Massa o'tkazish jarayonlari shunday texnologik jarayonlar deb ataladi, ularning oqim tezligi kon'eksiya va molekulyar diffuziya yo'li bilan moddaning (massaning) bir fazadan ikkinchisiga o'tish tezligi bilan belgilanadi: yutilish, distillash va rektifikatsiya, ekstraktsiya, quritish, adsorbsiya. , kristallanish va boshqalar.

Massa almashinuvi - bu moddaning (yoki bir nechta moddalarning) muvozanatga erishish yo'nalishi bo'yicha bir fazadan ikkinchisiga o'tish jarayoni bo'lib, u bilan tavsiflanadi. tenglik t-p va fazali bosimlar, shuningdek, kimyoviy tengligi. har bir komponentning birgalikdagi fazalardagi potentsiallari. C.-l ni o'tkazishning harakatlantiruvchi kuchi. komponentning bir fazadan ikkinchisiga o'tishi - o'zaro ta'sir qiluvchi fazalardagi ushbu komponentning kimyoviy potentsialidagi farq. Komponentning o'tishi uning kimyoviy tarkibini kamaytirish yo'nalishida sodir bo'ladi. potentsial.Masa almashinuvida kamida 3 ta modda ishtirok etadi - birinchi fazani tashkil etuvchi tarqatuvchi moddalar, ikkinchi fazani tashkil etuvchi taqsimlovchi moddalar, bir fazadan ikkinchisiga o'tuvchi taqsimlovchi moddalar.

Kalsinlanish, kondensatsiya, bug'lanish, bug'lanish kabi ko'plab issiqlik jarayonlari, shuningdek, gidromexanika. - flotatsiya, gazni yuvish, aralashtirish - massa uzatish bilan birga keladi.

Ekstraksiya- Bu selektiv erituvchilar - ekstraktorlar yordamida eritmalardan yoki qattiq jismlardan komponentlarni ajratib olish jarayoni. Ajratish ekstragentda aralashmaning tarkibiy qismlarining turli xil eruvchanligiga asoslanadi. Mohirlik bilan tanlangan ekstraktor aralashmadan faqat bizni qiziqtirgan komponentni ajratib olishga imkon beradi. Rektifikatsiyadan farqli o'laroq, ekstraktsiya darhol toza moddani hosil qilmaydi: yangi aralashma hosil bo'ladi - kerakli komponentning ekstraktordagi eritmasi. Va oxirgi ajratish uchun boshqa massa uzatish jarayonidan foydalanish kerak. Shuning uchun ekstraktsiya, asosan, dastlabki aralashmani boshqa usullar bilan ajratish qiyin bo'lgan hollarda qo'llaniladi.

Quritish. Bu bug'lanish orqali qattiq materiallardan namlikni olib tashlashdir. Quritish o'g'itlarning pishishini kamaytiradi, ko'mir va torf sifatini yaxshilaydi va materiallarni tashish xarajatlarini kamaytiradi. Shuning uchun quritish kimyoviy texnologiyada keng qo'llaniladi. Bu jarayon ko'pincha tayyor mahsulotni chiqarishdan oldingi ishlab chiqarishning oxirgi bosqichidir. Odatda sanoat konvektiv, kontaktli va radiatsiyaviy quritishdan foydalanadi.

Konvektiv quritish paytida material issiq havo yoki chiqindi gazlar bilan puflanadi. Quritish tezligi ancha yuqori. Biroq, to'g'ridan-to'g'ri isitish har doim ham mumkin emas - ko'plab materiallar atmosfera kislorodi, tutun gazlari bilan aloqa qilishdan yomonlashadi. Bunday hollarda kontaktli quritish qo'llaniladi - bu erda issiqlik devor orqali quritilgan materialga o'tkaziladi. Plyonkalarni, yupqa choyshablarni, bo'yoq qoplamalarini quritish uchun ko'pincha radiatsiyaviy quritish qo'llaniladi, bunda issiqlik infraqizil nurlar bilan beriladi.

