Mavzu
Bug’lanish va distillash.Bug’lanish.Tabiiy aylanuvchi buglatgichlar. Plеnkali bug’latgichlar Moddiy balans. Issiqlik balansi. Isitish yuzasi. Temperaturaning yuqotilishi.
Reja
1 Bug‘lanish va distillash
2 Bug‘lanish
3 Tabiiy aylanuvchi bug‘latgichlar
Bug‘lanish bug‘latilgan eritmalardan erituvchilarni yo‘qotish sifatida belgilaishi mumkin, ammo qoidaga ko‘ra qaynatish yo‘li bilan eritmalarni aralashtirish cheklangan bo‘ladi. Kristallanish va quritish shuningdek suyuqliklarning bug‘lanishida foydalanishi mumkin, keyingi bo‘limlarda ko‘rib chiqiladi.
Farmatsevtika sanoatidagi bug‘lanish birinchi navbatda davriy jarayonlarda qaynatilgan suv va boshqa erituvchilar yordamida yo‘qotish bilan bog‘liq. Ayniqsa bunday jarayonlarni tartibga solishda qo‘llaniladigan tamoyillr suyuqlikning fizikaviy xususiyatlari va uning komponentlari termik barqarorligiga mos qaynatilgan suyuqlikdagi issiqlik uzatish tadqiqotlaridan olingan bo‘ladi.
Bug‘latgichda qaynatilgan suyuqlikdagi issiqlik uzatish
Bug‘latgichda suyuqlikni qaynatish uchun zarur bo‘lgan issiqlik odada qaynatiladigan muhitdan o‘tadi. Issiqlik oqimining yuqori darajasini ta’minlash uchun foydalaniladigan sifat usullarini muhokama qilish tenglikka asoslangan (3.9):
Bu erda Q – issiqlik oqimi tezligini aks ettiradi, U issiqlik uzatishning umumiy koeffitsienti bo‘ladi, A issiqlik uzatiladigan maydon va AT suyuqliklar harorati o‘rtasidagi farq.
Issiqlik uzatishning umumiy koeffitsienti issiqlik uzatishga to‘siq bo‘ladigan bir qator alohida koeffitsientlardan olinadi. SHunday qilib suyuqlikni isitish uchun koeffitsient suv bug‘lari yuqori bo‘lgan sharoittda doimiy gazlar va kondensatlar havo va suvni chiqarish yo‘li bilan yo‘qotiladi . Issiqlik almashinuvi sirti bo‘ylab oqim tezligi amalda qancha yuqori bo‘lsa shuncha bo‘lishi kerak. Agar to‘siqlar yupqa metall devordan iborat bo‘lsa issiqlik oqimining qarshiligi katta bo‘lmaydi. Ammo qarshilik ikkala tomonga tegishli kimyoviy shkala bo‘ylab oshishi mumkin. Ko‘pik to‘planishini oldini olish kerak. Oynali devor tizimning eng katta issiqlik qarshiligni ta’minlashi kerak. Qaynatiladigan suyuqlikning termik barqarorligi, suyuqlikning aylanishi uning yopishqoqligi sababli tez bo‘lishi kerak. Ikkala omil devor tomondagr mahsulotning yuqori koeffitsientlariga xos.
Yuqoridagi tenglikni tavsiflovchi boshqa omillar sirtiy issiqlik almashinuvi maydoni bo‘lib, yuu qancha katta bo‘lsa qaynatiladigan suyuqlik va isitish yuzasi o‘rtasidagi haroratlar shuncha farqli bo‘ladi. Issiqlik oqimining kritik nuqtasi oshmadi.
Eritma va suyuqliklarning fizikaviy xususiyatlari
Bir qator fizikaviy omillar bug‘lanishni o‘rganishda ahamiyatga ega. Qaynatilgan suyuqlik uchun bug‘latgich devori harorati o‘rtasidagi farq qaynash harorati, boshqariladigan tashqi bosim va eritmadagi eritilgan moddalar konsentratsiyasi bilan aniqlanadi. Qaynash harorati va eritilgan moddalar konsentratsiyasi qotishmaning yopishqoqligiga ta’sir ko‘rsatadi, bu issiqlik uzatishning koeffitsientiga ham aks etadi. Qaynash harorati shuningdek eritilgan komponentlarning eruvchanligi va konsentratsiya darajasini belgilaydi.
