COLEGIU TEHNIC”PETRU RARES”COLEGIU TEHNIC”PETRU RARES”

EXTRACEXTRACŢIA – Principiul metodei. ŢIA – Principiul metodei. Utilaje pentru extracţie.Utilaje pentru extracţie.

RADU CRISTINARADU CRISTINACLASA XII CCLASA XII C

În industria chimică, materiile prime şi energia au o pondere ridicată în preţul În industria chimică, materiile prime şi energia au o pondere ridicată în preţul de cost. De aceea, operatorul chimist trebuie să fie preocupat continuu:de cost. De aceea, operatorul chimist trebuie să fie preocupat continuu:

de reducerea consumurilor specifice;de reducerea consumurilor specifice; valorificarea superioară şi completă a materiilor prime;valorificarea superioară şi completă a materiilor prime; diversificarea producţieidiversificarea producţiei..O altă caracteristică a industriei chimice este O altă caracteristică a industriei chimice este dinamismuldinamismul introducerii introducerii

progresului tehnic, scientizarea. Atât generarea informaţiilor ştiinţifice cât progresului tehnic, scientizarea. Atât generarea informaţiilor ştiinţifice cât şi aplicarea lor în producţie, sunt mai rapide în acest domeniu. Astfel, şi aplicarea lor în producţie, sunt mai rapide în acest domeniu. Astfel, dacă volumul informaţiilor ştiinţifice în ansamblu se dublează la 11-12 ani, dacă volumul informaţiilor ştiinţifice în ansamblu se dublează la 11-12 ani, în domeniul chimiei şi ingineriei chimice, informaţia ştiinţifică şi tehnică se în domeniul chimiei şi ingineriei chimice, informaţia ştiinţifică şi tehnică se dublează la 8 ani. Perfecţionarea rapidă a tehnologiilor şi utilajelor face ca dublează la 8 ani. Perfecţionarea rapidă a tehnologiilor şi utilajelor face ca instalaţiile existente să se uzeze moral înainte de apariţia uzurii fizice şi instalaţiile existente să se uzeze moral înainte de apariţia uzurii fizice şi uneori chiar înainte de scoaterea produsului pe piaţă. De aceea, uneori chiar înainte de scoaterea produsului pe piaţă. De aceea, asimilarea unei tehnologii trebuie să fie susţinută de cercetări proprii de asimilarea unei tehnologii trebuie să fie susţinută de cercetări proprii de inginerie chimică, de formarea unor specialişti în proiectarea, construcţia inginerie chimică, de formarea unor specialişti în proiectarea, construcţia şi operarea instalaţiilor, de o bază proprie de materiale de construcţie de şi operarea instalaţiilor, de o bază proprie de materiale de construcţie de înaltă performanţă, piese de schimb etc. înaltă performanţă, piese de schimb etc.

EXTRACTIAEXTRACTIAPRINCIPIUL METODEIPRINCIPIUL METODEI

Extractia reprezintă procesul de separare totala sau partiala a Extractia reprezintă procesul de separare totala sau partiala a unui amestec de substante,care au solubilitati diferite, in unui amestec de substante,care au solubilitati diferite, in acelasi dizolvant sau in dizolvanti diferitiacelasi dizolvant sau in dizolvanti diferiti..

A. MECANISMUL SI DESFASURAREA EXTRACTIEI LICHID-A. MECANISMUL SI DESFASURAREA EXTRACTIEI LICHID-LICHIDLICHID

Procesul de extractie se bazeaza pe proprietatea pe care o au Procesul de extractie se bazeaza pe proprietatea pe care o au substantele cu concentratii diferite de a difuza una in alta cand substantele cu concentratii diferite de a difuza una in alta cand sunt puse in contact.sunt puse in contact.

In vederea separarii prin extractie a unui component dintr-un In vederea separarii prin extractie a unui component dintr-un amestec lichid omogen (continand doi sau mai multi componenti), amestec lichid omogen (continand doi sau mai multi componenti), se pune acest amestec in contact intens cu un dizolvant selectiv, se pune acest amestec in contact intens cu un dizolvant selectiv, insolubil sau solubil in amestecul initial, realizându-se astfel un insolubil sau solubil in amestecul initial, realizându-se astfel un sistem format din doua faze lichide, nemiscibilesistem format din doua faze lichide, nemiscibile..