Ekstraksiya- bir yoki bir nechta tarjima. tanlash yordamida qattiq gözenekli tanadan suyuq fazaga qadar komponentlar. erituvchi (ekstraktor); kimyoning massa uzatish jarayonlaridan biri. texnologiya. Ekstraksiya suyuqlik ekstraktsiyasidan sezilarli darajada farq qiladi, chekka heterojen holda davom etadi. suyuqlik-suyuqlik tizimi. Chiqarganda qattiq jismlarning o'lchamlari oldingi operatsiyalar (silliqlash) bilan belgilanadi.
Ekstraksiya qilishning ikkita printsipial jihatdan farq qiladigan usuli mavjud: erigan moddalarni olish va qattiq moddalarni olish. Erigan moddaning ekstraktsiyasida qattiq jismning g'ovak hajmi maqsadli komponentning eritmasi bilan to'ldiriladi, u ekstraksiya qilinganda g'ovak tanadan tashqarida ekstraktorga tarqaladi. Klassik misol qilib qayta ishlash jarayonida lavlagi chiplaridan qand ajratib olish mumkin issiq suv. Qattiq jismning g'ovakli hajmini to'ldiruvchi maqsadli komponent qattiq holatda bo'lsa, qattiq in-va ning ekstraktsiyasi sodir bo'ladi. Qattiq jismni ekstragent bilan qayta ishlashda diffuziya bosqichidan oldin maqsadli komponentning erishi bosqichi keladi. Ikkala holatda ham g'ovak inert skelet yo o'zgarishsiz qoladi yoki ma'lum o'zgarishlarga uchraydi.
Asosiyga ekstraksiya bosqichlariga quyidagilar kiradi: 1) xom ashyo va ekstraktorni tayyorlash (xom ashyoni tozalash va maydalash, eritmani isitish); 2) apparatdagi qattiq va suyuq fazalarning bevosita aloqasi, deyiladi. ekstraktor; 3) tizimning qattiq fazasini ajratish - eritma (cho'ktirish, filtrlash, sentrifugalash).
Bitiruv kechasi. ekstraktorlar yuqori selektiv, oson qayta tiklanadigan va nisbatan arzon bo'lishi kerak. Bunday talablarni suv, etanol, benzin, benzol, CC14 aseton, to-t eritmalari, ishqorlar va tuzlar qondiradi.
Chiqarish tezligi va mexanizmiga strukturaviy xususiyatlari ularning tabiati va texnologiyasi bilan belgilanadigan qattiq gözenekli jismlarning tuzilishi sezilarli darajada ta'sir qiladi. qazib olishdan oldingi bosqichlarda qayta ishlash. Bunday jismlar izotrop yoki anizotrop tuzilishga ega bo'lishi mumkin. Izotrop jismlar barcha yo'nalishlarda bir xil tuzilishga ega. Bu holat bir-biriga tsementlangan juda kichik zarrachalardan tashkil topgan jismlar, shuningdek, hayvon yoki o'sish tanasi tomonidan qondiriladi. kelib chiqishi hujayrali tuzilishga ega. O'zaro mod bilan termodinamikaning ikkinchi qonuniga muvofiq. qattiq va suyuq fazalar, ularning holati muvozanatga erishish yo'nalishi bo'yicha o'zgaradi, kesish kimyoviy tengligi bilan tavsiflanadi. qattiq jism hajmida va asosiyda in-va olinadigan potensiallar. ekstraktorning og'irligi. Erigan moddani ajratib olishda bu uning har ikki fazadagi kontsentratsiyasining tengligiga teng; shart buziladi, agar maqsadli komponent qattiq faza bilan adsorbsiyalangan bo'lsa, u holda muvozanat adsorbsiya izotermasi bilan aniqlanadi. Qattiq in-vani ajratib olishda muvozanat ekstragent bilan aloqa qilishda maqsadli komponentning p-qiymatiga bog'liq; asosiy konsentratsiyasining qattiq komponentini to'liq chiqarib olish bilan. eritmaning massasi va g'ovakli hajmda tekislanadi.
Kinetik ekstraktsiya massa uzatish, konvektiv va pier qonunlariga bo'ysunadi. diffuziya, shuningdek, olingan moddaning qattiq fazadan suyuqlikka o'tish qonuniyatlari. Maqsadli komponentni o'tkazish uchun harakatlantiruvchi kuch uning kimyoviy tarkibidagi farqdir. fazalardagi potentsiallar. Amalda jarayonning tezligi va material oqimlarining tarkibi o'rtasidagi bog'liqlikni soddalashtirish uchun ekstraktsiyaning harakatlantiruvchi kuchi fazalardagi ajratilgan moddaning vaqt o'zgaruvchan konsentratsiyasi gradienti bilan ifodalanadi.

Umumiy ma'lumot. Massa uzatish jarayonlari bir yoki bir nechta moddalarning bir fazadan ikkinchisiga o'tishi bilan tavsiflanadi. Ular quyidagi umumiy xususiyatlarga ega.

1. Bir jinsli va geterogen sistemalarda massa almashinuvi bu sistemalarning ajralishiga olib keladi.

2. Har qanday massa almashish jarayonida kamida ikkita faza ishtirok etadi: suyuqlik va bug ', suyuqlik va gaz, qattiq va gaz-bug', qattiq va suyuq, ikkita suyuqlik.

3. Bir fazaning ikkinchi fazaga o'tishi diffuziya tufayli amalga oshiriladi, shu munosabat bilan massa almashinish jarayonlari ko'pincha diffuziya jarayonlari deb ataladi.

4. harakatlantiruvchi kuch jarayon - tarqaladigan komponentning konsentratsiyasidagi farq. Jarayon komponentning past konsentratsiyasiga ega bo'lgan faza yo'nalishi bo'yicha davom etadi.

5. Moddaning bir fazadan ikkinchisiga o'tishi fazalar chegarasi orqali sodir bo'ladi, ular aytganidek, fazalar holati muvozanatda bo'ladi.

6. Muvozanat holatiga erishilganda moddaning bir fazadan ikkinchi fazaga o‘tishi tugallanadi. Bunda fazalar chegarasi orqali molekulalarning almashinuvi to`xtamaydi, lekin ikkala fazadagi komponentlarning konsentratsiyasi o`zgarmagan holda muvozanat holatiga teng bo`lib qoladi.

7. Massa almashish jarayonlari teskari. Bu shuni anglatadiki, fazaviy muvozanat qonunlari bilan belgilanadigan jarayonning yo'nalishi ikkala fazadagi komponentlarning haqiqiy konsentratsiyasiga va tashqi sharoitlarga (bosim, harorat) bog'liq.

Asosiy massa uzatish jarayonlari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

1. Absorbsiya - suyuqlikning bug' yoki gazni singdirishi. Bunday holda, moddaning gaz yoki bug 'fazasidan suyuq fazaga o'tishi sodir bo'ladi. Teskari jarayon, ya'ni suyuqlikdan gazning chiqishi desorbsiya deb ataladi.

2. Adsorbsiya - qattiq jism yuzasi tomonidan gaz yoki suyuqlikdan u yoki bu komponentning yutilishi jarayoni. Adsorbsiya jarayonida modda bug ', gaz yoki suyuq fazadan qattiq fazaga o'tadi. Teskari jarayon, ya'ni so'rilgan gazsimon yoki suyuq komponentning qattiq jism yuzasidan o'tishi ham desorbsiya deb ataladi.

Absorbtsiya va adsorbsiya jarayonlari ko'pincha birlashtiriladi umumiy ism- sorbsion jarayonlar.

