 법칙이 적용됩니다.

,

여기서 Kd는 분포 상수입니다. 분포 상수 Kd는 수성상에서 추출된 물질의 농도에 의존하지 않으며, 주어진 온도에서 접촉상의 부피 비율(P:E)이 일정하게 설정되어 있으면 농축된 물질과 농축된 물질 모두에 대해 일정한 값으로 유지됩니다. 가난한 솔루션. 따라서 여러 번의 연속적인 공정 주기를 통해 임의의 깊은 수준의 추출 또는 정제를 달성하는 것이 가능합니다.

그러나 고전적인 형태의 분포 법칙은 두 단계 모두에서 물질과 용매의 상호 작용이 발생할 수 있기 때문에 대부분의 실제 추출 시스템에 적용할 수 없습니다. 여러 유형의 화합물 형태로 물질을 추출하는 것도 가능합니다. 추출된 물질 등의 영향으로 상의 상호 용해도 변화 따라서 물질의 분포를 특성화하기 위해 일반적으로 분포 계수가 사용됩니다.

여기서 C x O 및 C x B는 각각 유기 및 수성 단계의 모든 화합물에서 추출된 물질의 총 분석 농도입니다.

추출은 순수한 용액에서 금속을 추출하는 것이 아니라 불순물이 포함된 용액에서 귀중한 원소를 선택적으로 분리하기 위해 수행되므로 분리 계수라고 하는 또 다른 지표가 사용됩니다.

.

즉, 두 물질의 분포계수의 비율을 나타냅니다. 분리 조건의 경우 부등식 D Me1 1 D Me 2가 필요합니다. 가장 좋은 분리는 D Ме1 >> D Ме2일 때 발생합니다. 또한, S가 1에 가까울수록 필요한 추출 단계 수가 많아집니다. 분리 계수의 값을 계산할 때 더 큰 분포 계수 D Me를 분자에 배치하는 것이 일반적이므로 항상 S ³ 1입니다.

모든 습식 제련 공정에서와 마찬가지로 추출의 중요한 지표는 회수된 금속의 양(또는 추출 비율)입니다.

,

여기서 V 0 및 V B는 각각 유기상과 수용액의 부피입니다. 분배 계수 D와 추출 정도 E는 상호 연관된 수량입니다.

.

대부분의 경우 수용성에서 유기상으로의 금속 추출은 세 가지 방법으로 수행됩니다.

양이온 교환 추출 - 유기산 또는 그 염과 양이온 형태로 요오드 용액에서 발견되는 금속을 추출합니다. 추출 메커니즘은 추출된 양이온을 H+ 또는 다른 추출제 양이온으로 교환하는 것으로 구성됩니다.

음이온 교환 추출 - 유기 염기의 염을 사용하여 음이온 형태의 수용액에서 발견되는 금속을 추출합니다. 추출은 금속 함유 음이온과 추출제 음이온의 교환으로 인해 발생합니다.

추출제의 분자 또는 이온이 추출된 금속의 원자(이온)에 직접적으로 배위되어 추출된 화합물이 형성되는 배위 추출. 그 결과 금속과 추출제가 다음에서 발견됩니다. 추출된 복합체의 동일한 영역.

배위 또는 착화합물은 리간드라고 불리는 특정 수의 이온 또는 분자로 둘러싸인 중심 원자 또는 이온을 갖는 화합물입니다.

중심 원자 또는 이온(착화제)과 리간드 사이의 화학적(배위) 결합 수를 배위수라고 합니다. 배위결합은 종종 공여-수용자 특성을 갖습니다. 즉, 공여 원자가 수용체 원자에 결합하는 고립(자유) 전자쌍을 가질 때 형성됩니다. 예를 들어 착이온(NH 4)+이 형성되면:

,

NH 3 분자에 비공유 전자쌍을 갖고 있는 질소는 공여체이고, 수소 이온은 수용체입니다.

리간드는 무기산, 유기산 및 중성 분자(예: H 2 O)의 음이온이며, 착이온의 형성은 이온을 둘러싸는 물 분자가 다른 리간드로 치환(수화)되는 것으로 나타낼 수 있습니다. 배위결합을 형성하는 원자의 수에 따라 리간드는 한자리, 두자리 등이 될 수 있습니다.

여러자리 리간드(두자리 및 그 이상)는 고리 착물을 형성합니다. 즉, 추출된 이온은 여러 분자의 유기 추출제에 의해 둘러싸여 있습니다.

