Apparatur till SAT. Anna Lidén

Transkript

1 Apparatur till SAT Anna Lidén

2 Används för Värmekänsliga lösningar (ex. fruktjuice) Lösningen går in i toppen och flödar som en film ned på insidan av tuberna. Koncentrat och ånga separeras i botten. Fungerar mha tryckfall. Låg kostnad Relativt lätt att rengöra från inkruster Liten takhöjd krävs Höga värmegenomgångstal vid höga tempdiff Stor golvyta fordras Relativt stor holdup Dåligt värmegenomgångstal vid låga temp.diff. och låg temp Dåligt värmegenomgångstal vid viskösa lösningar Rena lösningar Kristallina produkter om omrörare utnyttjas Relativt icke korrossiva lösningar pga att utrustningen är relativt stor Lindrigt inkrusterande lösningar Höga värmegenomgångstal vid höga tempdiff Högre omrörning än horisontella Högre värmegenomgångstal! Ånga kondenserar utanför tuberna. Lösningen som ska indunstas finns inuti tuberna, kokas av värmen som avges då

3 ångan kondenserar. Detta leder till att lösningen börjar cirkulera. Fördelar Liten takhöjd krävs Relativt låg kostnad vid låga koncentrationer/raka tuber Relativt stor volym för ångavskiljning Bra värmegenomgångstal Nackdelar Olämpligt för lösningar som ger inkruster Hög kostnad vid böjda tuber Bra vid Låg takhöjd fordras Låg kapacitet Icke skalbildande/inkrusterande lösningar Användning Ångan kondenserar inuti tuberna oh får lösning på utsidan av tuberna att börja koka. Omrörning enbart pga bubblor som lämnar indunstaren som ånga. Fördelar Låg kostnad Stor värmeöverföringsyta per enhet Liten hold up Liten erforderlig golvyta Bra värmegenomgångstal vid rimliga tempdiff/stigfilm Bra värmegenomgångstal vid alla tempdiff/fallfilm Nackdelar Stor höjd på utrustningen Olämplig vid risk för fouling/saling Dåligt värmegenomgångstal vid låga tempdiff/stigfilm Recirkulation fordras normalt/fallfilm Vätska går in i tuberna med högre hastighet > bättre värmegenomgångstal.

4 Fördelar Högt värmegenomgångstal Positivcirkulation Mindre risk för fouling/scaling Nackdelar Hög kostnad Pumpeffekt krävs Relativt stor hold up En pump tvingar lösningen igenom de relativt korta tuberna. Bra vid Kristalliserandeprodukter Korrosiva lösningar Viskösa lösningar Svårigheter Risk för pluggning av tuberna vid saltutfällningar Dålig cirkulation vid höga tryckfall Utsaltning pga. kokning i tuberna Erosions/korrosion Tunnfilmsindunstare

5 Torkning Torkning Satsvisa Kontinuerliga Övriga metder Brick tunnel, skruv, band, roter, roterande tallrik.. IR Omrörda Spraytork och valstork (susp) Kontinuerliga: pastor och granulat

6 Typer av torkar Satsvisa Bricktork Torkgods läggs på brickor och varm luft genomströmmas. Bra vid låg produktionshastighet Bra då gods måste ligga still under torkning. Kan användas med vakuum och indirekt värmning. Omrörd tork Bra då material oxiderar, är explosivt, dammar eller är giftigt. Bra om värdefull fukt (giftig eller brandfarlig) Materialet tenderar att klumpa ihop sig Max temp. Mindre än 30 grader. Kontinuerliga torkar Tunneltork Passar material som INTE dammar Mest användas kontinuerliga torken. Brickorna transporteras genom tunnel med tvärströmscirkulation av varma gaser. Konvektiv! (temperaturreglera) Olika typer av pastor o granulat.