Qaynash harorati va eritilgan moddalar konsentratsiyasi o‘rtasidagi aloqa
Qachonki eritiladigan modda erituvchiga quyilganda bug‘ bosimi va qaynash harorati ko‘tariladi. Qaynash harorati eritiladigan modda konsentratsiyasi yuqori bo‘lganda ko‘tariladi, suyuqlik va qaynash harorati o‘rtasidagi farq tushadi. Qo‘shiladigan eritmalar uchun qaynash haroratining kutiladigan o‘sishi Raul qonuni bo‘yicha hisoblanishi mumkin. Bu jarayon konsentratsiya qilingan eritmalar yoki tarkibi noma’lum bo‘lgan eritmalarga qo‘llanilmaydi. Suli konsentratsiya qilingan eritma olish uchun Dyuring qonunidan foydalanish mumkin. Bu qoidaga ko‘ra mazkur eritmaning qaynash harorati bu bosimdagi suvning suvning qaynash haroratining chiziqli funksiyasi bo‘ladi. CHiziqlar to‘plami 10.1 rasmda ko‘rsatilganidek konsentratsiya diapazonin qoplashni talab qiladi.
Qaynash harorati va bu haroratdagi tashqi bosim nisbati mazkur tarkibdagi ichpqon eritmasini ko‘rsatadi. Istalgan haroratdagi sof erituvchilarning bug‘ bosimi qoidaga ko‘ra e’lon qilingan jadvallardan olinishi mumkin. Muqobil sifatida bug‘ bosimi ikkita haroratda bo‘lganda teskari mutloq haroratning bug‘ bosim logarifmidan foydalaniladi. Oraliq bosimda erituvchilarning qaynash harorati interpolyasiya yordamida topilishi mumkin. Agar eritilgan modda mavjud bo‘lsa Dyuring qoidasidan foydalanib tuzatish kiritilishi kerak. Bu miqdor bug‘latgichdagi haroratni aniq baholash imkonini beradi.
FIGURE 10.1 Duhring's chart for sodium chloride.
Tashqi bosimning kamayishi qaynash haroratini pasaytiradi va bug‘lanish tezligi oshadi. Yirik qurilmalardagi o‘rtacha vakuum bug‘latgich quvvatini oshirish uchun keng foydalaniladi. Termolabil moddalar qayta ishlanganda past bug‘ bosimi va past qaynash haroratini kiritish kerak.
Trubkadagi qaynash odatda bug‘latgichda foydalaniladi. Bunday sharoitda gidrostatik bosim lokal bosim oshishini yaratishi mumkin va tizimning bug‘ sig‘imi kamayadi.
Harorat va ertiladigan modda konsentratsiyasi yopishqoqligining nisbati
Eritmaning yopishqoqligi ertiladigan modda harorati va konsentratsiyasi o‘zgarganda u ham o‘zgaradi. Past yopishqoqlik issiqlik uzatishning yuqori koeffitsientiga xos bo‘lib, harorat oshishi bilan yopishqoqlikning kamayishi qaynashning yuqori haroratida kuzatiladi.
Umumiy holatda uchuvchan bo‘lmagan eritiladigan moddalarni qo‘shish istalgan haroratda eritmaning yopishqoqligini oshiradi. Eritmaning yopishqoqligi bug‘lanish ketish bilan ham o‘sadi. Bu ta’sirlar hali hisoblanmagan.
Agar ishchi harorat va konsentratsiyada eritmaning yopishqoqligi yuqori bo‘lsa, issiqlik uzatishning qanoatlantiruvchi koeffitsienti agar suyuqlik isitish yuzasi bo‘ylab harakatlanganda olish mumkin. Boshqa tizimlarda yopishqoq suyuqliklarning harakati og‘irlik kuchi ta’sirida sodir bo‘ladi.