3. Ekstraksiya (ekstraktsiya) - suyuqlik yoki qattiq g'ovak jismdan moddani suyuqlik bilan tanlab olish. Bunda suyuq yoki qattiq fazadagi modda suyuq fazaga o'tadi.

4. Rektifikatsiya - suyuqlik va bug 'fazalari komponentlarini takroriy o'zaro almashish orqali bir hil suyuqlik aralashmalarini ajratish. Distillash jarayonida moddalar suyuq fazadan bug 'fazasiga o'tadi va aksincha.

5. Quritish - bug'lanish yo'li bilan qattiq, plastmassa va suyuq materiallardan namlikni olib tashlash. Bunday holda, materiallardan namlik bug 'yoki gazsimon fazaga o'tadi.

6. Kristallanish - qattiq fazani eritmalardan ajratish. Modda suyuq fazadan qattiq fazaga o'tadi. Kristallanish suyuq eritmalarni qattiq kristall moddalarga aylantirish jarayonlarini ham o'z ichiga oladi.

7. Eritma - qattiq fazaning suyuqlikka o'tishi. Aslida, bu jarayonni kristallanishning teskari jarayoni deb atash mumkin.

Umumiy ovqatlanishda ma'lum mahsulotlarni tayyorlash uchun ommaviy uzatish jarayonlarining bir qismi amalga oshiriladi. Bunday jarayonlar: eritish, kristallanish, quritish, ekstraktsiya va ba'zi hollarda rektifikatsiya. Boshqa massa uzatish jarayonlari hamroh bo'ladi. Sorbsiya jarayonlari, ekstraktsiya, eritish, quritish pishirish va qovurish bilan birga keladi. Kristallanish oshpazlik mahsulotlarini sovutish va muzlatish bilan bog'liq jarayonlarga hamroh bo'ladi.

SORPSIYA JARAYONLARI

SO‘RISH JARAYONI

Jarayonning mohiyati va ko'lami. Yuqorida aytib o'tilganidek, yutilish - bu gazlar yoki bug'larni gaz yoki bug'-gaz aralashmalaridan suyuqlik absorberlar tomonidan singdirish jarayoni. Bu holda absorbentlar changni yutish deb ataladi va so'rilgan gaz absorbent deb ataladi. Jismoniy yutilishda changni yutish va changni yutish o'rtasida kimyoviy o'zaro ta'sir yo'q. Agar ular o'rtasida kimyoviy reaksiya sodir bo'lsa, bu jarayon xemisorbtsiya deb ataladi.

Absorbtsiya jarayonlarini amalga oshirish uchun selektiv, selektiv qobiliyatga ega bo'lgan absorbentlar qo'llaniladi. Absorbentlarning selektivligi faqat bitta o'ziga xos komponentni o'zlashtiradigan bunday changni yutish vositalarini tanlash orqali eng murakkab gaz aralashmalarini ajratish imkonini beradi.

Absorbsiya jarayonlari odatda termal jarayonlar bilan birga keladi. Shu bilan birga, ularning ko'pchiligida issiqlik chiqariladi.

Ko'pgina sanoat tarmoqlarida gaz aralashmalaridan qimmatbaho komponentlarni olish, shuningdek, turli gaz tizimlarini zararli aralashmalardan tozalash uchun absorbsiya jarayonlari keng qo'llaniladi.

Umumiy ovqatlanishda emilim turli sharbatlar, ichimliklar va suvni karbonat angidrid bilan to'yintirish uchun ishlatiladi. Absorbsiya ba'zan omborlarda va saqlash joylarida havo namligini kamaytirish uchun ishlatiladi. Bunday holda, changni yutish namlik bug'lari, changni yutish uchun esa konsentrlangan kislotalardir.

Absorbsiya jarayonining fizik mohiyati gazlarning suyuqlikda erishi hisoblanadi.

Assimilyatsiya jarayonlarini amalga oshirish uchun mo'ljallangan apparat. Bunday turdagi qurilmalar absorberlar deb ataladi. Zamonaviy absorberlar uchta asosiy guruhga bo'linishi mumkin: sirt va kino; qadoqlangan; qabariq (idish shaklida).

Plyonka tipidagi absorberning sxematik ko'rinishi rasmda ko'rsatilgan. 47. Suyuqlik quvurlarning ichki yuzasi bo'ylab ingichka plyonka shaklida harakat qiladi. Unga qarab pastdan yuqoriga qarab ajratiladigan gaz ko'tariladi. Kino absorberlari kichik interfaal yuzaga ega.

Guruch. 47. Plenka tipidagi absorberning sxemasi:

1 - gaz kirish uchun filial trubkasi; 2 - absorber tanasi;

3 – changni yutish uchun kirish uchun filial trubkasi; 4 - gaz chiqishi uchun filial trubkasi;

5 - quvurlar; 6

Qadoqlangan turdagi absorberlarda (48-rasm) interfeysni oshirish uchun halqa yoki boshqa turdagi qadoqlash deb ataladigan narsa qo'llaniladi. qattiq jismlar. Ushbu qadoqlash ustunlarga joylashtirilgan. Sprinklerdan olingan changni yutish suyuqlik qadoqlash to'shagiga kiradi. Uning barcha elementlari, ya'ni alohida halqalari suyuq plyonka bilan qoplangan. Absorbent nozul orqali pastga tushadi va apparatdan chiqariladi. Ajraladigan gaz ko'tariladi. Absorbent suyuqlik tomonidan so'riladi.

Guruch. 48. Qadoqlangan turdagi absorber sxemasi:

1 - gaz kirish uchun filial trubkasi; 2 - apparat korpusi; 3 - ko'krak;

4 – changni yutish uchun kirish uchun filial trubkasi; 5 - gaz chiqishi uchun filial trubkasi;

6 – changni yutish chiqishi uchun filial trubkasi

Pufak yutish vositalari ham keng qo'llaniladi (49-rasm). Ushbu qurilmalarda ajratiladigan gaz aralashmasi suyuqlik qatlamidan o'tadi. Suyuqlik ustunning yuqori qismidan teshilgan to'siqga kiradi va vertikal to'lib-toshgan quvurlar orqali to'siqdan to'siqgacha oqadi. Gaz pastdan yuqoriga ko'tarilib, elak tovoqlari deb ataladigan teshilgan qismlardan o'tadi.