중심 원자와 배위 그룹(리간드)은 착물의 내부 배위 영역, 즉 착이온을 형성합니다. 착이온의 전하를 보상하는 양이온 또는 음이온은 착화합물의 외부 구체를 형성합니다.

양이온 교환 추출

이런 유형의 추출이 가능합니다. 일반적인 견해방정식으로 설명

여기서 Me는 원자가 z를 갖는 금속이고;

R은 유기산의 산성 잔기입니다. 일반적인 양이온 교환 추출제는 R 라디칼의 탄소 원자 수가 7~9(C 7~C 9)인 RCOOH 유형의 지방산(예: 카르복실산)과 나프텐산입니다.

나프텐산은 원유에서 얻습니다. 분자량 범위는 170~330입니다. 알킬인산이 종종 사용되며, 특히 오르토인산의 유도체인 알킬 오르토인산염이 사용됩니다. 오르토인산(H 3 PO 4)의 두 수소 이온이 유기 라디칼로 대체되면 디-(2-에틸헥실)-인산(D2EHPA)과 같은 디알킬 오르토포스페이트라고 불리는 생성물이 생성됩니다.

양이온 교환 추출의 한 유형은 옥심((=N-OH) 그룹을 포함하는 화합물)과 같은 착물화(킬레이트화) 단일-, 이중- 및 여러자리 추출제를 사용하여 추출하는 것입니다. 이 경우 추출은 착물 내 화합물의 형성과 함께 추출된 금속의 원자(이온)에 대한 추출제의 이온 교환 및 배위의 결과로 발생합니다.

음이온 교환 추출

음이온 교환 추출제는 암모니아 NH 3의 유도체인 아민 계열에 속합니다. 암모니아에서 탄화수소 라디칼로 대체된 수소 원자의 수에 따라 1차, 2차 또는 3차 아민이 얻어집니다.

R은 7~9개(때때로 최대 16개)의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소 라디칼입니다.

아민에서 질소는 비공유 전자쌍을 갖고 있으며, 이는 추출제가 배위 화합물을 형성하는 능력을 결정합니다.

산 처리 중에 형성된 아민염은 산 음이온을 금속 함유 음이온으로 교환할 수 있습니다.

알칼리성 환경에서 아민은 음이온을 교환할 수 있는 염의 형태로 발견되지 않고 중성 분자의 형태로 발견되므로 산성 환경에서만 사용됩니다.

가장 일반적인 아민은 ANP 수집기, 즉 1차 아민, 디라우릴아민(2차 아민) 및 트리옥틸아민(3차 아민)입니다.

음이온 교환 유형에 의한 추출 외에도, 아민을 이용한 추출은 때때로 강한 금속-질소 결합을 형성하여 추출된 복합 음이온의 내부 배위 영역에 아민을 도입하게 됩니다(예를 들어, 백금 금속). 이 경우 형성된 내부 복합체 화합물은 매우 강하므로 금속을 유기상에서 수성상으로 역전이하는 과정(재추출)이 어렵습니다.

음이온 교환 추출제의 또 다른 부류는 4차 암모늄 염기(QAB)와 그 염(QAB)입니다. QAO는 암모늄 이온(NH 4)의 유도체입니다. +:

,

여기서 R은 탄화수소 라디칼이다.

가장 일반적으로 사용되는 QAC는 트리알킬벤질암모늄 클로라이드(약칭: TABAC), 트리알킬메틸암모늄 클로라이드(CH 3 R 3 N)Cl - TAMAC, 테트라알킬암모늄 클로라이드(R 4 N)Cl - TAAX입니다. R - Cn H 2n +1, 여기서 n = 8 - 10입니다.

QAS는 음이온 교환 반응 유형에 의해서만 금속을 추출합니다.

여기서 z는 금속 함유 음이온 MeX의 전하이고;

m은 HAC 음이온의 전하이고;

Y - 음이온 시간.

QAS는 산성 용액뿐만 아니라 알칼리성 용액에서도 금속 함유 염을 추출할 수 있습니다.

어떤 경우에는 아민 및 QAS 염이 일반적으로 사용되는 희석제(등유, 탄화수소)에 대한 용해도가 제한적입니다. 용해도를 향상시키기 위해 유기 알코올(예: 데실 알코올)을 유기상에 첨가합니다. 그러나 알코올 농도가 높으면(10% 이상) 일반적으로 추출제와의 상호 작용으로 인해 추출이 손상됩니다.