Erituvchanlikka haroratning ta’siri
Eritma komponentlarining eruvchanligi haroratga bog‘liq bo‘ladi. Eruvchanlik harorat ko‘tarilishi bilan oshadi. SHuning uchun konsentratsiyaning katta darajasida qattiq moddalarni ajratmasdan yuqori haroratda olish mumkin. Eritmaning faol komponentlariga issiqlikning ta’siri
Eritma komponentlarining termik barqarorligi foydalanish uchun bug‘latgich turini belgilashi mumkin. Agar oddiy echim gidroliz materialdan iborat bo‘lsa va bug‘lanish vaqtidagi uning degradatsiya tezligi qolgan fraksiyalarga bog‘liq bo‘ladi:
(10.1)
Degradatsiyaga vaqt va haroratning ta’siri
Agar so‘nggisi qisqartirilgan bo‘lsa bug‘lanish haroratini degradatsiya qilishda foydalaniladigan fraksiyani ko‘paytirmasdan turib sezilarli ravishda oshirish mumkin. Bug‘lanish tezligiga haroratning tezligi vaqt va harorat sharoitlarini belgilashi mumkin.
Amaliyotda degradatsiya kinetikasi va bug‘lanish tezligi hamda haroratning nisbati qoidaga ko‘ra ma’lum emas. Bu mahsulotni aniqlash mezonlari rang, tam va hid bo‘lganda ayniqsa to‘g‘ri bo‘ladi. SHunday qilib tajribalar bug‘lanish jarayonining yaroqliligini aniqlash uchun zarurdir.
Davriy jarayonlarda issiqlikning o‘zaro faoliyat vaqti yaxshi o‘rganilgan . Bu shuningdek suyuqlik faqat bir marta isitkich orqali o‘tadigan uzluksiz jarayonlar uchun ham to‘g‘ri bo‘ladi. Suyuqlik isitkich orqali aylanadigan uzluksiz jarayonlarda o‘rtacha tayyor bo‘lish vaqti bug‘latgichning ichki hajmi bilan belgilanadi. Agar ideal aralashtirish bug‘latgichda sodir bo‘lsa F fraksiya blokda joylashgan bo‘ladi
(10.3)
Bu nisbat shuni ko‘rsatadiki masalan o‘rtacha bir soat vaqtda tayyor bo‘lsa ikki soat davomida 13.5 % faol moddalar va 4 soat mobaynida 2% faol moddalar tayyor bo‘ladi.
Bug‘lar
Bu quyidagicha tasniflanadi: tabiiy aylanishga ega bug‘latgich, majburiy aylanuvchi bug‘lantirigich va plenkali bug‘latgich.
Tabiiy aylanuvchi bug‘latgichlar
Kichik bug‘latgichlar oddiy kastyulka, isitiladigan qobiq va simdan iborat bo‘ladi. Qobiqda issiqlik tashuvchini qabul qilish idishda qaynash tartibini chaqiradi. Juda kichik bug‘latgichlar ochiq bo‘lib, bug‘ atmosferaga chiqariladi. Katta bug‘latgichlar yopiq bo‘ladi. Kichik tovalar samarali va oson tozalanadi, termolabil materiallarning vakuum bug‘lantirish uchun o‘rnatilgan bo‘ladi. Bu bug‘lanish qobiiyatini yaxshilaydi. Ammo tozalash qiyinroq bo‘ladi.
Quvurlarning isitish maydoni katta bo‘lganlari yirik hajmli bug‘latgichlarda foydalaniladi. Trubka ichida isitiladigan suyuqlikni gorizontal o‘rnatish aylanish yaxshi emasligi sababli cheklangan. Qoidaga ko‘ra quvur to‘plami vertikal o‘rnatiladi vakanal sifatida ma’lum.Vertikal joylashtirilgan quvurda suyuqliklar qaynaydi. Quvur uzunligi va suyuqlik darajasi shunday bo‘lishi kerakki, quvurda qaynash sodir bo‘lib, buh va suyuqliklar aralashmalari ko‘tarilishi kerak. Namunaviy bug‘latgich 10.3 rasmda ko‘rsatilgan. Quvurlar uzunligi 1.2 dan 1.8 m gacha va diametri 5.1 sm dan 7.6 sm gacha bo‘ladi Qaynayotgan suyuqlik va bug‘ning past zichligi quvurda yuqoriga ko‘tarilishiga xizmat qiladi. YUqorida keltirilgankanalda bug‘ va suyuqliklar alohida bo‘lib, suyuqlik quvur asosiga qaytadi. Rasmda ko‘rsatilganidek konsentrat chiqariladi. Bungacha suyuqlikning yopishqoqligi kam bo‘lib, yaxshi sirkulyasiya va yuqori issiqlik uzatish koeffitsientiga ega bo‘ladi.
