مقدمه‌ای بر سانتریفیوژ دکانتر
وقتی نوبت به جداسازی مخلوط‌های جامد/مایع با محتوای جامد بالا می‌رسد، سانتریفیوژ دکانتر راه حل مناسبی است. این سانتریفیوژها به طور مداوم کار می‌کنند. ذرات جامد ریز توزیع شده توسط نیروهای گریز از مرکز قوی از سوسپانسیون جدا می‌شوند.
دکانترها در طیف گسترده‌ای از صنایع در سراسر جهان مفید هستند و به طور بهینه برای کاربردهای خاص سازگار هستند.
برای به دست آوردن نتایج بهینه، سانتریفیوژها باید به صورت سفارشی طراحی شوند تا متناسب با فرآیندهای جداسازی خاص باشند.
سانتریفیوژ دکانتر چیست؟
- سانتریفیوژ دکانتر نوعی سانتریفیوژ است که برای جداسازی جامدات از مایعات در مخلوط استفاده می‌شود و یک فرآیند پیوسته است که از نیروی گریز از مرکز برای جداسازی دو جزء استفاده می‌کند.
- مخلوط وارد سانتریفیوژ می‌شود و مواد جامد توسط نیروی گریز از مرکز (ایجاد شده در اثر چرخش سانتریفیوژ) از مایعات جدا می‌شوند.
- جامدات و مایعات جدا شده سپس از طریق خروجی‌های جداگانه از سانتریفیوژ خارج می‌شوند.
- دکانتر سانتریفیوژها در طیف وسیعی از صنایع از جمله صنایع شیمیایی، دارویی، فرآوری مواد غذایی و مهندسی محیط زیست استفاده می‌شوند.
- آنها به ویژه برای جداسازی جامداتی که خیلی ریز یا متراکم هستند و نمی توانند به طور موثر با روش‌های دیگر مانند ته نشینی یا فیلتراسیون جدا شوند مفید هستند.
- برای جداسازی امولسیون‌ها استفاده می‌شوند.
- به دلیل راندمان بالا، نیاز کم به نگهداری و توانایی پردازش حجم زیادی از مواد، شناخته شده‌اند.
اصول کار سانتریفیوژ دکانتر
سانتریفیوژ دکانتر بر اساس جداسازی در غوطه‌وری عمل می‌کند. یک جزء با چگالی بیشتر به طور طبیعی ته‌نشین می‌شود، در حالی که یک جزء با چگالی کمتر در بالای مخلوط شناور میماند.
چرخش مداوم، سرعت ته‌نشین شدن در دکانتر را افزایش می‌دهد و نیروی g قابل مقایسه با 1000 تا 4000 ایجاد می‌کند که به شدت دوره ته‌نشینی اجزا را کاهش می‌دهد، به طوری که مخلوط‌هایی که قبلا ساعت‌های زیادی برای ته‌نشین شدن نیاز داشتند، اکنون می‌توانند در عرض چند ثانیه با استفاده از سانتریفیوژ دکانتر ته‌نشین شوند. این روش جداسازی نتایج سریعتر و قابل کنترل‌تری ایجاد می‌کند.
دکانتر یک مخزن رسوبی است که حول محوری پیچیده شده است. ذرات جامد که سنگین‌تر از مایع هستند بر اثر نیروی گرانش به سمت پایین مخزن ته‌نشینی حرکت می‌کنند و رسوبی (فاز جامد) در قسمت پایین تشکیل می‌دهند. فاز جامد و مایع سانتریفیوژ با شتاب گریز از مرکز از هم جدا می‌شوند.
ذرات جامد که چگالی بالاتری دارند و از این رو سنگین‌تر از مایع هستند، به دلیل نیروی گریز از مرکز به سمت بیرون حرکت می‌کنند. رسوب تشکیل می‌شود. جداسازی ذرات جامد از مایع در سانتریفیوژ سریعتر و کارآمدتر است زیرا نیروهای گریز از مرکز تقریباً G3000 به جای G1 در میدان گرانشی اعمال می‌شود.
جداسازی در دکانتر سه فاز
با استفاده از یک سانتریفیوژ 3 فاز، جداسازی سه مرحله‌ای در یک دوره امکان پذیر است. به عنوان مثال، روغن و آب که به دلیل چگالی متفاوت نمی‌توانند با هم ترکیب شوند، از فاز جامد جدا می‌شوند. بین لایه روغن و لایه جامد، آب در قسمت وسط جمع می‌شود. بنابراین، این دو مایع را می‌توان پس از جدا شدن از دکانتر بیرون کشید مانند جداسازی 2 فازی، جامدات از طریق اسکرول به سوراخ‌های تخلیه منتقل می‌شوند.
