Куросавая работа создание усовершенствованной конструкции периодического выпарного аппарата-контейнера

Содержание

Введение 3

1. Обзор литературы 7

2. Описание аппарата 12

3. Инженерно-технологические расчеты 15

4. Охрана труда и экология 19

5. Расчет экономической эффективности 26

6. Заключение 28

Список литературы 30

Введение

На данный момент в Крыму выращивают более 10 видов растений, из которых производят эфирное масло. Самые основные это лаванда, роза, шалфей, полынь, кориандр, мята и фенхель.

В настоящее время в стране перерабатывается ежегодно около 200 тыс. т цветочно-травянистого эфирномасличного сырья. Чрезвычайно ограниченный срок уборки и переработки (15 - 25 дней в году) и биологические особенности растений (поверхностная локализация эфирномасличных вместилищ) обусловливали особые требования к условиям уборки, транспортировки и переработки.

Перегонка с водяным паром может осуществляться как путем воздействия пара на сырье, предварительно загруженное в воду (гидродистилляция), так и непосредственным воздействием пара на сырье (дистилляция).[3]

Возделывание и переработка эфиромасличных культур в Украине, преимущественно в южных регионах – традиционная отрасль агропромышленного производства.

В мировом агропромышленном комплексе эфиромасличная отрасль считается одной из самых быстроразвивающихся. За последние четверть века производство эфирных масел увеличилось в мире с 50 до 250 тыс. тонн. Эта отрасль уникальна и для Украины: Крым является единственным в стране регионом, где почвенно-климатические условия идеальны для выращивания не только традиционных эфироносов, но и многих еще более сложных и перспективных культур (полынь таврическая, иссоп, котовник, мята и др.).

Впоследствии в результате ухудшения экономической ситуации эфиромасличные предприятия резко сократили выпуск продукции.

В настоящее время в Крыму реализуется программа интенсификации эфиромасличного производства, в результате чего возросли площади под эфироносами, увеличилось число предприятий, которые занимаются их возделыванием и переработкой.

Автономная Республика Крым является одним из основных регионов Украины по производству натуральных ароматических продуктов из растительного сырья.

Оценка почвенно-климатических ресурсов Крыма показывает, что они в отличии от других регионов Украины соответствуют биологическим и экологическим требованиям эфиромасличных растений. Целесообразность выращивания эфиромасличных растений в Крыму состоит еще в том, что под некоторые из них можно отводить угодья с бедными каменисто-щебенистыми почвами, рекультивированные, эродированные, которые мало пригодны для других сельскохозяйственных культур.

Продукция эфиромасличной отрасли предназначена для использования в медицинской, парфюмерно-косметической, химической, пищевой, металлургической и других отраслях промышленности.

Мировой ассортимент выпускаемых промышленностью эфирных масел составляет около 180 наименований, в то время как в Крыму их всего 5-7. Поэтому одной из приоритетных задач является расширение ассортимента за счет внедрения новых эфиромасличных растений.

Развитие эфирномасличной промышленности обязывает совершенствовать современное оборудование, применяемое в этой отрасли промышленности, искать пути повышения его экономической эффективности.[9]

В эфирномасличном производстве стадия паровой перегонки эфирных масел является немаловажным звеном в технологическом процессе. Даже незначительное повышение эффективности выпарных аппаратов дает в масштабе производства эфирных масел немалый экономический эффект.

Эфирномасличное сырье перерабатывают физико-химическими методами и механическими. К первым относятся перегонка эфирных масел с водяным паром, экстракция летучими-растворителями, экстракция нелетучими растворителями (ма­церация), сорбция различными сорбентами (анфлераж и динамическая сорбция); механический метод осуществляют прессованием или соскабливанием.

Выбор метода переработки зависит от свойства сырья, типа эфирномасличных вместилищ, состава эфирного масла и свойств его компонентов, характера связи эфирного масла с сырьем. Если эфирное масло находится в связанном состоянии, то ферментация сырья, либо предшествует основному процессу переработки, либо совмещается с ним.