Guruch. 49. Elak tovoqlari bo'lgan ko'pikli absorberning sxemasi:

1 2 - apparat korpusi;

3 - elak plitalari; 4 - gaz chiqishi uchun filial trubkasi;

5 - suv kiritish uchun quvur; 6 - to'lib toshgan quvurlar;

7 - gaz kirish trubkasi

ADSORPSIYA JARAYONI

Jarayonning mohiyati va ko'lami. Yuqorida aytib o'tilganidek, adsorbsiya - bu gaz, bug 'aralashmasi yoki eritmadan bir yoki bir nechta komponentlarni qattiq jism tomonidan singdirish jarayoni. Komponentni yutuvchi qattiq moddaga adsorbent deyiladi. So'rilgan moddaga adsorbent deyiladi. Adsorbsiya yo'li bilan yutilish qattiq jismning yuzasi tomonidan amalga oshiriladi. Adsorbsiyaning ikki turi mavjud: fizik va kimyoviy (xemisorbtsiya). Jismoniy adsorbsiyaning mohiyati adsorbent va adsorbent molekulalarining o'zaro tortishishidadir. kimyoviy o'zaro ta'sir ular orasida. Kimyosorbtsiya jarayonida adsorbent va adsorbent o'rtasida kimyoviy reaksiya sodir bo'ladi.

Fizik adsorbsiya teskari, kimyoviy adsorbsiya har doim ham qaytarilmaydi.

Adsorbent yuzasida suv bug'ining adsorbsiyasi jarayonida ularning kondensatsiyasi sodir bo'lishi mumkin. Kondensat adsorbentning teshiklarini to'ldiradi va shuning uchun bu holda adsorbsiya ko'pincha kapillyar kondensatsiya deb ataladi. Bu jarayonlar gazlarni tozalash va quritish, eritmalarni tozalash va tozalash, gazlar va suyuqliklarni ajratish uchun turli sohalarda keng qo'llaniladi. Oziq-ovqat sanoatida va umumiy ovqatlanishda turli xil siroplar, sharbatlar va bulonlarni tozalash uchun adsorbsiya qo'llaniladi.

Adsorbentlar va ularning adsorbsion qobiliyati. Adsorbsiya jarayoni intensiv o'tishi uchun adsorbentlardan foydalaniladi qattiq moddalar kapillyarlar yoki teshiklar bilan teshilgan, katta o'ziga xos sirt maydoniga ega. Kapillyarlarning diametriga qarab adsorbentlar makroporli adsorbentlarga (kapillyar diametri 2x10 -4 mm dan ortiq), o'tish g'ovaklari (diametri 6x10 -6 - 2x10 -4 mm) va mikrog'ovaklari (diametri 2x10 -6) bo'lgan adsorbentlarga bo'linadi. - 6x10 -5 mm ).

So'rilgan gazlar, bug'lar, suyuqliklar bu kapillyarlarning yuzasida qatlamlarni hosil qiladi. Agar qatlamning qalinligi adsorbat molekulasining diametriga teng bo'lsa, u holda jarayon molekulyar adsorbsiya deb ataladi. Agar qatlam bir necha molekula qalinligiga ega bo'lsa, u holda jarayon polimolekulyar adsorbsiya deb ataladi.

Adsorbentlar yutilish yoki adsorbsiya qobiliyati bilan ham ajralib turadi. U adsorbentning massa birligi yoki hajmidagi adsorbent konsentratsiyasi bilan aniqlanadi. Berilgan moddaning adsorbsion qobiliyati jarayon sodir bo'ladigan harorat va bosimga, shuningdek, adsorbent konsentratsiyasiga bog'liq. Adsorbentning ma'lum sharoitlarda maksimal erishish mumkin bo'lgan yutilish qobiliyati uning muvozanat faolligi deb ataladi.

Sanoatda adsorbent sifatida turli moddalar ishlatiladi. Oziq-ovqat sanoatida faollashtirilgan ko'mir, tsellyuloza pulpasi, suyak ko'miri, silikagellar, zeolitlar va ion almashinuvchilari eng ko'p qo'llaniladi.

Faollashgan uglerodlar juda g'ovak adsorbentlardir. Ularning solishtirma yuzasi 600-1700 m 2 / g ga etadi. Faollashtirilgan uglerodlar hajmi 1-5 mm bo'lgan granulalar shaklida qo'llaniladi. Ommaviy zichlik 350-450 kg / m 3 ni tashkil qiladi.

Faollashgan uglerod ko'mirni maxsus ishlov berish yo'li bilan, xususan, uni 900 ° S gacha bo'lgan haroratda kaltsiylash orqali olinadi.

Suyak ko'mir yog'sizlangan qoramol suyaklaridan havo yo'qligida ularni kaltsiylash orqali olinadi. Suyak ko'mirining o'ziga xos adsorbsion yuzasi ham 1 g ko'mir uchun yuzlab kvadrat metrlarda o'lchanadi.

Silikagellar - kremniy kislotasi jellarining suvsizlanishi mahsuloti. Silika jellari 400 dan 800 m 2 / g gacha bo'lgan o'ziga xos sirt maydoniga ega. Silikagel granulalarining o'lchami 0,2 dan 7 mm gacha. Silika jellari og'irlik bo'yicha 50% gacha suvni ushlab turishga qodir. Shu munosabat bilan ular asosan namlikni yutish uchun ishlatiladi.