Produsele extractiei poarta numele de Produsele extractiei poarta numele de ““extract”extract” (component solubil dizolvat in (component solubil dizolvat in solvent) si “solvent) si “rafinatrafinat” (restul de amestec initial, ” (restul de amestec initial, ramas dupa extractie); intotdeauna aceste ramas dupa extractie); intotdeauna aceste doua faze nou-formate sunt separabile pe doua faze nou-formate sunt separabile pe cale mecanica. Desfasurarea extractiei are cale mecanica. Desfasurarea extractiei are loc in 3 etape distincte:loc in 3 etape distincte:

punerea in contact cat mai intens a punerea in contact cat mai intens a amestecului initial cu solventulamestecului initial cu solventul (prin (prin amestecare energica);amestecare energica);

separarea fazelor nou-formatesepararea fazelor nou-formate (rafinatul si (rafinatul si extractul), prin sedimentare sau decantare;extractul), prin sedimentare sau decantare;

recuperarea solventului din rafinat si din recuperarea solventului din rafinat si din extract.extract.

Operatia se numeste Operatia se numeste extractie solid-lichidextractie solid-lichid sausau elutriere elutriere cand amestecul este solid si cand amestecul este solid si spalareaspalarea cand componentul solubil cand componentul solubil (componentul care se separa) este o (componentul care se separa) este o impuritate.impuritate.

Operatia se numeste Operatia se numeste extractie lichid-lichidextractie lichid-lichid sau extractie cu solventi selectivi sau sau extractie cu solventi selectivi sau rafinare cu solvent cand amestecul initial rafinare cu solvent cand amestecul initial este o solutie de doua sau mai multe lichide.este o solutie de doua sau mai multe lichide.

Cand amestecul de componenta este gazos, Cand amestecul de componenta este gazos, operatia de extractie este echivalenta cu: operatia de extractie este echivalenta cu: absorbtia, spalarea gazelor absorbtia, spalarea gazelor sau sau chemosorbtiachemosorbtia

APARATUL SOXHLET

Daca amestecul initial este solid, operatiunea este numita extractie solid-lichid. Cea mai utilizata metoda de extractie solid-lichid este extractia Soxhlet.

Metoda de extractie si aparatul au fost inventate in 1879 de catre germanul Franz Ritte von Soxhlet (1848-1926 originar din Brno)

Partile componenete ale unui extractor soxhlet sunt:Balon - numerotat cu 1in figura

Extractor - numerotat cu 2 in figura Refrigerent - numerotat cu 3 in figura

FIGURA. APARATUL SOXHLET

Mod de lucri:

Produsul din care se face extractia este uscat, maruntit, cantarit la balanta, apoi este introdus intr-un cartus filtrat.  Se introduce cartusul cu produsul de extras in extractor (2), fara a depasi inaltimea sifonului. Se monteaza refrigerentul (3), se porneste apa de racire si se intoduce solventul pe la partea superioara a refugiului printr-o palnie, pana cand nivelul lichidului din extractorul  depaseste putin inaltimea sifonului. Cartusul si sifonul se imbiba cu solvent. Se amorseaza sifonul astfel ca solventul sa patrunda in balonul de distilare (1). Prin incalzirea balonului solventul distila in refrigerent (traseul portocaliu). Condesul se scurge in extractor (traseul verde) peste produsul din cartus si extrage componenta solubila. Cand lichidul ajunde la nivelul sifonului se amorseaza din nou sifonul, trecand lichidul in balon de distilare (traseul verde).

O extractie dureaza in medie cam 5-6 ore; distilarea este reglata astfel incat sa aiba 10-12 sifonari pe ora. La terminarea extractiei se intrerupe incalzirea, de obicei inaintea unei sifonari, pentru recuperarea mai usoara a solventului si se continua racirea pentru condesarea vaporilor si racirea instalatiei.