주요 추출방법

추출 방법으로는 단일 추출, 용매의 교차 및 역류 이동을 통한 다중 추출, 연속 역류 추출이 주로 사용됩니다. 하나의 용매를 사용한 추출은 업계에서 가장 널리 사용되지만 두 가지 추출제를 사용한 추출도 사용됩니다.

단일(단일 단계) 추출.이 추출 방법은 초기 용액 F와 추출제 S를 혼합기에서 혼합한 후 침전 탱크에서 추출물 E와 라피네이트 R의 두 층으로 분리한다는 사실로 구성됩니다. 일반적으로 상 평형은 다음과 같다고 여겨집니다. 집중적인 혼합과 충분한 접촉 시간으로 인해 혼합기에서 확립됩니다. 즉, 단일 추출로 이론적인 농도 변화 수준에 해당하는 효율성을 얻을 수 있습니다. 이러한 추출방법은 장치에 추출용매의 공급을 증가시켜 추출도를 높일 수 있으나, 이로 인해 추출물의 농도가 감소하고 공정비용이 증가하게 된다.

프로세스는 주기적으로 또는 지속적으로 수행될 수 있습니다. 주기적으로 공정을 구성할 때 추출물과 라피네이트를 분리하는 단계는 믹서에서 수행할 수 있습니다. 이 경우 배수구가 필요하지 않습니다.

용매의 교차 흐름을 이용한 다중 추출.이 방법을 사용하여 추출을 수행하는 경우(그림 2), 초기 용액 F와 해당 추잔물은 일부 새로운 추출용매 S1, S2 등으로 처리됩니다. 각 추출단계마다 혼합기와 침전조(그림 2에는 침전조는 표시되지 않음)로 구성되어 있으며 추잔물은 순차적으로 다음 단계로 보내지며, 각 단계의 추출물 E 1, E 2 는 침전조에서 제거된다. 체계. 이 추출 방법을 사용하면 초기 용액 F가 첫 번째 단계로 들어가고 최종 라피네이트 Rn이 마지막 n번째 단계에서 채취됩니다.

쌀. 2. 용매의 교차 흐름(1, 2,3, ..., n - 단계)을 사용한 다중 추출 방식.

이 방법을 이용하면 초기 용액에서 분산된 성분을 거의 완벽하게 추출하여 순수한 추잔액을 얻을 수 있다. 그러나 이 경우 각 단계에서 추출물과 함께 이 용매가 부분적으로 제거되므로 초기 용액에 포함된 용매의 손실은 불가피합니다.

용매의 역류 이동을 통한 다중 추출.이 추출 방법은 1단계, 2단계 등에서 반복적으로 접촉하는 것이 특징입니다. 초기 용액 F와 추출제 S가 설비의 반대쪽 끝에서 공급되는 경우 라피네이트 R과 추출물 E(그림 3)의 역류 흐름이 발생합니다. 용매의 역류 이동을 통한 추출 방법을 사용하면 충분히 높은 생산성으로 특정 품질의 제품을 얻을 수 있으므로 이 추출 방법은 산업계에서 널리 사용됩니다.

쌀. 3. 용매의 역류 이동을 통한 다중 추출 계획(1,2, ..., n-1. n - 단계).

지속적인 역류 추출.이 추출 방법은 컬럼형 장치(예: 포장형 장치)에서 수행됩니다. 더 무거운 용액(예: 원래 용액)은 아래로 흐르는 컬럼의 상부(그림 4)로 지속적으로 공급됩니다.

가벼운 액체(이 경우 용매)가 컬럼 바닥으로 들어가 컬럼 위로 올라갑니다. 이러한 용액의 접촉으로 인해 분산된 물질이 원래 용액에서 추출제로 전달됩니다. 이 추출 방법은 산업계에서 자주 사용됩니다.

역류를 이용한 역류 추출.초기 용액을 보다 완벽하게 분리해야 하는 경우 정류 과정과 유사하게 환류 추출을 수행할 수 있습니다(그림 5). 이 경우, 초기 혼합물 F는 장치의 중간 부분(공급 단계)에 공급됩니다. 재생기 2에서 추출물을 재생한 후, 생성된 생성물 R0의 일부는 환류 형태로 장치 1로 반환되고, 나머지 부분은 원래 용액에서 추출된 성분 B의 형태로 취해진다. 솔루션 R0과 B는 동일합니다. 따라서 추출 장치의 노드 2는 증류 장치의 환류 장치와 유사합니다.