7 Bandtork Pellets och säd Lägger torkmediet som ett lager på ett band som kärs kontinuerligt med varma gaser och passerar över materialet. Roterande tallrikstork När golvytan är begränsad Icke- dammande granulater! Tallrikarna placeras på varandra och roterar långsamt. Det blöta inflödet går in i toppen och förflyttar sig nedåt genom springor i tallriken tills det har gått igenom hela apparaten. Bra vid Hög takhöjd Liten golvyta Rotertork Direkt- värme (konvektiv) Används för att avdunsta vatten från fririnnande granulat i relativt små storlekar. Särskilt då material har sönderdelats. Varma gaser i motsatt riktning som torggods. Torken består av roterande, cylindriskt skal som sluttar. Godset tillförs i en ränna högst upp och torkat gos tas ut längst ned.

8 Skruvtork Direkt- värme! Cylinder med ihålig skruv som ånga kondenserar i. Värmen överförs för torkningen av godset. Passar för slurries Klibbigt material Knådar torkgods (torkgods får ej vara ömtåligt) Steam- tube, rotary dryer Oönskvärd brytning Dammbildning Kontamination av luft/gaser Roterande cylinder med tuber med kondenserande ånga på väggarna. Värmeöverföringskoeff. Beror på tubernas ytarea på utsidan. Inorgansika kristaller, silika, pigment, filterkaka Fluidiserad bäddtork Passar material suspenderat i luft (fririnnande granulat). Uppehållstid bara några minuter. Direkt- värme! Varma gaser går upp genom bädden och överför värme som avdunstar fukten. Eftersom vissa partiklar spenderar för kort tid i fluidisatören och andra för lång kan det vara bra med en multipel- fluidiserad bädd,så det blir mer jämnt fördelad torrhet. Passar kol, sand, PVC

9 Spraytork Passar suspensioner: blod, mjölk, kaffe.. Gasen värms först i en ugn och gör att fukten avdunstar. Kort uppehållstid för partiklar Passar för TEMPERATURKÄNSLIGA material Om kort uppehålltid: Bara ytlig fukt avdunstar. Längre uppehållstid: Fukt från partikelkärna avdunstar. Valstork Två trummor av metall. De värms med ånga som leds inne i trummorna vid högt tryck. Trummorna roterar i motsatt riktning. Värme från trumytorna får torkgods att torka och det faller ut som chips. Indirekt! Passar potatis, jäst, kaffe, slurries av Mg(OH) 2. Direkt- värme (konvektiv): + Billig och lätt att temperaturreglera - Dålig energieffektivitet In- direkt (konduktiv): + Effektiv - Risk för överhettning och ofta dyrare kapitalkostnad Strålning Uppvärmning genom IR- strålning. Passar bäst för tunna torkgods. + Flexibel, lättreglerad och snabb - Risk för lokal överhettning och ofta dyr för större kapaciteter.

10 Filtrering Satsvisa: suspension har LÅG HALT fast material. Fast material är SVÅRAVVATTNAT Kontinuerliga : Större mängder, arbetar ofta i vakuum Tryckkärlsfilter Bladfilter uppbyggda av ramar. Filterkakan lägger sig på ramarna och skrapas av. Filterpressar Svårfiltrerade ämnen med låg halt fast ämne. Enkel konstruktion Inga rörliga delar samt låg underhållskostnader. Stor filterarea och litet utrymmesbehov Höga filtreringstryck kan användas Diskontinuerlig drift Kamrarna måste vara fyllda innan start Tömningskostnader höga

11 Kontinuerliga filter Trumfilter Kammarfilterpress Lodräta/runda plåtar klädda med duk, spänns upp till en enhet. När filtreringsperiod slut stängs tilloppet av och filterkaka tas om hand om. God verkningsgrad Tjocklek på filterkakor kan anpassas Hög kapacitet i förhållande till storlek Mycket vätska hinner avlägsnas Tryck begränsat Risk för kokning vid varmfiltrering Sällan torr filterkaka Hög kostnad för utrustning Skivfilter Snurrande trumma suger upp suspension som fastnar på väggarna där den sedan torkas och skrapas av. Används för slam med liten partikelstorlek. Billigare än trumfilter

12 Vätska- vätska- extraktion Blandning utförs i blandningskärl med anpassad uppehållstid. Settlingsteget sker i settlingskärlet mha gravitation. Hastighet här kan ökas mha centrifugering om skillnad i densitet är liten. Problem Emulsionsbildning i blandningskärlet, vilket sker då omrörning är så stor att de dispergerade dropparna är under 1.5 micrometer. Fördelar Bra kontakt Hög effekt Går att skala upp Klarar stort flödesförhållande Nackdelar Stor hold up Hög driftkostnad Dyr utrustning Stor golvyta Utan rörliga delar - spraykolonn Nackdel: Används sällan pga problemet med axiell dispersion som gör att den kontinuerliga fasen blandas. Fördel: En fördel är dock att de är mycket billiga.