Durata si eficacitatea extractiei depinde de: -natura si gradul de maruntire al produsului supus extractiei; - natura solventului ales; - viteza de circulatie ales a solventului; - temperatura de lucru; - gradul de umiditate al produsului. Solventii cei mai frecventi intrebuientati in operatiile de extractie sunt: Indiferent de natura amestecului supus extractiei, solventul trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii: 1) sa fie selectiv; 2) sa fie pur; 3) sa nu fie exploziv sau inflamabil; 4) sa aiba masa specifica mica; 5) sa aiba temperatura de fierbere cat mai scazuta ;

Extractia soid-lichid cu aparatul Soxhlet

In laborator se poate extrage uleiul din nuca sau din diferite seminte(dovleac,floarea soarelui)cu ajutorul tetraclorurii de carbon,determinandu-se masa produsului extras si cifra de aciditate a uleiului obtinut.

Lucrarea se executa in aparatul Soxhlet.

APLICATIILE EXTRACTIEIAPLICATIILE EXTRACTIEI

procedeul procedeul Edeleanu Edeleanu de separare a hidrocarburilor aromatice din benzine, prin extractie sub presiune si de separare a hidrocarburilor aromatice din benzine, prin extractie sub presiune si racire, cu dioxid de sulf lichid;racire, cu dioxid de sulf lichid;

separarea butadienei cu solutii apoase de acetat de cupru amoniacal;separarea butadienei cu solutii apoase de acetat de cupru amoniacal; separarea fenolului din gudronul de cocserie sau apele reziduale prin extractie cu benzen;separarea fenolului din gudronul de cocserie sau apele reziduale prin extractie cu benzen; prepararea antibioticelor, de exemplu obtinerea si concentrarea penicilinei, cu acetat de amil, cloroform prepararea antibioticelor, de exemplu obtinerea si concentrarea penicilinei, cu acetat de amil, cloroform

sau ciclohexanona;sau ciclohexanona; recuperarea, concentrarea si purificarea substantelor organice din solutii apoase; de exemplu, recuperarea, concentrarea si purificarea substantelor organice din solutii apoase; de exemplu,

concentrarea acidului acetic din apele porolignoase (cu 10% acid acetic) prin extractie cu acetat de etil sau concentrarea acidului acetic din apele porolignoase (cu 10% acid acetic) prin extractie cu acetat de etil sau eter izopropilic; eter izopropilic;

rafinarea uleiurilor minerare, cerurilor, uleiurilor vegetale;de exemplu, rafinarea uleiurilor minerale cu rafinarea uleiurilor minerare, cerurilor, uleiurilor vegetale;de exemplu, rafinarea uleiurilor minerale cu furfurol, fenol sau propan lichid si rafinarea uleiurilor vegetale cu propan lichid;furfurol, fenol sau propan lichid si rafinarea uleiurilor vegetale cu propan lichid;

indepartarea mercaptanilor din produse petrolierice cu solutie de soda caustica sau cu dioxid de sulf indepartarea mercaptanilor din produse petrolierice cu solutie de soda caustica sau cu dioxid de sulf lichid;lichid;

indepartarea mercaptanilor din produsele petroliere cu solutie de soda caustica sau ci dioxid de sulf lichid;indepartarea mercaptanilor din produsele petroliere cu solutie de soda caustica sau ci dioxid de sulf lichid; indepartarea componentelor antidetonanti din combustibilii lichizi, cu furfurol, dioxid de sulf lichid, anilina, indepartarea componentelor antidetonanti din combustibilii lichizi, cu furfurol, dioxid de sulf lichid, anilina,

acid acetic;acid acetic; tratarea uleiurilor vegetale pentru separarea componentilor sicativi (nesaturati) cu furfurol sau cu tratarea uleiurilor vegetale pentru separarea componentilor sicativi (nesaturati) cu furfurol sau cu

nitroetan;nitroetan; separarea unor fractiuni de acizi grasi cu propan lichd, furfurol sau metanol;separarea unor fractiuni de acizi grasi cu propan lichd, furfurol sau metanol; indepartarea cerurilor din uleiurile de ungere cu cetone sau cu propan lichid;indepartarea cerurilor din uleiurile de ungere cu cetone sau cu propan lichid; indepartarea inhibitorilor de polimerizare din butadiena si stiren cu solutie de hidroxid de sodiu;indepartarea inhibitorilor de polimerizare din butadiena si stiren cu solutie de hidroxid de sodiu; purificarea si decolorarea solutiilor concentrate de glicerina, cu xilen;purificarea si decolorarea solutiilor concentrate de glicerina, cu xilen; obtinerea si concentrarea vitaminelor prin extractie ci hidrocarburi sau cu hidrocarburi clorurate;obtinerea si concentrarea vitaminelor prin extractie ci hidrocarburi sau cu hidrocarburi clorurate; separarea unor saruri anorganice ;de exemplu saruri de uraniu;separarea unor saruri anorganice ;de exemplu saruri de uraniu; obtinerea zirconului, hafniului si niobiului.obtinerea zirconului, hafniului si niobiului.