쌀. 5. a) (왼쪽) 환류를 이용한 역류 추출 다이어그램: 1 - 추출 장치; 2 - 추출물 재생 장치; b) 두 가지 용매를 사용한 추출 방식: 1 - 추출 장치; 2 - 추출물 재생 장치.

환류 흐름 R0는 추출물 흐름과 접촉할 때 부분적으로 또는 완전히 용해된 초기 용매 A를 후자로부터 씻어내고 최종적으로 라피네이트로 전달되며 그 결과 분리 정도와 수율이 향상됩니다. 라피네이트 증가.

환류를 이용한 추출은 초기 용액의 분리를 향상시키는 반면 추출제 소비량과 장비 부피가 증가하여 이 공정의 비용이 더 많이 든다는 점에 유의해야 합니다. 그러므로 환류량의 선택은 기술적이고 경제적인 계산을 토대로 이루어져야 한다.

두 가지 용매로 추출합니다.초기 용액에 별도로 추출하거나 여러 구성 요소의 그룹으로 추출해야 하는 두 개 이상의 구성 요소가 포함되어 있는 경우 두 가지 비혼화성 용매를 사용한 추출이 사용됩니다(그림 5b). 용매는 각각 하나의 구성 요소 또는 구성 요소 그룹을 우선적으로 용해시키는 방식으로 선택됩니다. 성분 A와 B로 구성된 초기 혼합물 F는 장치(1)의 중간 부분으로 공급됩니다. 성분 A를 선택적으로 용해하는 추출제 S(S1보다 무거운)는 장치(1)의 상부 부분으로 들어가고, 추출제 S 1, 성분 B를 선택적으로 용해 - 하위 부분.

2용매 추출은 일반적으로 용해도가 유사한 물질을 분리하는 데 사용됩니다. 이 방법은 상대적으로 높은 소비공정 비용을 크게 증가시키는 추출제.

추출 용매 유기 양이온 교환

현대 추출 장비

상호 작용 원리 또는 위상 접촉 방법에 따라 추출기는 단계 접촉과 차동 접촉의 두 그룹으로 나뉩니다. 이러한 그룹 내에서 추출기는 종종 중력(상의 속도는 이러한 상의 밀도의 차이에 의해 결정됨)과 기계식(기계적 혼합, 원심력, 피스톤 맥동기 등). 명명된 그룹의 거의 모든 장치에서 위상의 접촉 표면을 증가시키기 위해 위상 중 하나 다른 방법들물방울 형태로 또 다른 연속상으로 분산 및 분포됩니다. 장치에서 각 상을 혼합한 후 이러한 상의 분리가 이어지며, 이는 주로 추출제의 재생(중력 또는 원심력의 영향 하에서)에 필요합니다. 또한 업계에서는 일반적으로 연속 추출기가 사용된다는 점에 주목합니다.

단계 추출기.이 그룹의 추출기는 개별 단계로 구성되며 각 단계에서 위상 접촉이 발생하고 그 후에 분리되어 다음 단계로 역류로 이동합니다. 그림에서. 그림 6은 가장 일반적인 유형의 단계 추출기 중 하나인 혼합 및 침전의 단일 단계(a) 및 다중 단계(b 및 c) 설치 다이어그램을 보여줍니다.

쌀. 6. 혼합 및 침전 추출기의 단일 단계 (a) 및 다단계 (b, c) 설치 계획: 1 - 혼합기; 2 - 침전 탱크; 3 - 펌프.

혼합-침강 추출기의 장점은 높은 효율성(각 단계의 효율성은 하나의 이론적 분리 단계에 접근할 수 있음), 단계 수를 빠르게 변경할 수 있는 능력, 물리적 특성 및 체적 상 비율의 광범위한 변화에 대한 작동 적합성을 포함합니다. , 상대적으로 쉬운 스케일링 등. 단점 이러한 추출기는 넓은 생산 면적, 개별 드라이브가 있는 믹서의 존재, 대용량의 중력 침전 챔버가 특징입니다.

고용량 혼합-침강 추출기(최대 1500m 3 /h)는 습식 야금, 우라늄 기술 및 기타 다양한 대용량 산업에서 사용됩니다.

