أولا: المقدمة
تُعد تقنية الفصل إحدى تقنيات الإنتاج الكيميائي الرئيسية الثلاث. لعملية الفصل تأثير كبير على جودة المنتج وكفاءته واستهلاكه وفائدته. جهاز التقطير قصير المسار ذو التحريك الميكانيكي TFE هو جهاز يُستخدم لإجراء الفصل من خلال تطاير المواد. يتميز هذا الجهاز بمعامل نقل حرارة مرتفع، ودرجة حرارة تبخر منخفضة، ووقت بقاء قصير للمادة، وكفاءة حرارية عالية، وكثافة تبخر عالية. يُستخدم على نطاق واسع في صناعات البتروكيماويات، والمواد الكيميائية الدقيقة، والمواد الكيميائية الزراعية، والأغذية، والأدوية، والهندسة الكيميائية الحيوية، لإجراء عمليات التبخر، والتركيز، وإزالة المذيبات، والتنقية، والفصل بالبخار، وإزالة الغازات، وإزالة الروائح، وغيرها.
التقطير قصير المسار هو مُبخّر جديد وفعال يُمكّن من تبخير الغشاء المتساقط في ظروف الفراغ، حيث يُشكّل الغشاء قسرًا بواسطة مُطبّق الغشاء الدوار، ويتميز بسرعة تدفق عالية، وكفاءة نقل حرارة عالية، وزمن إقامة قصير (حوالي 5-15 ثانية). كما يتميز بمعامل نقل حرارة عالٍ، وقوة تبخر عالية، وزمن تدفق قصير، ومرونة تشغيل عالية، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لتركيز المواد الحساسة للحرارة، والمواد عالية اللزوجة، والمواد سهلة التبلور والجزيئات، عن طريق التبخير، وإزالة الغازات، وإزالة المذيبات، والتقطير، وتنقية المواد. يتكون من أسطوانة واحدة أو أكثر مزودة بغلاف للتسخين، وأداة تطبيق غشاء تدور داخل الأسطوانة. يقوم مُطبّق الغشاء بكشط مواد التغذية باستمرار لتكوين غشاء سائل متجانس على سطح التسخين، ويدفعها للأسفل، وخلال ذلك تتبخر المكونات ذات درجات الغليان المنخفضة، وتُفرّغ بقاياها من قاع المُبخّر.
II. خصائص الأداء
•انخفاض ضغط الفراغ:
عند انتقال غاز المواد المتبخر من سطح التسخين إلى المكثف الخارجي، يوجد فرق ضغط معين. في المبخر النموذجي، يكون هذا الفرق في الضغط (Δp) مرتفعًا نسبيًا، وأحيانًا يكون غير مقبول. على النقيض من ذلك، تتميز آلة التقطير قصيرة المسار بمساحة غاز أكبر، يكاد يكون ضغطها مساويًا لضغط المكثف؛ وبالتالي، يكون هناك انخفاض ضغط طفيف، وقد تكون درجة الفراغ ≤1 باسكال.
• درجة حرارة التشغيل المنخفضة:
بفضل الخاصية المذكورة أعلاه، يُمكن إجراء عملية التبخير في درجة فراغ عالية. ومع زيادة درجة الفراغ، تنخفض درجة غليان المواد بسرعة. وبالتالي، يُمكن إجراء العملية في درجة حرارة أقل، وبالتالي يُقلل التحلل الحراري للمنتج.
• وقت تسخين قصير:
بفضل الهيكل الفريد لآلة التقطير ذات المسار القصير وآلية ضخّ جهاز وضع الغشاء، فإن زمن بقاء المواد في المبخر قصير؛ كما أن الاضطراب السريع للغشاء في مبخر التسخين يمنع المنتج من البقاء على سطحه. لذلك، فهو مناسب بشكل خاص لتبخير المواد الحساسة للحرارة.
• كثافة التبخر العالية:
يؤدي انخفاض درجة غليان المواد إلى زيادة فرق درجات الحرارة بين الوسائط المُسخّنة؛ وتعمل وظيفة مُطبّق الغشاء على تقليل سُمك الغشاء السائل في الحالة المضطربة، مما يُقلّل من مقاومته الحرارية. وفي الوقت نفسه، تُقلّل هذه العملية من تكتل المواد وتراكمها على سطح التسخين، ويصاحبها تبادل حراري جيد، مما يزيد من معامل انتقال الحرارة الكلي للمبخّر.
• مرونة تشغيلية كبيرة:
بفضل خصائصها الفريدة، فإن مبخر الفيلم الكاشط مناسب لمعالجة المواد الحساسة للحرارة والتي تتطلب تبخرًا سلسًا وثابتًا والمواد عالية اللزوجة التي تزداد لزوجتها بشكل كبير مع زيادة التركيز، حيث أن عملية التبخر الخاصة بها سلسة وثابتة.
كما أنها مناسبة لتبخير وتقطير المواد التي تحتوي على جزيئات أو في حالات التبلور والبلمرة والتلوث.
ثالثًا. مجالات التطبيق
يُستخدم مُبخِّر غشاء الكاشطة على نطاق واسع في مشاريع التبادل الحراري، حيث يُسهِّل التبادل الحراري للمواد الحساسة للحرارة (في وقت قصير)، ويُمكِّن من تقطير المنتجات المعقدة بوظائفه المتعددة.
تم استخدام مبخر الفيلم الكاشط للتركيز عن طريق التبخر، وإزالة المذيبات، والتجفيف بالبخار، والتفاعل، وإزالة الغازات، وإزالة الروائح (إزالة التهوية)، وما إلى ذلك في المجالات التالية، وقد حقق نتائج جيدة:
الطب الصيني التقليدي والطب الغربي: المضادات الحيوية، مشروب السكر، عشبة الرعد، القتاد وغيرها من الأعشاب، ميثيل إيميدازول، أمين النتريل المفرد وغيرها من المواد الوسيطة؛
الأغذية الصناعية الخفيفة: العصير، المرق، الأصباغ، الجواهر، العطور، الزيمين، حمض اللاكتيك، الزيلوز، سكر النشا، سوربات البوتاسيوم، الخ.
الزيوت والمواد الكيميائية اليومية: الليسيثين، VE، زيت كبد سمك القد، حمض الأوليك، الجلسرين، الأحماض الدهنية، زيت التشحيم المستهلك، بولي جليكوسيدات الألكيل، كبريتات إيثر الكحول، إلخ.
الراتنجات الاصطناعية: راتنجات البولي أميد، راتنجات الإيبوكسي، البارافورمالدهيد، PPS (إسترات سيباكات البولي بروبيلين)، PBT، إسترات أليل حمض الفورميك، إلخ.
الألياف الصناعية: PTA، DMT، ألياف الكربون، بولي تتراهيدروفيوران، بولي إيثر بوليولات، إلخ.
البتروكيماويات: TDI، MDI، ثلاثي ميثيل الهيدروكينون، ثلاثي ميثيلول البروبان، هيدروكسيد الصوديوم، الخ.
المبيدات البيولوجية: أسيتوكلور، ميتولاكلور، كلوربيريفوس، فوران فينول، كلوميزون، المبيدات الحشرية، مبيدات الأعشاب، مبيدات القراد، الخ.
مياه الصرف الصحي: مياه الصرف الصحي المالحة غير العضوية.
وقت النشر: ١٧ نوفمبر ٢٠٢٢