Majburiy sirkulyasiyaga ega bug‘latgichlar yuqorida keltirilgan panoramali bug‘latgichlarga o‘xshash bo‘lib, faqatgina aralashtirgich qo‘shish yo‘li bilan farqlanadi.
Energetik aralashtirish qaynash koeffitsinetini oshiradi, u aralashtirgich turi va tezligiga bog‘liq bo‘ladi. Aralashtirgich isitilgan yuzadagi materiallar degradatsiyasining oldini olish uchun yopishqoq materiallarni bug‘lantirishda foydalaniladi. .
Ayrim yirik uzluksiz bloklar tabiiy sirkulyasiga ega bug‘latgichlarga o‘xshash bo‘ladi. Tabiiy aylanish natijasida vertikal quvurda qaynash induksiya qilinadi, isitish kamerasi oqimiga ega bo‘lgan qurilmada o‘qli ishchi gildirak bilan to‘ldirilgan bo‘lishi mumkin.Bu o‘zgartirish tortilgan qattiq zarralarga ega yopishqoq suyuqliklarda foydalaniladi Bunday birliklar bug‘langan kristallarda ham ishlatiladi .. Boshqa majburiy sirkulyasiga ega bug‘latgichlarda quvur to‘plami mohiyatiga ko‘ra oddiy issiqlik almashtirgich bo‘ladi.Qoidaga ko‘ra qarama-qarshi turvchi qalpoqcha quvurdagi qaynashni kamaytiradi . Isitish sodir bo‘lib, suyuqlik bug‘ va suyuqlik aralashmasiga o‘tishni boshlaydi.
Plenkali bug‘latgichlar
Qisqa quvurkanalda bug‘ va suyuqlikning bir jinsli aralashmasi yuqori qismga chiqarib tashlanadi. Agar turbka uzunligi ancha katta bo‘lsa tez harakatlanuvchi bug‘ yadrosi shakllanmaydi. Bu hodisa quvurda bir yo‘nalishda suyuqlik va gaz oqimi o‘tishi bosqichi bo‘lib, plenkali bug‘latgichlar foydalaniladi. Plenkaning girdobli harakati issiqlik uzatishning juda yuqori koeffitsientni beradi, ko‘piklar tezda bug‘ oqimiga aylanadi. Retsirkulyasiya qabul qilingan bo‘lib. Bug‘lanishning yuqori ko‘rsatkichlari bilan quvur uzunligi topiladi. Termolabil materiallar nisbatan yuqori haroratda konsentratsyai qilinadi. Plenkali bug‘latgichlar ko‘pigi yomon bo‘lgan materiallar uchun juda mos tushadi . Uning turli shakllari ishlab chiqilgan bo‘lib, ammo ularning barchasi ham mohiyatiga ko‘ra uzluksiz foydalanishga mo‘ljallanmagan, ularning quvvati bir soatda bir necha litr diapazonda bo‘ladi.
Arqonli bug‘latgich eng keng tarqalgan plenkali bug‘latgich bo‘lib, uzunligi 4.6 dan 9.1 m gacha bo‘lgan va diametri 2.5 sm dan 5.1 sm gacha bo‘lgan quvurlardan iborat. Bunday tuzilish 10.3 rasmda keltirilgan. Suyuq xomashyo trubkaning quyi qismiga keladi va qaynash boshlangunga qadar katta bo‘lmagan masofada yuqoriga oqadi. Issiqlikning uzatishning past koeffitsientini xarakterlaydigan mazku seksiya uzunligi qaynash haroratigacha issiqlik uzatish yo‘li bilan minimumga keltiriladi. Chirmashuvchi plenka bug‘latgichlar yopishqoq suyuqliklarni bug‘lantirish uchun mo‘ljallanmagan.