Procedee generale de Procedee generale de extractieextractie

Dupa modelul de punere in contact a Dupa modelul de punere in contact a lichidelor, se deosebesc urmatoarele procedee lichidelor, se deosebesc urmatoarele procedee de extractie lichide extractie lichidd-lichid:-lichid:

extractia simpla, cu un singur contact;extractia simpla, cu un singur contact; extractia simpla, cu contact multiplu ;extractia simpla, cu contact multiplu ; extractia cu contact multiplu, in contracurent;extractia cu contact multiplu, in contracurent; extractia in contracurent, cu reflux;extractia in contracurent, cu reflux; extractia continua (diferentiala), in contracurentextractia continua (diferentiala), in contracurent

Schema extractiei simple cu un singur contact

Schema extractiei simple cu contact multiplu

Schema extractiei cu contact multiplu in contracurent

Schema extractiei in contracurent cu reflux

UTILAJE PENTRU EXTRACTIEUTILAJE PENTRU EXTRACTIE

In ritmul rapid in care s-au dezvoltat si s-au inmultit aplicatiile s-au inmultit si tipurile In ritmul rapid in care s-au dezvoltat si s-au inmultit aplicatiile s-au inmultit si tipurile extractoarelor.extractoarelor.Constructorii cauta sa realizeze extractoare care sa satisfaca in cat mai mare Constructorii cauta sa realizeze extractoare care sa satisfaca in cat mai mare masura urmatoarele deziderate:masura urmatoarele deziderate:

eficacitatea cat mai mare de separare (sa corespunda la un numar cat mai mare eficacitatea cat mai mare de separare (sa corespunda la un numar cat mai mare de unitati de extractie);de unitati de extractie);

productie specifica (pe metru cub) cat mai mare;productie specifica (pe metru cub) cat mai mare; consum cat mai mic de energie mecanica si termica (inclusiv caldura pentru consum cat mai mic de energie mecanica si termica (inclusiv caldura pentru

recuperarea solventului);recuperarea solventului); cost redus de investitie si exploatare;cost redus de investitie si exploatare; adaptabilitate la conditii variate de lucru (de exemplu, la variatia debitului)adaptabilitate la conditii variate de lucru (de exemplu, la variatia debitului) Multe dintre aceste deziderate sunt contradictorii si proiectanti trebuie sa Multe dintre aceste deziderate sunt contradictorii si proiectanti trebuie sa

gaseasca solutii cat mai apropiate de optimul economic, criteriul global de gaseasca solutii cat mai apropiate de optimul economic, criteriul global de apreciere a calitatilor unui aparat.apreciere a calitatilor unui aparat.Eficacitatea mare a extractelor se realizeaza prin:Eficacitatea mare a extractelor se realizeaza prin:

Intensificarea transferului de masa intr-o unitate de extractie.Intensificarea transferului de masa intr-o unitate de extractie. Repetarea de un numar mare de ori a acestei unitati.Repetarea de un numar mare de ori a acestei unitati.

Extractoare continue in Extractoare continue in contracurent se impart in contracurent se impart in cinci tipuri principale:cinci tipuri principale:

coloane cu pulverizarea coloane cu pulverizarea fazei disperse,fazei disperse,

coloane cu sicane sau coloane cu sicane sau talere,talere,

coloane cu umplutura,coloane cu umplutura, coloane cu elemente coloane cu elemente

rotative,rotative, coloane cu pulsatii.coloane cu pulsatii.

Extracţia cu grăsimi animaleExtracţia cu grăsimi animale

a.) Enfleurage, sau absorbţie la rece.b.) Maceratie, sau extracţie la cald.