کاربردهای معمول جداسازی سه فازی شامل ساخت روغن‌های خوراکی مانند روغن زیتون، پردازش روغن و ایجاد بیودیزل و غیره است.
قطعات دکانتر سانتریفیوژ
چندین بخش اساسی در سانتریفیوژ دکانتر وجود دارد که با هم کار می‌کنند تا جامدات را از مایعات جدا کنند. این قسمت‌ها عبارتند از:
- محفظه اصلی: جزء اصلی سانتریفیوژ است و ظرف استوانه‌ای است که بر روی یک محور افقی می چرخد. مخلوطی که قرار است جدا شود از طریق لوله وارد محفظه اصلی می‌شود و جامدات و مایعات جدا شده از طریق خروجی‌های جداگانه تخلیه می‌شوند.
- اسکرول: پیچی مارپیچ است که در داخل محفظه اصلی نصب می‌شود. توسط یک موتور هدایت می‌شود و با سرعت کمی کمتر از محفظه اصلی میچرخد. اسکرول جامدات را به سمت دیواره بیرونی محفظه اصلی میرساند، جایی که با نیروی گریز از مرکز از مایعات جدا می‌شوند.
- درگاه تخلیه جامدات: این یک خروجی است که در دیواره بیرونی محفظه اصلی قرار دارد که برای تخلیه جامدات جدا شده استفاده می‌شود.
- پورت تخلیه مایعات: یک خروجی است که در قسمت کف محفظه اصلی قرار دارد که برای تخلیه مایعات جدا شده استفاده می‌شود.
- سیستم درایو: شامل موتور و سایر اجزایی است که برای راندن محفظه اصلی و اسکرول استفاده می‌شود.
- سیستم کنترل: شامل سنسورها و سایر اجزایی است که برای نظارت و کنترل عملکرد سانتریفیوژ استفاده می‌شود.
- روکش دستگاه و ساختار پشتیبانی: شامل قاب و سایر اجزای ساختاری است که محفظه اصلی و سایر قسمت‌های سانتریفیوژ را حفاظت می‌کند.
- لوله ورودی: لوله‌ای است که برای وارد کردن مخلوط به محفظه اصلی سانتریفیوژ استفاده می‌شود.
- پمپ: پمپی است که برای وارد کردن مخلوط به لوله ورودی با سرعت ثابت استفاده می‌شود.
- سیستم کنترل: شامل سنسورها و سایر اجزایی است که برای نظارت و کنترل جریان مخلوط به داخل سانتریفیوژ استفاده می‌شود.
سانتریفیوژ دکانتر چگونه کار می‌کند؟
- مخلوط از طریق لوله ورودی به داخل سانتریفیوژ و روی کانوایر وارد می‌شود.
- کانوایر با استفاده از یک محفظه داخلی، مخلوط را از طریق نازل به داخل محفظه اصلی منتقل می‌کند.
- محفظه اصلی با سرعت بالا میچرخد تا نیروهای گریز از مرکز را القا کند.
- چرخش با سرعت بالا، مواد جامد را در عرض چند ثانیه از مایع جدا می‌کند.
- کانوایر مواد جامد را به سمت بالا می رساند، جایی که از طریق نازل تخلیه می‌شود.
- مواد جامد حذف شده، مایع خالص شده از یک پورت جداگانه آزاد می‌شود. توانایی تصفیه یک مایع، سانتریفیوژهای دکانتر را برای تاسیسات تصفیه ایده‌آل می‌کند. با این حال، صنایع مختلفی وجود دارند که چنین سانتریفیوژهایی در آنها نقش مهمی ایفا می‌کنند. سانتریفیوژها نیازی به پایه ندارند. کارایی آنها باعث صرفه جویی در زمان و مواد می‌شود و یک جزء ضروری برای بسیاری از صنایع است.
ویژگی‌های فرآیند سانتریفیوژ دکانتر
چندین ویژگی در فرآیند سانتریفیوژ دکانتر وجود دارد که آن را به روشی موثر برای جداسازی جامدات از مایعات تبدیل می‌کند. این ویژگی‌ها عبارتند از:
- عملکرد مداوم: سانتریفیوژها می‌توانند به طور مداوم کار کنند و اجازه می‌دهند که جریان مداوم، مواد را پردازش کند که باعث می‌شود برای کاربردهای با حجم بالا مناسب باشند.