Plenkali bug‘latgichda suyuqlik isitiladigan quvurning yuqori qismiga uzatiladi.Bu gravitatsion harakat quvur bo‘ylab patsga oqadi, mazkur tuzilish o‘rtacha yopishqoq suyuqliklarni bug‘lantirish uchun juda mos tushadi . Bug‘ odatda pastga tushadi, suyuqlik aralashmalari va bug‘ ajratish uchun pastki qismdan chiqariladi . Suyuqliklarni teng taqsimlash iste’mol qilish vaqtida ta’minlangan bo‘lishi kerak.
Plenkali yuqoriga yo‘naltirilgan bug‘latgich plenka seksiyasida suyuqlikni konsentratsyai qiladi, keyinchalik paydo bo‘ladigan bug‘ va suyuqlik ikkinchi quvur seksiyasiga o‘tkaziladi. Plenkali seksiyadagi yaxshi tarqalish bug‘lanishda yopishqoqligi oshadigan suyuqliklar uchun mosligini tasdiqlaydi.
Mexanik bug‘latgichlarda yupqa plenka yopishqoqlikdan qat’iy nazar issiqlik uzatish bzasida saqlanadi. Odatda bunga trubkali rotor yordamida erishiladi. Mexanik aralashtirish juda yopishqoq yoki past issiqlik o‘tkazuvchanlikka ega materiallarni bug‘lantirish imkonini beradi. .
Bug‘latgichlarning samaradorligi
Farmatsevtika sanoatida ulardan samarali foydalanish muhim masala hisoblanib, kichik ko‘lamdagi operatsiyalar va mahsulotning yuqori qiymati isitish samaradorligini oshirishga qo‘shimcha kapital xarajatlarni oqlamaydi.Boshqa sohalarda isitishga xarajatlar issiqlikdan yanada samarali foydalanishga olib keladi. Bu bug‘ning issiqlik tarkibidan foydalanish hisobidan ta’minlanadi. Ikkita usul bug‘lantirishning ko‘p martali samarasi va bug‘ rekompressiyasi odatda foydalaniladi.
Ko‘p korpusli bug‘lantirishda bir bug‘latgichdan keladigan bug‘ isituvchi muhit sifatida ikkinchi bug‘latgichkanaliga o‘tadi. Bu birinchisiga qaraganda pastroq haroratda ishlashi kerak . Bu tamoyil vakuum ostida ishlaydigan bir qator bug‘latgichlarda keng tarqalgan.
Buh rekompressiyasidan foydalanadigan bug‘latgichda bug‘ mexanik nasos bilan siqiladi. Siqilgan bug‘ bug‘li qafasga qaytariladi
Bug‘ bug‘latgichdan minimal miqdordagi suyuqlik bilan chiqarilishi kerak. Bunda ikkita belgilovchi omil bo‘lib, suyuqlik sirtidagi bug‘ning tezligi va bug‘latgichdan chiqqandagi bug‘ning tezligidir. Katta bo‘lmagan doirada bug‘ning sirtiy tezligi past bo‘ladi, ammo ko‘lam oshishi bilan yuqori tezlikka erishiladi. Bundan tashqari ko‘pik shakllanishi mumkin.Sirtdagi yoki yuza yaqinidagi zarralarni boshqarish uchun turli qurimalardan foydalanish mumkin . Bug‘ning yuqori makoni qaynaydigan suyuqlik ostida ta’minlanadi. Pardevor kaplyani tutib turish uchun bug‘ bo‘shlig‘ida foydalanilishi mumkin.
Stoks qonuni shuni ko‘rsatadiki, bug‘ning ma’lum xususiyatlari og‘irlik kuchiga teskari bo‘lishi mumkin. Bug‘latgich korpusida istalgan suyuqlik qamrab olinmaydi. Atmosfera bosimida 17 m / sek gacha etish mumkin. Vakuum bug‘lanishda yanada yuqori tezlikdan foydalanish mumkin. Qamrab olingan suyuqlik yuqori bo‘lsa bug‘ odatda siklon separatorga o‘tadi. Bug‘ kondensatorga yo‘naltiriladi.
qaynatishsiz bug‘lantirish
Isitish vaqtida bug‘lanish suyuqlikning qaynash vaqtida boshlanadi. Bundan tashqari juda yopishqoq yoki ko‘pikli bo‘lgan suyuqliklar qaynashgacha etkazilmaydi. Bug‘ diffuziyasi quyidagi tenglik bilan ifodalanadi (4.5),:
NA vaqt birligidagi bug‘lanuvchi mol soni, R gaz doimiysi, T mutloq harorat, PAI suyuqlikning bug‘ bosimi, Pag partiale gaz oqimidagi bug‘ bosimi.