Tsellyuloza massasi ko'mir va silikagellarga qaraganda kichikroq o'ziga xos sirt maydoniga ega. U sharbatlarni, pivoni tiniqlashda adsorbent sifatida ishlatiladi.

Zeolitlar kimyoviy tabiatiga ko'ra aluminosilikatlardir. Zeolitlar bir jinsli g'ovak tuzilishi bilan ajralib turadi, ularning kattaligi adsorbat molekulalarining o'lchamiga mos keladi.

Hajmi molekulalarning o'lchamiga mos keladigan teshiklari bo'lgan adsorbentlar molekulyar elak deb ataladigan moddalarga kiradi. Zeolitlar suv va suv bug'ini o'zlashtirishning yuqori qobiliyati bilan ajralib turadi. Bu xususiyat gazlarni chuqur quritish uchun ishlatiladi.

Ion almashinuvchilari tabiiy va sun'iy kelib chiqadigan adsorbentlardir. Ular turli xil organik va noorganik moddalardan sintetik tarzda tayyorlanadi. Sintetik yo'l bilan olingan ion almashinadigan qatronlar ham ion almashinadigan adsorbentlarga tegishli. Ushbu qatronlar yuqori hajmli sig'im, selektivlik, kimyoviy qarshilik va mexanik kuch bilan ajralib turadi. Shu munosabat bilan ion almashinadigan qatronlar sanoatda turli xil suyuqlik tizimlarini chuqur ajratish uchun tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda. Ion almashinuvchilar yordamida amalga oshiriladigan adsorbsiya ba'zan ion almashinuvi adsorbsiyasi deb ataladi.

Adsorbsiya jarayonini amalga oshirish uchun mo'ljallangan apparat. Oziq-ovqat sanoatida qattiq adsorbent to'shagiga ega adsorberlar eng ko'p qo'llaniladi. Ushbu turdagi apparatlarga misol sifatida shakar siroplarini tozalash uchun ishlatiladigan ustun adsorberining sxemasi (50-rasm) keltirilgan. Bu faollashtirilgan uglerod bilan to'ldirilgan silindrsimon idish. Yuqoridan tozalanadigan sirop keladi. Adsorber siropidan o'tgandan so'ng, u ko'mir zarralaridan tozalash uchun filtrga kiradi.

Guruch. 50. Ustun tipidagi adsorber sxemasi:

1 – suyuqlik chiqishi uchun tarmoq trubkasi; 2 – apparat korpusi (ustun);

3 - adsorbent; 4 - suyuqlik kirishi

spontan adsorbsiya. Umumiy ovqatlanish korxonalarida adsorbsiya mahsulotlarni gidromexanik va issiqlik bilan qayta ishlash jarayonida o'z-o'zidan paydo bo'ladi. Shunday qilib, pishirish, qovurish paytida mahsulot nafaqat chiqaradi, balki namlik yoki erigan yog'ni ham o'zlashtiradi. Shu bilan birga, gazlar va bug'lar ham mahsulot tomonidan adsorbsiyalanadi.

Yormalarni kulinariya gidromexanik qayta ishlash jarayonida adsorbsion jarayonlar sodir bo'ladi. Ularning bir qismini yuvish va oldindan namlashda namlik so'riladi va bu donlar shishiradi. Namlikni yutish jarayoni, ya'ni ularning shishishi donning xususiyatlariga va jarayonning davomiyligiga bog'liq.

Yormalarning namlikni yutish qobiliyati amalda qo'llaniladi. Pishirish jarayonini tezlashtirish uchun yormalarning oldindan shishishi (spontan jarayon sifatida emas) qo'llaniladi. Bundan tashqari, donni namlash paytida ularning adsorbsion xususiyatlaridan foydalanish pishirish paytida ularning shaklini saqlab qolishga yordam beradi.

Yormalarning ho'llash paytida shishishi nafaqat adsorbsiya jarayonlari bilan izohlanadi. Ma'lum darajada namlik kapillyar kuchlar tufayli donga kirib boradi, bu esa suvning teshiklar orqali harakatlanishiga olib keladi. Suvning teshiklar orqali harakatlanishi namlikning adsorbsion yutilish hodisalari bilan birga bo'lmasligi mumkin. Shuni ham ta'kidlash kerakki, osmotik hodisalar shishish paytida sodir bo'ladi. Namlik osmos tufayli donning hujayralariga kiradi.

Adsorbsiya hodisalari tufayli ko'pincha oziq-ovqat mahsulotlari, ayniqsa, katta o'ziga xos sirt maydoni bo'lgan quyma mahsulotlar so'riladi. muhit har xil turdagi lar, gazlar, shu jumladan hidli. Ba'zi oqimsiz mahsulotlar ham bu xususiyatga ega. Shuning uchun mahsulotlarning buzilishining oldini olish uchun ularni yaxshi gazlangan, har qanday hid va kiruvchi gaz tarkibiy qismlaridan xoli joyda saqlash kerak.

Ko'pgina mahsulotlar atrofdagi havodan suv bug'ini o'zlashtirishga qodir. Bug'larning so'rilishi, ya'ni mahsulotni namlash, ularning buzilishi uchun qulay sharoit yaratadi - kimyoviy va biokimyoviy reaktsiyalar tezlashadi, mahsulot harorati ko'tariladi, bu esa mikroorganizmlarning intensiv rivojlanishiga yordam beradi.

DESORPSIYA JARAYONLARI

Desorbsiya jarayonlari ikki tomonlama maqsadga ega. Ular qayta ishlash uchun absorbentlar va adsorbentlarning assimilyatsiya (sorbtsiya) xususiyatlarini tiklash, shuningdek, keyinchalik qayta ishlash uchun ulardan absorbentlar va adsorbentlarni ajratib olish uchun ishlatiladi.