- راندمان جداسازی بالا: سانتریفیوژ قادر به جداسازی جامدات و مایعات با درجه بازدهی بالا است که آن را به روشی مؤثر برای جداسازی جامدات ریز یا متراکم تبدیل می‌کند که جداسازی آنها با روش‌های دیگر دشوار است.
- پارامترهای جداسازی قابل تنظیم: پارامترهای جداسازی دکانتر سانتریفیوژها مانند سرعت و زاویه محفظه و اسکرول را می‌توان برای بهینه سازی فرآیند جداسازی برای انواع مختلف مواد تنظیم کرد.
- نیاز کم به نگهداری: سانتریفیوژ به تعمیر و نگهداری نسبتاً کمی نیاز دارد که آن را به انتخابی مقرون به صرفه برای بسیاری از کاربردها تبدیل می‌کند.
- تطبیق پذیری: از سانتریفیوژها می‌توان برای جداسازی طیف وسیعی از مواد، از جمله مایعات، سوسپانسیون و امولسیون‌های مختلف استفاده کرد.
- بهره‌وری انرژی: سانتریفیوژها عموماً نسبت به سایر روش‌های جداسازی مانند فیلتراسیون، بازده انرژی بیشتری دارند، زیرا برای کارکردن به انرژی کمتری نیاز دارند.
- طراحی فشرده: سانتریفیوژها می‌توانند به راحتی در سیستم‌ها ادغام شوند.
پارامترها و عوامل موثر بر جداسازی
-
ورودی، توان عملیاتی و زمان
محیط مورد پردازش را می‌توان از طریق ورودی به مرکز محفظه، جایی که دستگاه شتاب می‌گیرد، وارد کرد. زمان انجام، تحت تأثیر توان عملیاتی خواهد بود.
-
شتاب
در محفظه دکانتر، محیط جداکننده به حداکثر سرعت خود می‌رسد و مواد جامد را در دایره داخلی محفظه جای می‌دهد. محفظه با شکل استوانه‌ای یا مخروطی آن مشخص می‌شود.
-
سرعت دیفرانسیل
مکانیزم چرخ دنده در سانتریفیوژهای دکانتر صنعتی، نوعی اختلاف سرعت بین محفظه دکانتر و اسکرول ایجاد می‌کند. سرعت دیفرانسیل، مقدار مواد جامد خروجی را تعیین می‌کند.
-
پر کننده حجمی / دیسک‌های سرریز
در سانتریفیوژ دکانتر، مایع به انتهای استوانه‌ای محفظه جریان می‌یابد، جایی که از سوراخ‌های درپوش خارج می‌شود. این دیافراگم‌ها حاوی دیسک‌های سرریز دقیق و قابل تنظیم هستند. دیسک‌های سرریز حجم پر شدن محفظه را تعیین می‌کنند.
کاربردهای سانتریفیوژ دکانتر
سانتریفیوژ دکانتر در طیف گسترده‌ای از صنایع استفاده می‌شوند، از جمله:
- صنایع شیمیایی: از دکانتر سانتریفیوژها برای جداسازی محصولات شیمیایی و فرآورده‌های جانبی مانند اسید و قلیا و حلال‌ها استفاده می‌شود. آنها همچنین برای تصفیه محصولات شیمیایی مانند پلیمر و رزین‌ها استفاده می‌شوند.
- صنعت داروسازی: از دکانتر سانتریفیوژها برای جداسازی محصولات دارویی و فرآورده‌های جانبی استفاده می‌شود. آنها همچنین برای تصفیه محصولات دارویی مانند پروتئین‌ها و آنزیم‌ها استفاده می‌شوند.
- صنایع تبدیلی مواد غذایی: دکانتر سانتریفیوژها برای جداسازی محصولات غذایی و فرآورده‌های جانبی مانند شیر، آب میوه و پوره میوه استفاده می‌شوند. همچنین برای تصفیه محصولات غذایی مانند پنیر و ماست استفاده می‌شود.
- مهندسی محیط زیست: از دکانتر سانتریفیوژها برای تصفیه لجن و سایر مواد زائد در تصفیه خانه‌های فاضلاب استفاده می‌شود. آنها همچنین برای جداسازی فاز روغن و آب در عملیات پاکسازی نفت استفاده می‌شوند.
- صنعت نفت و گاز: از دکانتر سانتریفیوژها برای جداسازی نفت، آب و مواد جامد در عملیات حفاری و تولید استفاده می‌شود. آنها همچنین برای تصفیه نفت خام و سایر فرآورده‌های نفتی استفاده می‌شوند.