차동 접촉 추출기.이 그룹의 추출기는 상 간의 연속적인 접촉과 장치 높이에 따른 농도의 원활한 변화로 구별됩니다. 이러한 추출기에서는(단계 추출기와 달리) 장치 단면에 걸쳐 상 간의 평형이 달성되지 않습니다. 차동 접촉 추출기는 스텝 추출기보다 더 컴팩트하며 더 작은 생산 영역을 차지합니다.

중력 추출기에서는 밀도의 차이로 인해 위상의 이동이 발생합니다. 중력 추출기에는 스프레이 컬럼, 포장 컬럼, 트레이 컬럼이 포함됩니다.

쌀. 7. 중공(스프레이) 컬럼 추출기: a - 무거운 상 스프레이 사용; b - 가벼운 단계 분사로; 1 - 추출기; 2 - 스프링클러; 3 - 물개; 4 - 위상 인터페이스.

설계상 중력 추출기의 가장 간단한 대표자는 스프레이 컬럼입니다(그림 7). 분무 추출기의 중요한 장점은 오염된 액체를 처리할 수 있다는 것입니다. 때때로 이러한 장치는 펄프에서 추출하는 데 사용됩니다.

포장된 흡수체와 디자인이 유사한 포장된 추출기(그림 8)는 업계에서 상당히 널리 보급되었습니다.

쌀. 8. 부착물 추출기: 1 - 노즐; 2 - 배포자; 3 - 침전 탱크; 4 - 물개; 5 - 위상 인터페이스.

Raschig 링은 다른 유형의 노즐과 마찬가지로 노즐 1로 자주 사용됩니다. 패킹은 여러 단계가 혼합되는 섹션의 지지 그리드 위에 배치됩니다. 상 중 하나(그림 8의 추출제)는 분배 장치 2를 사용하여 연속 상(초기 용액)의 흐름에 분산됩니다. 패킹층에서는 물방울이 여러 번 합쳐졌다가 부서질 수 있어 공정 효율성이 높아집니다. 노즐 재질의 선택은 매우 중요합니다. 바람직하게는 연속상에 의해 적셔져야 하는데, 이는 원치 않는 액적의 유착 가능성과 노즐 표면에 필름이 형성되어 상 접촉 표면이 급격히 감소할 가능성을 제거하기 때문입니다. 세라믹 및 도자기 노즐은 유기상보다 수성상에 더 잘 젖고, 플라스틱 노즐은 일반적으로 유기상에 더 잘 젖습니다. 충전 컬럼의 상 분리는 침전 구역 3에서 발생하며, 더 나은 상 분리를 위해 추출기 직경보다 더 큰 직경을 갖는 경우가 많습니다.

기계식 추출기에는 접촉 단계에 외부 에너지를 공급하는 차동 접촉 추출기가 포함됩니다.

기술 분야에서 가장 일반적인 기계식 추출기 중 하나는 회전식 디스크 추출기입니다. 회전식 추출기는 주로 혼합 장치의 설계가 다릅니다. 따라서 매끄러운 디스크 대신 다양한 유형의 믹서가 사용되며 때로는 섹션이 노즐로 채워지는 경우도 있습니다. 회전식 추출기의 주요 장점으로는 높은 물질 전달 효율, 단계의 고체 불순물에 대한 낮은 민감도, 높은 단위 전력을 갖는 장치 생성 가능성 등이 있습니다.

동시에 회전식 추출기에는 소위 스케일 효과라는 심각한 단점이 있습니다. 장치의 직경이 증가함에 따라 EEP가 크게 증가합니다. 이 현상의 원인은 높이와 속도장의 불균일성입니다. 교차 구역장치, 정체 영역 형성시 우회, 장치 내 균일 한 흐름 구조의 세로 혼합 증가 및 중단에 기여합니다.

추출 중 물질 전달 과정의 효율성은 상을 맥동시켜 증가시킬 수 있습니다. 맥동 추출기는 액체에 맥동을 전달하는 두 가지 주요 방법을 사용합니다. 첫 번째 방법에 따르면 컬럼 추출기의 맥동은 외부 메커니즘(펄세이터)에 의해 유압식으로 생성되고, 두 번째 방법에 따르면 왕복 운동을 하는 공통 로드에 장착된 천공판의 진동을 통해 생성됩니다.

추출 공정 중 맥동을 사용하면 액체의 분산이 향상되고, 상 접촉 표면이 집중적으로 재생되며, 추출기에서 분산된 액체의 체류 시간이 증가합니다. 기술에서 가장 널리 사용되는 것은 체판과 포장 맥동 추출기입니다.