Amalda, qoida tariqasida, sorbsiya jarayonlari tugagandan so'ng, desorbsiya jarayonlari boshlanadi. Desorbsiya jarayonlari bir necha usul bilan amalga oshiriladi. Ulardan asosiylari quyidagilardir: sorbentlarni isitish (absorbentlar va adsorbentlar); tizimdagi umumiy bosimni yoki sorbitollarning qisman bosimini (absorbtivlar, adsorbentlar) pasaytirish; sorbitollarni siqib chiqaradigan inert gazlar yoki suyuqliklar orqali sorbentlardan o'tish.

Kimyosorbtsiyadan keyin sorbentlarni qayta tiklash uchun tegishli kimyoviy reagentlar qo'llaniladi. Umumiy ovqatlanish korxonalarida quritish va havoga chiqarish kabi desorbsiya shakar, tuz, un va saqlash vaqtida atrof-muhitdan namlikni yutuvchi boshqa mahsulotlarga ta'sir qiladi.

Oqim tezligi moddaning bir fazadan ikkinchisiga o'tish tezligi bilan belgilanadigan texnologik jarayonlarga massa uzatish deyiladi, Bu jarayonlar sodir bo'ladigan apparatlar esa massa almashinadigan apparatlardir .

Kimyoviy va texnologik jarayonlar orasida massa uzatish jarayonlari alohida o'rin tutadi.

Kimyo sanoatining aksariyat ishlab chiqarish korxonalarida massa almashinish va reaksiya apparatlari quyidagi sxema bo'yicha ulanadi
(4.1-rasm).

Guruch. 4.1. Massa uzatish apparati bilan texnologik jarayonning sxemasi

Xom ashyo reaktorga kiradi, u erda qisman reaksiya mahsulotlariga aylanadi, chunki kimyoviy reaktsiyalar maqsadli mahsulotlarni olish uchun oxirigacha davom etmaydi. Reaktordan chiqqan, reaksiyada ishtirok etmaydigan reaksiya mahsulotlari va xom ashyo aralashmasi massani ajratish uskunasiga yuboriladi. Apparatda aralashma reaksiya mahsulotlariga va reaksiyaga kirishmagan xomashyoga ajratiladi, ular reaktorga qaytariladi va reaksiya mahsulotlari keyingi qayta ishlash uchun beriladi.

Bundan kelib chiqadiki, reaktsiya va ajratish apparatlari o'rtasida yaqin texnologik bog'liqlik mavjud. Ushbu ulanish qonuni: reaksiya apparatidagi yuk qanchalik past bo'lsa, ya'ni. xom ashyoning reaksiya mahsulotlariga aylanishi qanchalik past bo'lsa, ajratish apparatiga yuk shunchalik ko'p bo'ladi va aksincha.

Reaksiya va ajratish apparatlaridagi yuklarning optimal kombinatsiyasi ishlab chiqarishning minimal xarajatlarini ta'minlaydi. Shuning uchun, asos kimyoviy ishlab chiqarish- reaktor - faqat optimal ishlaydigan ajratish apparati bilan birgalikda optimal ishlaydi. Shu munosabat bilan kimyo sanoatida massa almashinish apparatining ishlashi reaktorning o'zi ishlashidan kam emas.

Ajratish apparatida turli jarayonlar amalga oshirilishi mumkin. Ularning asosiy va eng muhimlari yutilish, rektifikatsiya, ekstraktsiya, kristallanish, adsorbsiya, quritish, ion almashish jarayonlari va membranani ajratish.

Absorbtsiya suyuq changni yutish moddalar - adsorbentlar tomonidan gazlar yoki bug'larning tanlab yutilishiga asoslangan ajratish jarayonidir. Bu jarayon gazlar aralashmasidan har qanday modda yoki moddalar majmuasini ajratib olish zarur bo'lgan ko'plab sanoat tarmoqlarida qo'llaniladi. Assimilyatsiya jarayonida modda yoki moddalar guruhining gaz (bug ') fazasidan suyuqlikka o'tishi desorbsiya.

tuzatish bug 'va suyuqlik oqimlarining qarama-qarshi harakati natijasida tegishli bosimdagi turli xil qaynash nuqtalariga ega bo'lgan suyuqliklar aralashmasini sof yoki boyitilgan qismlarga ajratish jarayoni deb ataladi. Jarayon bor katta ahamiyatga ega suyuq bir hil aralashmalarni sof tarkibiy qismlarga yoki ularning guruhlariga qisman yoki to'liq ajratishni talab qiladigan sanoat tarmoqlarida. Tuzatish jarayonida, modda yoki moddalar guruhining suyuq fazadan bug 'fazasiga o'tishi va aksincha.

Ekstraksiya Ajratish jarayoni bir suyuqlikda erigan modda yoki moddalar guruhini birinchisi bilan aralashmaydigan yoki qisman aralashadigan boshqa suyuqlik bilan ajratib olishga asoslangan ajratish jarayoni deb ataladi. Jarayon eritmadan erigan modda yoki moddalar guruhini ajratib olish kerak bo'lganda qo'llaniladi. Bu jarayonda mavjud moddaning bir suyuq fazadan ikkinchi suyuq fazaga o'tishi.

Adsorbsiya gazlar, bug'lar yoki suyuqliklarda erigan moddalarni qattiq g'ovakli absorber - ularning aralashmasidan bir yoki bir nechta moddalarni o'zlashtira oladigan adsorbent tomonidan tanlab yutilishiga asoslangan ajratish jarayoni . Jarayon gazlar, bug'lar yoki erigan moddalar aralashmasidan u yoki bu moddani olish zarur bo'lgan sanoat tarmoqlarida qo'llaniladi. Bu jarayonda moddalar gaz yoki suyuq fazadan qattiq holatga o'tadi. Teskari jarayon deyiladi desorbsiya.

