COLEGIU TEHNIC”PETRU RARES”

1. COLEGIU TEHNIC”PETRU RARES” EXTRACŢIA – Principiul metodei. Utilaje pentru extracţie. RADU CRISTINA CLASA XII C

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

3. EXTRACTIAPRINCIPIUL METODEI Extractia reprezintă procesul de separare totala sau partiala a unui amestec de substante,care au solubilitati diferite, in acelasi dizolvant sau in dizolvanti diferiti. A. MECANISMUL SI DESFASURAREA EXTRACTIEI LICHID-LICHID • Procesul de extractie se bazeaza pe proprietatea pe care o au substantele cu concentratii diferite de a difuza una in alta cand sunt puse in contact. • In vederea separarii prin extractie a unui component dintr-un amestec lichid omogen (continand doi sau mai multi componenti), se pune acest amestec in contact intens cu un dizolvant selectiv, insolubil sau solubil in amestecul initial, realizându-se astfel un sistem format din doua faze lichide, nemiscibile.

4. Produsele extractiei poarta numele de “extract” (component solubil dizolvat in solvent) si “rafinat” (restul de amestec initial, ramas dupa extractie); intotdeauna aceste doua faze nou-formate sunt separabile pe cale mecanica. Desfasurarea extractiei are loc in 3 etape distincte: • punerea in contact cat mai intens a amestecului initial cu solventul(prin amestecare energica); • separarea fazelor nou-formate (rafinatul si extractul), prin sedimentare sau decantare; • recuperarea solventului din rafinat si din extract.

5. Operatia se numeste extractie solid-lichidsau elutriere cand amestecul este solid si spalarea cand componentul solubil (componentul care se separa) este o impuritate. • Operatia se numeste extractie lichid-lichid sau extractie cu solventi selectivi sau rafinare cu solvent cand amestecul initial este o solutie de doua sau mai multe lichide. • Cand amestecul de componenta este gazos, operatia de extractie este echivalenta cu: absorbtia, spalarea gazelor sau chemosorbtia

6. 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

7. FIGURA. APARATUL SOXHLET

8. 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 ;

9. 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.

10. APLICATIILE EXTRACTIEI • procedeul Edeleanu de separare a hidrocarburilor aromatice din benzine, prin extractie sub presiune si racire, cu dioxid de sulf lichid; • separarea butadienei cu solutii apoase de acetat de cupru amoniacal; • 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 sau ciclohexanona; • 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 eter izopropilic; • rafinarea uleiurilor minerare, cerurilor, uleiurilor vegetale;de exemplu, rafinarea uleiurilor minerale cu 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 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, acid acetic; • tratarea uleiurilor vegetale pentru separarea componentilor sicativi (nesaturati) cu furfurol sau cu nitroetan; • 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 inhibitorilor de polimerizare din butadiena si stiren cu solutie de hidroxid de sodiu; • purificarea si decolorarea solutiilor concentrate de glicerina, cu xilen; • obtinerea si concentrarea vitaminelor prin extractie ci hidrocarburi sau cu hidrocarburi clorurate; • separarea unor saruri anorganice ;de exemplu saruri de uraniu; • obtinerea zirconului, hafniului si niobiului.

11. Procedee generale de extractie • Dupa modelul de punere in contact a lichidelor, se deosebesc urmatoarele procedee de extractie lichid-lichid: • extractia simpla, cu un singur contact; • extractia simpla, cu contact multiplu ; • extractia cu contact multiplu, in contracurent; • extractia in contracurent, cu reflux; • extractia continua (diferentiala), in contracurent

12. Schema extractiei cu contact multiplu in contracurent Schema extractiei simple cu un singur contact Schema extractiei in contracurent cu reflux Schema extractiei simple cu contact multiplu

13. UTILAJE PENTRU EXTRACTIE In ritmul rapid in care s-au dezvoltat si s-au inmultit aplicatiile s-au inmultit si tipurile extractoarelor. Constructorii cauta sa realizeze extractoare care sa satisfaca in cat mai mare masura urmatoarele deziderate: • eficacitatea cat mai mare de separare (sa corespunda la un numar cat mai mare de unitati de extractie); • productie specifica (pe metru cub) cat mai mare; • consum cat mai mic de energie mecanica si termica (inclusiv caldura pentru recuperarea solventului); • cost redus de investitie si exploatare; • adaptabilitate la conditii variate de lucru (de exemplu, la variatia debitului) Multe dintre aceste deziderate sunt contradictorii si proiectanti trebuie sa gaseasca solutii cat mai apropiate de optimul economic, criteriul global de apreciere a calitatilor unui aparat. Eficacitatea mare a extractelor se realizeaza prin: • Intensificarea transferului de masa intr-o unitate de extractie. • Repetarea de un numar mare de ori a acestei unitati.

15. Extractoare continue in contracurent se impart in cinci tipuri principale: coloane cu pulverizarea fazei disperse, coloane cu sicane sau talere, coloane cu umplutura, coloane cu elemente rotative, coloane cu pulsatii.

17. Extracţia cu grăsimi animale a.) Enfleurage, sau absorbţie la rece. b.) Maceratie, sau extracţie la cald. Extracţia cu solvenţi organici Extracţie folosind un aparat de tip Soxhlet Extractia

18. Norme de protectie a muncii 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 toxice Ultima 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.

19. EXPLOATAREA UTILAJELOR PENTRU EXTRACTIE • Toate aspectele legate de exploatarea si intretinerea utilajelor pentru extractie, in special cele legate de supravegherea functionarii, sunt conditionate de caracteristicile procesului si de 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 coloanei, cantitatile de lichide intrate si iesite din coloana, presiunile si temperaturile din coloana, calitatea materialelor supuse prelucrarii. • Potrivit normelor departamentale de protectie a muncii si a normelor PSI, in instalatiile de extractie se aplica masuri speciale in acest sens si anume: • - in functionarea extractoarelor este obligatorie asigurarea etanseitatii,iar halele vor fi legate la mediul exterior prin conductele de aerisire; • - cand lichidele prelucrate sunt inflamabile, instalatia se echipeaza cu opritoare cu flacari; • - daca produsele prelucrate sunt toxice, personalul de deservire este obligatoriu echipat 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 incaperi separate, cu instalatii de ventilatie adecvate si cu aparate pentru avertizarea pericolului (gaz-analizoare echipate cu sisteme alarma si comanda exterioara); • - sunt obligatorii masurile speciale de asigurare etanseitatii la instalatiile care prelucreaza substante provenite din microorganisme.

20. THE END

21. Va multumesc pentru atentie!