맥동 추출기(그림 9)는 연속상의 흐름을 위한 분지 파이프가 없는 체 트레이가 있는 컬럼입니다. 컬럼에서는 특수 메커니즘(맥동기)의 도움으로 맥동이 액체로 전달됩니다(작은 진폭(10-25mm) 및 특정 주파수의 진동). 밸브가 없는 피스톤 펌프는 컬럼 바닥(그림 9, a) 또는 가벼운 액체 공급 라인(그림 9, b)에 연결된 맥동기로 가장 자주 사용됩니다. 액체에 맥동이 가해지면 한 상이 반복적으로 미세 분산되어 강렬한 물질 전달이 발생합니다. 체 추출기 외에도 충전 맥동 컬럼도 사용됩니다.

액체에 맥동을 주어 추출 과정을 강화하는 효과적인 방법은 다른 유형의 추출 장치에도 사용될 수 있습니다.

화학적으로 공격적이며 방사성 물질을 처리할 때 작업 환경에서 맥동기 메커니즘을 안정적으로 분리하기 위해 멤브레인(그림 9, c), 벨로우즈(그림 9, d) 또는 공압 장치(그림 9, e)가 사용됩니다. . 후자의 경우, 공기 완충층이 맥동기 피스톤과 컬럼 사이에 배치되어 교대로 팽창 및 수축하여 컬럼의 액체에 진동을 전달합니다.

쌀. 9. 맥동체 추출기(A - 무거운 상, B - 가벼운 상): a - 맥동기가 컬럼 바닥에 부착됩니다. b - 맥동기는 가벼운 액체를 공급하기 위해 파이프라인에 연결됩니다. c - 맥동이 막을 통해 전달됩니다. d - 맥동이 벨로우즈를 통해 전달됩니다. e - 맥동은 공기 완충층(에어쿠션)을 통해 전달됩니다.

맥동 추출기는 효율성이 매우 높아 작업자가 처리 중인 액체와 접촉하지 않고도 추출할 수 있으며, 이는 액체가 방사성이거나 독성이 있는 경우 매우 중요합니다.

세계적으로는 직경이 최대 3m인 체 맥동 컬럼과 직경이 최대 2m인 충전 컬럼이 사용됩니다.

맥동 컬럼의 단점은 기초에 대한 큰 동적 하중, 운영 비용 증가, 쉽게 유화된 시스템을 처리하기 어렵다는 점입니다.

계산부분

작업 1. "혼합기-침강기" 유형의 연속 작동 역류 추출기에서 필요한 추출제 소비량 계산.

결정: 추출제의 부피(V E, m 3 /s) 및 질량(G, kg/s) 소비.

추출 물질 균형 방정식을 구성합니다.

추출제의 체적 유량 결정:

3. 추출제 질량 흐름의 결정:

작업 2. 0.3M D2EHPA 용액이 포함된 용액에서 몰리브덴을 추출할 때 필요한 추출 단계 수를 계산합니다.

5. 필요한 이론적 추출 단계 수 계산:

결과는 정수로 반올림됩니다.

(단계)

작업 3. Me 염 추출 공정의 효율성 계산("혼합기-침강기" 유형 추출기에서)

추출제의 체적 유량
6 블레이드 터빈 믹서의 직경
믹서 회전 속도
수용액의 점도
추출제 점도
계면 장력
분포계수
추출용매량
추출기 내 추출제 지연
교반기 전원 기능
추출제 밀도
수용액의 밀도

결정: 추출 효율성.

혼합물 밀도 결정:

액적 직경 계산:

중

위상 접촉의 평균 지속 시간 계산:

와 함께

추출 효율 계산:

배수구 청소

폐수 추출 처리의 예로는 코크스, 오일 셰일 및 석탄 가공 산업의 페놀 처리가 있습니다. 아닐린에서; 아세트산으로부터; 유기 용매(벤젠, 에테르 및 에스테르)를 사용하여 화학 산업에서 에피클로로히드린을 추출합니다.

페놀성 폐수를 추출할 때 추출제로는 부틸아세테이트, 디이소프로필에테르, 벤젠 등이 사용되는데, 페놀 추출 효율을 높이기 위해 부틸아세테이트와 부틸알코올, 디이소프로필에테르 등을 혼합한 혼합용매를 사용하는 것이 좋습니다. , 부틸 아세테이트 또는 부틸 아세테이트 혼합물은 페놀에 대한 추출 능력이 높은 이소부틸 아세테이트(페노솔반)와 함께 가장 자주 사용됩니다.