- معدن و صنعت فرآوری مواد معدنی: از دکانتر سانتریفیوژها برای جداسازی مواد معدنی و سایر جامدات از آب و سایر مایعات در عملیات فرآوری و استخراج سنگ معدن استفاده می‌شود.
- صنعت تولید برق: از دکانتر سانتریفیوژها برای آبگیری زغال سنگ و سایر انواع سوختها در عملیات تولید برق استفاده می‌شود.
- صنعت خمیر و کاغذ: از دکانتر سانتریفیوژها برای آبگیری خمیر کاغذ در کارخانه‌های کاغذسازی استفاده می‌شود.
- سایر صنایع: از دکانتر سانتریفیوژها در صنایع دیگری مانند خودروسازی، هوانوردی و هوافضا نیز برای جداسازی و خالص سازی انواع مواد استفاده می‌شود.
مزایای سانتریفیوژ دکانتر
- سانتریفیوژ دکانتر ظاهری مرتب و حداقل مشکلات را دارند.
- دستگاه نه تنها برای نصب و راه اندازی و خاموش شدن سریع است، بلکه در مقایسه با سایر روش‌ها به محفظه عملیات کمی نیز نیاز دارد.
- سانتریفیوژ قابلیت تنظیم دارد. علاوه بر این، سیستم را می‌توان با منحنی‌های طراحی متعدد، برای پیش‌بینی نوع نمونه از قبل برنامه‌ریزی کرد، اما روش‌های دیگر نمی‌توانند نوع تسمه را برای سازگاری با انواع نمونه تنظیم کنند. سازگاری دستگاه را قادر می‌سازد تا چندین فعالیت مختلف را انجام دهد.
- ظرفیت خروجی ماشین بیشتر است.
- مقدار مورد نیاز از نمونه را کاهش می‌دهد.
- بهینه‌سازی و کارکرد این ابزار ساده است.
- در مقایسه با سایر فرآیندها، هزینه کار کمتری دارد زیرا به حداقل تعمیر و نگهداری ثابت و توجه اپراتور نیاز دارد.
- در مقایسه با فرآیندهای دیگر، سانتریفیوژ دکانتر انعطاف‌پذیری فرآیند و عملکرد برتر را ارائه می‌دهد.
معایب سانتریفیوژ دکانتر
- سانتریفیوژ دکانتر قادر به جداسازی مواد بیولوژیکی مانند سلول‌ها و ویروس‌ها با تغییرات چگالی بسیار جزئی، نیست.
- دستگاه بسیار پر سر و صدا و لرزشی است.
- با توجه به G-forces بالای دستگاه، مصرف انرژی آن قابل توجه است.
- سانتریفیوژ دکانتر هزینه تجهیزات قابل توجهی دارد.
تفاوت بین سانتریفیوژ و دکانتر چیست؟
سانتریفیوژ ماشینی است که از نیروی گریز از مرکز برای جداسازی جامدات از مایعات یا جداسازی اجزای یک مخلوط بر اساس چگالی آنها استفاده می‌کند. سانتریفیوژ دکانتر نوعی سانتریفیوژ است که به طور خاص برای جداسازی جامدات از مایعات در یک فرآیند پیوسته طراحی شده است.
چندین تفاوت اساسی بین سانتریفیوژ عمومی و سانتریفیوژ دکانتر وجود دارد:
- عملکرد مداوم: دکانتر سانتریفیوژها برای عملکرد مداوم طراحی شده‌اند، به این معنی که می‌توانند جریان مداوم مواد را پردازش کنند.
- اسکرول: دکانتر سانتریفیوژها دارای یک پیچ هستند که مارپیچ است و در داخل محفظه نصب می‌شود که با سرعت کمی کمتر از محفظه می چرخد. جامدات به سمت دیواره بیرونی می‌رسند، جایی که با نیروی گریز از مرکز از مایعات جدا می‌شوند که این کار توسط اسکرول انجام می‌شود. انواع دیگر سانتریفیوژها ممکن است اسکرول نداشته یا نوع دیگری از سیستم را داشته باشند.
- تخلیه جامدات: دکانتر سانتریفیوژها دارای پورت تخلیه جامدات هستند که در دیواره بیرونی قرار دارد و برای تخلیه جامدات جدا شده، استفاده می‌شود. انواع دیگر سانتریفیوژها ممکن است روش متفاوتی برای تخلیه جامدات داشته باشند.
- کاربردها: دکانتر سانتریفیوژها عمدتاً برای جداسازی جامدات از مایعات استفاده می‌شوند، در حالی که انواع دیگر سانتریفیوژها ممکن است برای طیف وسیع‌تری از کاربردها مانند جداسازی اجزای یک مخلوط بر اساس چگالی آنها یا تصفیه مایعات استفاده شوند.