Ion almashinuvi jarayoni— ayrim qattiq moddalarning (ion almashinuvchilari) oʻz harakatchan ionlarini ajratib olinadigan moddaning ionlariga almashish qobiliyatiga asoslangan eritmadan moddani ajratib olish jarayoni. Jarayon eritmalardan moddalarni ajratib olish uchun ishlatiladi. , past konsentratsiyaga ega. Bu jarayonda moddalar suyuq fazadan qattiq holatga o'tadi.

quritish qattiq nam materiallardan namlikni bug'lantirish orqali olib tashlash jarayoni deb ataladi. Jarayon ho'l tabiiy moddalarni qayta ishlashdan oldin suvsizlanishi kerak bo'lgan yoki ishlab chiqarishning oxirgi bosqichida tayyor moddalar uchun zarurdir. Bu jarayonda mavjud namlikning qattiq nam materialdan bug 'yoki gaz fazasiga o'tishi.

Kristallanish qattiq faza (kristallar) shaklidagi moddani suyuq fazadan ajratishga asoslangan ajralish jarayoni deb ataladi. Jarayon yuqori tozalikdagi moddalarni olish kerak bo'lgan hollarda sodir bo'ladi. Bu jarayonda mavjud moddaning suyuq fazadan qattiq fazaga o'tishi. Teskari jarayon - erishi.

Membranani ajratish ma'lum nozik plyonkalarning (yarim o'tkazuvchan membranalar) ba'zi moddalarni o'tkazish va boshqalarni ushlab turish qobiliyatiga asoslanadi. Bu jarayonda moddalar asl suyuqlik yoki gazdan yarim o'tkazuvchan membrana orqali o'tadi membrananing orqasidagi suyuqlik yoki gaz fazasiga.

Massa uzatish jarayonlari

Kimyoviy texnologiyada bir yoki bir nechta moddalarning bir fazadan ikkinchisiga o'tishiga asoslangan massa almashinuv jarayonlari katta ahamiyatga ega. Sanoatda massa almashinish jarayonlari asosan gaz (bug ') va suyuqlik o'rtasida, gaz va qattiq o'rtasida, qattiq va suyuqlik o'rtasida, shuningdek, ikki suyuq faza o'rtasida qo'llaniladi. Bu jarayonlarga quyidagilar kiradi: absorbsiya, adsorbsiya, distillash va rektifikatsiya, kristallanish, quritish va boshqalar.

Berilgan haroratda massa o'tkazish tezligi intensivlikka bog'liq molekulyar diffuziya, ya'ni molekulalarning tasodifiy harakati tufayli bir moddaning boshqasiga o'z-o'zidan kirib borish qobiliyati. Massaning bir fazadan ikkinchisiga o'tish jarayoni muvozanat sharoitlariga erishilgunga qadar ushbu fazalardagi moddaning konsentratsiyasining farqi tufayli sodir bo'ladi. Massa almashish jarayonining harakatlantiruvchi kuchi, uning samaradorligi fazalar tarkibini aniqlash uchun ishlatiladigan har qanday birliklarda ifodalanishi mumkin, ammo ko'pincha jarayonning harakatlantiruvchi kuchi ish va muvozanat kontsentratsiyasi o'rtasidagi farqda ifodalanadi. birinchi va ikkinchi bosqichlarda taqsimlangan komponent. Bir fazadan ikkinchisiga o'tkaziladigan massa miqdori interfeysga, jarayonning davomiyligiga va konsentratsiyalar farqiga bog'liq.

Massa almashish jarayonlari samaradorligini oshirishga fazaviy aloqa yuzasini oshirish, oqim tezligini va uning turbulentligini oshirish, shuningdek, muhitning diffuziya qarshiligini kamaytirish orqali erishish mumkin (masalan, yutilish jarayonida, yutilish holatida). yomon eriydigan gaz). Quyida asosiy massa uzatish jarayonlariga misollar keltirilgan.

Absorbsiya - bu gaz yoki bug'ning suyuqlik absorber tomonidan yutilishi jarayoni. Absorbtsiya selektivlik (selektivlik) bilan tavsiflanadi, ya'ni har bir modda ma'lum bir absorber tomonidan so'riladi. Komponentning suyuq changni yutish vositasi tomonidan jismoniy yutilishiga asoslangan oddiy singdirish va kimyoviy so'rilish bilan birga bo'lgan kimyoviy so'rilish o'rtasida farqlanadi. kimyoviy reaksiya qayta tiklangan komponent va suyuqlik absorber o'rtasida. Oddiy yutilishga misol qilib xlorid kislota ishlab chiqarishni keltirish mumkin, xemisorbtsiya sulfat va nitrat kislotalar, azotli o'g'itlar va boshqalarni olishda keng qo'llaniladi.. Absorbsiya ustunli tipdagi apparatlarda (qadoqlangan, plastinka va boshqalar) davom etadi.

Adsorbsiya gaz yoki suyuqlik aralashmasidan bir yoki bir nechta komponentlarni qattiq absorber - adsorbent tomonidan singdirish jarayonidir. Yutish mexanizmidan farq qiluvchi adsorbsion jarayon mexanizmi amalda qattiq faza ishtirok etadigan boshqa massa almashish jarayonlari mexanizmiga o'xshaydi. Adsorbsiyaning eng universal nazariyasi M. M. Dubinin tomonidan ishlab chiqilgan mikroporlarni hajmli to'ldirish nazariyasi bo'lib, u muvozanatning adsorbent g'ovaklari tuzilishiga bog'liqligi asosida so'rilgan modda molekulalarining adsorbent bilan tortilishini hisobga oladi. Adsorbentlar sifatida yuqori darajada rivojlangan sirt va yuqori g'ovaklikka ega bo'lgan qattiq moddalar keng qo'llaniladi (faollashgan uglerodlar, silikagellar, alumogellar, zeolitlar - suvli kaltsiy va natriy aluminosilikatlar, ion almashinadigan smolalar va boshqalar). Adsorbsiya sanoatda suyuqlik va gazlarni tozalash va quritish, turli suyuq va gazsimon moddalar aralashmalarini ajratish, uchuvchi erituvchilarni ajratib olish, tiniqlashtiruvchi eritmalar, suvni tozalash va hokazolarda qo‘llaniladi. boshqa tarmoqlar.