페놀에서 폐수를 추출 정제하기 위한 설치에는 4개 섹션이 포함됩니다. 1) 추출을 위한 페놀성 폐수 준비 - 침전 및 여과를 통한 수지 분리, 폐수 냉각, 용매 증기 포집 및 필요한 경우 탄화; 2) 추출; 3) 물로부터 추출제를 재생하는 단계; 4) 추출물로부터 용매 재생 및 상업용 페놀 생산.

코크스 공장 폐수의 추출 처리에는 다양한 용매(벤젠, 에스테르, 흡수유 등)를 사용할 수 있지만 석탄 코킹에서 얻은 벤젠이 가장 널리 사용됩니다. 페놀에 대한 벤젠의 분포 계수가 작기 때문에(20°C에서 약 2.2) 상당한 양의 벤젠이 사용되며 추출물 내 페놀 농도는 낮습니다. 따라서 벤젠을 재생하기 위해서는 증류법이 아닌 알칼리 수용액에 의한 흡수법(벤젠-페놀레이트법)을 사용한다.

벤젠-페놀레이트 정제 방법은 다음 단계로 구성됩니다. 1) 순환하는 벤젠을 사용하여 침전, 여과 및 세척하여 물의 타르 제거 단계; 2) 벤젠을 사용하여 폐수에서 페놀을 추출합니다. 3) 알칼리성 페놀레이트 용액으로 세척하여 용해성 산성 가스로부터 벤젠을 정제합니다. 4) 알칼리성 용액을 사용하여 벤젠에서 페놀을 추출하는 단계; 5) 페놀을 제거한 폐수에서 용해된 벤젠을 분리합니다. 예비 증발 후 생성된 페놀레이트 용액은 처리를 위해 보내집니다.

일부 코크스 공장에서는 부틸 아세테이트, 페노솔반, 석탄유 등을 추출제로 사용합니다.

폐수의 탈페놀화를 위한 추출 방법은 높은 정화 효율, 비휘발성 페놀 추출 능력 등 큰 장점을 가지고 있습니다.

결론

액체 혼합물을 분리하는 다른 공정(증류, 증발 등)과 비교하여 추출 공정의 주요 장점은 공정의 작동 온도가 낮다는 것입니다. 이는 정상(실온) 온도에서 가장 자주 수행됩니다. 이 경우 용액을 증발시키기 위해 열을 소비할 필요가 없습니다. 동시에, 추가 구성요소인 추출제의 사용과 재생의 필요성으로 인해 장비가 다소 복잡해지고 추출 공정 비용이 증가합니다.

휘발성 물질을 추출할 때 정류에 의한 분리가 어렵고 때로는 실제로 불가능한 경우(밀접 끓는 성분과 공비 혼합물로 구성된 혼합물의 분리) 또는 지나치게 높은 비용(유해한 불순물 추출)과 관련된 경우 추출은 정류와 성공적으로 경쟁할 수 있습니다. 또는 매우 묽은 용액에서 나온 귀중한 물질).

추출은 정류나 증발로 분리할 때 분해될 수 있는 항생제와 같이 온도 상승에 민감한 물질의 혼합물을 분리하는 데 필수적입니다. 추출의 사용은 종종 분자 증류와 같이 고진공을 사용하는 고비점 물질의 분리 또는 분별 결정화에 의한 혼합물의 분리와 같은 공정을 효과적으로 대체할 수 있습니다.

다른 분리 방법을 적용할 수 없는 경우 무기 물질 혼합물의 분리를 위해 추출을 사용하는 것은 매우 유망합니다. 액체 추출 공정은 현재 핵연료 처리, 지르코늄, 하프늄 및 기타 여러 희귀 금속 획득에 성공적으로 사용됩니다. 추출을 통해 고순도의 비철금속 및 귀금속을 얻을 수 있습니다.

어떤 경우에는 추출과 다른 분리 공정을 결합하여 상당한 효과를 얻을 수도 있습니다. 이러한 결합 공정의 예로는 추출 정류를 이용한 저비점 및 공비 혼합물의 분리, 증발 전 추출에 의한 희석 용액의 사전 농축 및 정류가 있으며, 이는 적은 열 소비로 수행됩니다.

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