به طور کلی، سانتریفیوژ دکانتر یک نوع تخصصی از سانتریفیوژ هستند که به طور خاص برای جداسازی جامدات از مایعات در یک فرآیند پیوسته طراحی شده‌اند. انواع دیگر سانتریفیوژها ممکن است ویژگی‌های طراحی متفاوتی داشته باشند و برای اهداف متفاوتی استفاده شوند.
سوالات متداول
سانتریفیوژ دکانتر در چه مواردی استفاده می‌شود؟
دستگاهی است که برای جداسازی جامدات از مایعات در مخلوط استفاده می‌شود و یک فرآیند پیوسته است که از نیروی گریز از مرکز برای جداسازی دو جزء استفاده می‌کند. سانتریفیوژهای دکانتر در طیف وسیعی از صنایع و کاربردها از جمله صنایع شیمیایی، دارویی، فرآوری مواد غذایی، مهندسی محیط زیست، نفت و گاز، استخراج معادن و فرآوری مواد معدنی، تولید برق و خمیر و کاغذ استفاده می‌شوند.
کاربردهای سانتریفیوژ دکانتر عبارتند از:
- جداسازی مواد شیمیایی مانند اسید، قلیا و حلال‌ها در صنایع شیمیایی
- جداسازی محصولات دارویی مانند داروها و مواد جانبی در صنعت داروسازی
- جداسازی محصولات غذایی مانند شیر و آب میوه در صنایع تبدیلی مواد غذایی
- تصفیه لجن در تصفیه خانه‌های فاضلاب در صنعت مهندسی محیط زیست
- جداسازی نفت، آب و مواد جامد در عملیات حفاری و تولید در صنعت نفت و گاز
- جداسازی مواد معدنی و سایر جامدات از آب و سایر مایعات در عملیات فرآوری و استخراج سنگ معدن در صنایع معدنی و فرآوری مواد معدنی
- آبگیری زغال سنگ و سایر سوختها در عملیات تولید برق
- آبگیری خمیر کاغذ در کارخانه‌های کاغذسازی در صنعت خمیر و کاغذ
آیا دکانتر همان سانتریفیوژ است؟
بله، دکانتر نوعی سانتریفیوژ است. سانتریفیوژ دستگاهی است که از نیروی گریز از مرکز برای جداسازی جامدات از مایعات یا جداسازی اجزای یک مخلوط بر اساس چگالی آنها استفاده می‌کند. دکانتر یک نوع تخصصی از سانتریفیوژ است که به طور خاص برای جداسازی جامدات از مایعات در یک فرآیند مداوم طراحی شده است.
سانتریفیوژهای دکانتر با عملکرد مداومشان، وجود اسکرول (پیچ مارپیچی که با سرعت کمی کمتر از محفظه میچرخد و مواد جامد را به سمت دیواره بیرونی میرساند) و پورت تخلیه جامد که در قسمت بیرونی قرار دارد مشخص می‌شوند. دیوار محفظه آنها در طیف گسترده‌ای از صنایع و کاربردها، از جمله شیمیایی، دارویی، فرآوری مواد غذایی، مهندسی محیط زیست، نفت و گاز، معدن و فرآوری مواد معدنی، تولید برق و خمیر و کاغذ استفاده می‌شوند.
چرا به آن دکانتر می‌گویند؟
کلمه “دکانتر” به ظرفی با پایه پهن و گردنی باریک اشاره دارد که معمولاً برای نگهداری و سرو شراب استفاده می‌شود. در مورد سانتریفیوژ دکانتر، اصطلاح “دکانتر” به شکل محفظه اشاره دارد که شبیه به یک کانتر شراب است. محفظه دکانتر ظرفی استوانه‌ای شکل با پایه پهن و گردنی باریک است و روی محور افقی میچرخد.
استفاده از اصطلاح “دکانتر” در رابطه با سانتریفیوژ ممکن است از این واقعیت ناشی شده باشد که سانتریفیوژهای دکانتر اغلب برای جداسازی مایعات با چگالی‌های مختلف مانند شراب و رسوب استفاده می‌شوند. در این مورد، محفظه سانتریفیوژ از نظر شکلی شبیه به ظرف شراب است و برای جدا کردن مایع شفاف (شراب) از رسوبات (مواد شیرین) در انتهای دکانتر استفاده می‌شود.
همچنین بخوانید:
مترجم: معصومه قریبی ششده