Distillash va rektifikatsiya ikki yoki undan ortiq uchuvchi komponentlardan tashkil topgan suyuq bir hil aralashmalarni ajratish uchun ishlatiladi va komponentlarning turli qaynash nuqtalariga, ya'ni bir xil haroratda aralashma komponentlarining turli uchuvchanligiga asoslanadi. Agar turli xil qaynash nuqtalariga ega bo'lgan suyuqliklardan tashkil topgan dastlabki aralashma qisman bug'langan bo'lsa va hosil bo'lgan bug'lar kondensatsiyalansa, u holda kondensat o'z tarkibida past qaynaydigan komponent (LC) ning yuqori miqdori bilan, qolgan boshlang'ich qismi bilan farqlanadi. aralashma past uchuvchan yuqori qaynaydigan komponent (HC) bilan boyitiladi. Bu suyuqlik qoldiq, kondensat esa distillat yoki rektifikatsiya qilingan deb ataladi. Distillashning ikkita asosiy turi mavjud: oddiy (bitta) distillash va rektifikatsiya.

Rektifikatsiya - suyuqlikning ko'p marta bug'lanishi va bug'larning kondensatsiyasiga asoslangan suyuqlik aralashmalarini ajratish. Rektifikatsiya natijasida yanada sof yakuniy mahsulotlar olinadi. Jarayon ustunli turdagi apparatlarda (masalan, uzluksiz ishlaydigan qadoqlangan va laganda distillash ustunlari va boshqalar) amalga oshiriladi. Distillash va rektifikatsiya jarayonlari kimyo va alkogol sanoatida, dori vositalari ishlab chiqarishda, neftni qayta ishlash sanoatida va boshqalarda keng qo'llaniladi.

Kristallanish - qattiq fazaning kristallar shaklida eritmalar yoki eritmalardan ajralishi. Kristallanish kristallanish markazlarining (yoki yadrolarining) shakllanishi bilan boshlanadi. Ularning hosil bo'lish tezligi haroratga, qo'zg'alish tezligiga va hokazolarga bog'liq.. Harorat oshishi bilan kristall o'sish tezligi oshadi, lekin bu kichikroq kristallarning shakllanishiga olib keladi va ko'pincha jarayonning harakatlantiruvchi kuchining pasayishiga olib keladi. Katta kristallarni aralashtirishsiz sekin o'sishi va eritmalarning kichik darajada o'ta to'yinganligi bilan olish osonroq, ammo bu kristallanish jarayonining mahsuldorligini pasaytiradi. Optimal kristallanish tezligini topish bu jarayonning asosiy vazifalaridan biridir.

Bir necha kristallanish usullari keng qo'llaniladi: sovutish bilan kristallanish, erituvchining bir qismini olib tashlash bilan kristallanish, shuningdek vakuumli kristallanish. Kristallanish usuliga ko'ra partiyaviy va uzluksiz kristalizatorlar qo'llaniladi.

Kristallanish metallurgiya va quyish jarayonlari, mikroelektronikada qo'llaniladigan qoplamalar, plyonkalar olish, shuningdek, kimyo, farmatsevtika, oziq-ovqat va boshqa sanoat tarmoqlarida qo'llaniladi. Kristallanish mineral tuzlar, o'g'itlar, organik va yuqori darajada toza moddalar ishlab chiqarishning yakuniy bosqichidir. Sanoatda metalllarning eritmalardan kristallanish jarayoni alohida ahamiyatga ega.

Quritish - har xil (qattiq, suyuq va gazsimon) materiallardan namlikni yo'qotish jarayoni. Namlikni bug'lanish, sublimatsiya, muzlash, yuqori chastotali oqimlar, adsorbsiya va boshqalar bilan olib tashlash mumkin, ammo issiqlik ta'minoti tufayli bug'lanish bilan quritish eng keng tarqalgan. Namlikni filtrlash, santrifüjlash (qoldiq namlik miqdori 10 - 40%), keyin esa issiqlik bilan quritish orqali ketma-ket olib tashlash yanada tejamkor.

Kontakt va konvektiv quritish mavjud. Kontaktli quritishda issiqlik quritilayotgan materialga apparat devori orqali uzatiladi. Konvektiv quritish materialga isitiladigan havodan, tutun gazlaridan to'g'ridan-to'g'ri issiqlik o'tkazishga asoslangan. o'ta qizdirilgan bug ' va hokazo.

Quritish tezligi quritilgan materialning birlik yuzasidan vaqt birligida chiqarilgan namlik miqdori bilan belgilanadi. Quritish tezligi, uni amalga oshirish shartlari va asboblari ko'p jihatdan quritilayotgan materialning tabiatiga, namlikning material bilan bog'liqligi xususiyatiga, bo'laklarning o'lchamiga, material qatlamining qalinligiga, namlik miqdoriga bog'liq. material, tashqi omillar (harorat, bosim, namlik) va boshqalar.

Ishlab chiqarishda ishlatiladigan an'anaviy quritgichlar qurilish materiallari, mineral tuzlar, bo'yoqlar va boshqalar, uzluksiz quritgichlar (baraban, tunnel, konveyer, pnevmatik suyuq qatlam) va davriy quritgichlar (chuqur, shkaf, kamera va boshqalar). Suyuq yotoqli purkagichli quritgichlar eng samarali hisoblanadi. Quritilgan materiallarning sifatini yaxshilash, quritish tezligini oshirish va texnik-iqtisodiy ko'rsatkichlarni yaxshilash uchun vakuum, infraqizil, kriogen, ultratovush, mikroto'lqinli quritish qo'llaniladi.