Haydash
Haydash o‘zida suyuq aralashmalarning bug‘langan qismlarga ajralish jarayonini o‘zida aks ettiradi. Bug‘ qaynagan suyuqlik aralashmasidan kelib chiqadi. Qoidaga ko‘ra yuqori uchuvchan komponentlarga suyuqlik ancha yuqori bo‘ladi. Haydash mana shu dalilga tayanadi. Ko‘p komponentli aralashmalar tektifikatsiya jarayonlarida keng tarqalgan, ishlarni tushunish ikki komponentli yoki binar aralashmalar bug‘ bosimi xususiyatlariga asoslangan. Suyuqliklar aralashmaydigan binar tizimlar birinchi navbatda muhokama qilinadi. Aralashgan suyuqliklar bo‘linishini muhokama qilish bo‘limning qolgan katta qismini qo‘shish shaklida amalga oshiriladi
Kam suyuqlikka ega binar aralashmalar: suv bug‘i bilan haydash
Agar binar aralashmaning ikkita komponenti qo‘shilmaydigan bo‘lsa aralashmaning bug‘ bosimi ikkala komponentnin bug‘ bosimlari yig‘indisi bo‘ladi. Bu xususiyat bug‘li distilyasiyada qo‘llaniladi. Bug‘ arzon va inert tashuvchilarni shakllantiradi. Jarayon tamoyillari boshqa aralashmaydigan tizimlarga qo‘llanilishi mumkin.
Agar suv aralashmalari yuqori qaynash haroratiga ega bo‘lsa, isitishda bug‘ bosimi oshadi va tashqi bosimga etadi. Amaliyotda bug‘lar suyuqlikda bug‘ tozalash yo‘li bilan olinadi, bu fazalar o‘rtasida uzviy aloqani beradi. Ikkita komponent umumiy bosimga ega bo‘lsa. Qaynash harorati alohida komponentning qaynash haroratiga qaraganda kam bo‘ladi. Nitrobenzol va suvda atmosfera bosimidagi qaynash harorati 372 K ni tashkil qiladi. Bu haroratda nitrobenzolni haydash 20 mm simob ustunida amalga oshiriladi.Bug‘li distilyasiya yuqori haroratdan foydalanmasdan suv bilan aralashmaydigan materiallarni haydash imkonini beradi . Ammo bunday materiallar uchuvchi komponentlardan ajratilishi kerak . Agar uchuvchi materiallar mavjud bo‘lsa ular distilyatda namoyon bo‘ladi.
Distilyat tarkibi quyidagicha hisoblanadi. Ikkita A va V komponent uchun umumiy bug‘ bosimi P, PA va PB juft komponentlar bug‘ bosimlari yig‘indisi bo‘ladi. MA va MV mos molekulyar massalar. Bug‘dan olingan distilyat WA + WB.
Distilyatdagi A foizi (10,6)
Distilyatdagi suv bilan aralashmaydigan organik suyuqliklar nisbati ulardan birinchisi yuqori molekulyar massa va yuqori bug‘ bosimiga ega bo‘lsa ko‘tariladi.
Vakuumda bug‘ bilan haydag materialning issiqlik qarshiligi 373 K ni ta’qiqlaganda foydalanish mumkin. Tashqi bosim uch fazali tizimdagi haroratni qayd qilmaydi, istalgan qulay miqdor tanlanishi mumkin.
Bug‘li distilyasiyadan foydalanishning asosiy usuli tozalash va yuqori haroratdagi suyuqliklar masalan anilin, nitrobenzol ajratish va yog‘ kislotalari hamda efir moyi olishdir. Mazkur usul shuningdek aldegid va keton kabi elementlarni yo‘qotish uchun ham foydalaniladi. Materialning anmsizlantirish suvli erituvchiga toluol kabi moddalarni qo‘shish bilan amalga oshiriladi va aralashmalarni haydash bug‘li distilyasiyaning shakli sanaladi. Erituvchi kondensatda ajratiladi va apparatga qaytariladi
| 