Extracţia cu solvenţi organiciExtracţia cu solvenţi organiciExtracţie folosind un aparat de tip SoxhletExtracţie folosind un aparat de tip Soxhlet

Printre industriile in care protectia muncii cere o atentie deosebita, industria chimica ocupa un loc de frunte. Complexitatea proceselor de productie si natura materialelor care formeaza obietul fabricatiei implica deseori folosirea unor substante periculoase si toxice, care exercita o actiune daunatoare, uneori chiar asupra intregului personal din interprinderea respectiva. Astfel pericolul de incendiu sau de gazare este foarte frecvent in industria chimica. Deaceea studierea mijloacelor de prevenire si combaterea accidentelor este o obligatie a fiecarui inginer, tehnician si muncitor in industria chimica.Accidentele de munca pot fi grupate in urmatoarele caegorii:-accidente provocate de explozii, de incendii sau de unele necorespunzatoare utilizarii lor-accidente provocate de atmosfera de lucru viciata -accidente provocate de manipularea substantelor toxiceUltima categorie de accidente cuprinde cele mai numeroase si mai importante accidente de muca din industria chimica. Tratamentele nu vor fi indicate decat principal, deoarece ele variaza de la caz la caz si fac parte din domeniul medicinei.

EXPLOATAREA UTILAJELOR EXPLOATAREA UTILAJELOR PENTRU EXTRACTIEPENTRU EXTRACTIE

Toate aspectele legate de exploatarea si intretinerea utilajelor pentru extractie, in special Toate aspectele legate de exploatarea si intretinerea utilajelor pentru extractie, in special cele legate de supravegherea functionarii, sunt conditionate de caracteristicile procesului si de cele legate de supravegherea functionarii, sunt conditionate de caracteristicile procesului si de constructia utilajelor. Supravegherea competenta a functionarii impune urmarirea starii functionale a constructia utilajelor. Supravegherea competenta a functionarii impune urmarirea starii functionale a utilajului si a intregii intalatii si controlul permanent al parametrilor de lucru: nivelul la baza si la varful utilajului si a intregii intalatii si controlul permanent al parametrilor de lucru: nivelul la baza si la varful coloanei, cantitatile de lichide intrate si iesite din coloana, presiunile si temperaturile din coloana, coloanei, cantitatile de lichide intrate si iesite din coloana, presiunile si temperaturile din coloana, calitatea materialelor supuse prelucrarii.calitatea materialelor supuse prelucrarii.

Potrivit normelor departamentale de protectie a muncii si a normelor PSI, in instalatiile de extractie se Potrivit normelor departamentale de protectie a muncii si a normelor PSI, in instalatiile de extractie se aplica masuri speciale in acest sens si anume:aplica masuri speciale in acest sens si anume:

- in functionarea extractoarelor este obligatorie asigurarea etanseitatii,iar halele vor fi legate la - in functionarea extractoarelor este obligatorie asigurarea etanseitatii,iar halele vor fi legate la mediul exterior prin conductele de aerisire;mediul exterior prin conductele de aerisire;

- cand lichidele prelucrate sunt inflamabile, instalatia se echipeaza cu opritoare cu flacari;- cand lichidele prelucrate sunt inflamabile, instalatia se echipeaza cu opritoare cu flacari; - daca produsele prelucrate sunt toxice, personalul de deservire este obligatoriu echipat - daca produsele prelucrate sunt toxice, personalul de deservire este obligatoriu echipat

corespunzator, iar depozitarea solventilor si a extractelor se face in hale separate;corespunzator, iar depozitarea solventilor si a extractelor se face in hale separate; - operatiile de extractie-separare si purificare –ale substantelor cu toxicitate ridicata se desfasoara in - operatiile de extractie-separare si purificare –ale substantelor cu toxicitate ridicata se desfasoara in

incaperi separate, cu instalatii de ventilatie adecvate si cu aparate pentru avertizarea pericolului (gaz-incaperi separate, cu instalatii de ventilatie adecvate si cu aparate pentru avertizarea pericolului (gaz-analizoare echipate cu sisteme alarma si comanda exterioara);analizoare echipate cu sisteme alarma si comanda exterioara);

- sunt obligatorii masurile speciale de asigurare etanseitatii la instalatiile care prelucreaza substante - sunt obligatorii masurile speciale de asigurare etanseitatii la instalatiile care prelucreaza substante provenite din microorganisme.provenite din microorganisme.

Va multumesc pentru atentie!Va multumesc pentru atentie!