13 Packad kolonn Plate columns Fördelar Låg inköpskostnad Låg driftkostnad Enkel konstruktion Reducerar den axiella dispersionen. Ökar masstransporten genom att dela upp stora droppar för att öka kontaktytan, och främja blandning av droppar genom att ändra dropparnas form. Silplattor minskar också den axiella dispersionen ch främjar en stegvis kontakt mellan bottnarna. Problem: Samma som destillationskolonn; weeping, flooding, enttrainment. Nackdelar Klarar ej av stora flödesförhållanden Låg effektivitet Svår att skala upp Bra då: - Stor ytspänning och/eller - liten densitetsskillnad mellan de två vätskefaserna - Stor viskositet Eftersom att gravitationskraften här är otillräcklig för bra omblandning och för att bilda turbulens krävs omrörning. Ökar ytarean per volymsenhet och/eller minskar massöverföringsmotståndet För packade och plate kolonner: används oscillerande puls i vätskan.

14 Fördelar Bra dispersion Rimlig kostnad Relativt enkel att skala upp Nackdelar Begränsad throughput med liten skillnad i densitet Klarar ej emulgerande system Klarar ej hög flödesförhållande Kort uppehållstid Liten hold up Förhindrar emulsionbildning Kan separera vätskefaser med låg densitetsskillnad. Pencillin Feed och lösningsmedel från motsatta ändar. Som ett resultat av centrifugalkraften och densitetsskillnaden forceras vätskan ut genom ramen. Fördelar Klarar låga densitetsskillnader Liten hold up- volym Kort uppehållstid Nackdelar Dyr inköpskostnad Dyr operationskostnad Dyr underhåll Lakning Kontinuerliga extraktorer Rotocell extraktor Kontinuerligt flöde av både lösningsmedel och lakningsmedel. S perkolererar ner från korg till korg osv genom lakgodset som ligger i korgarna. När en korg har nått toppen av apparaten töms den på lakmaterial och fylls på med nytt. Användning: Extrahera olja ur bönor och säd.

15 Hydroclone Spiralformad rörelse nedåt, centrifugal krafter Förtjockad slurry ut genom botten Klar vätska ut vid toppen Dorrförtjockare Feed består av lakgods eller underflödet från närliggande förtjockare. 1.Blandning av vätska o fast material 2.Bilda en överström av utan fasta partiklar 3.Bilda en underström av så hög andel fast material som möjligt. Bildning av sedimentering sker mha gravitationskraften, därmed namnet. De fasta partiklarna måste alltså ha högre densitet än vätskan. Överst i tanken svämmar den klara vätskan över.

16 Bollmann- extraktor Utvinning av rapsolja ur rapsfrön Fast ämne blandas med återcirkulerad lösningsmedel à droppar ner i perforerade korgarà lösningen droppar genom korgarna ner till botten och tas utà korgarna fortsätter ner till botten och fortsätter få lösningsmedel på sig à lsöningsmedel droppar ner i återcirkuleringsfack à det fasta materialet dumpas och nytt fast material blandas med det återcirkulerade lösningsmedlet. Sedimentation Klarnare (fri sedimentering) Sedimentationsytans storlek beror av: suspensionsflödet resp. sedimentationshastighet. Partikel från inloppslådan ska röra sig från A till B, det beskriver det ogynnsammaste fallet för att kunna separera en partikel innan den klarnade vätskan först ut genom utloppslådan. För att partikeln inte ska följa med klarnade vätskan ut måste den sedimentera sträckan h för att komma i höjd med utloppslådan punkt B. Tidsåtgång för en partikel att sedimentera sträckan h, måste vara lika med eller kortare än tiden för partikeln att transporteras L.