Выбранный метод должен обеспечить наибольший выход и наилучшее качество продукции.

Перегонка с водяным паром - самый распространенный метод получения эфирных масел. Метод основан на летучести эфирных масел с парами воды, осуществляется под атмосферным давлением при температуре около 100 °С. Столь низкая температура извлечения масел, компоненты которых имеют температуру кипения в пределах 150 - 250°С, является одним из главных достоинств метода.

Сущность метода заключается в том, что при обработке эфирномасличного сырья паром компоненты эфирных масел переходят в паровую фазу и в смеси с парами воды направляются на конденсацию, а затем на отделение от воды.

Схема обработки эфирномасличного сырья, приведенная ниже, отличается простотой.[7]

Сырье целое или измельченное загружают в перегонный аппарат, в который подводится водяной пар. Пар в контакте с сырьем извлекает эфирное масло. Образующаяся смесь паров эфирного масла и воды из перегонного аппарата отводится в холодильник, в котором происходят конденсация паров и охлаждение дистиллята до заданной температуры. Дистиллят поступает в приемник-маслоотделитель (флорентину), где отстаивается и разделяется на первичное эфирное масло-сырец и дистилляционную воду.

В процессе того, как смесь паров воды и эфирного масла отводится и выпарной колонны на холодильник, происходит значительный унос пыли, мелкого летучего сора с парами на холодильник, что значительно ухудшает качество дистиллята, а различные сорные примеси неблагоприятно сказываются на качестве конечного продукта – эфирного масла.

Целью работы являлось создание усовершенствованной конструкции периодического выпарного аппарата-контейнера. Усовершенствованием явилось установка выгрузного устройства, так чтобы выгрузка контейнера осуществлялась на бок. Установка выгрузного устройства позволит, обеспечит удобство ведения процесса.

Стадиями работы предусматривались: анализ конструкций периодических выпарных аппаратов, существующих в производстве эфирных масел; предложения по усовершенствованию выпарного аппарата; разработка чертежа основного оборудования.

1. Обзор литературы

Основные особенности перегонки эфирных масел с водяным паром заключаются в следующем:

1) температура процесса перегонки эфирных масел с насыщенным водяным паром всегда ниже температуры кипения воды при данном давлении, т. е. под атмосферным давлением она ниже 100 °С;

2) количественное соотношение эфирного масла и воды в смеси паров зависит только от парциальных давлений данных компонентов и не зависит от соотношения их в жидкой фазе. Это свидетельствует о том, что состав паровой фазы по­стоянен до тех пор, пока в жидкости присутствуют оба компонента;

3) расход водяного пара на перегонку эфирного масла тем больше, чем ниже произведение парциального давления на молекулярную массу основного компонента.

Эффективность процесса перегонки эфирных масел выражается отношением расхода пара в идеальных условиях к реальному расходу при том же давлении.

В реальных условиях расход пара всегда выше, что связано с неполным насыщением паровой фазы эфирным маслом, т. е. с более низкими парциальным давлением и концентрацией эфирного масла по сравнению с идеальными условиями.[5]

Принципиальная технологическая схема переработки эфирномасличного сырья методом перегонки с водяным паром очень проста. Она состоит из перегонного аппарата, холодильника и приемника-маслоотделителя (флорентины), сборника масла.

В настоящее время паровую перегонку эфирных масел из сырья осуществляют в аппаратах периодического действия двух конструкций и аппаратах непрерывного действия пяти конструкций. Каждый аппарат имеет свои особенности с точки зрения обеспечения условий перегонки, которые существенно влияют на выход и качество эфирных масел.

Степень использования свойств перегретого пара отражается на потерях масла с отходами, продолжительности обработки сырья и, следовательно, на производительности аппарата.

Качество эфирных масел находится в обратной зависимости от продолжительности обработки сырья в аппарате. Высокая температура, вода, кислород, органические кислоты сырья, окислы металлов являются прекрасными катализаторами мно­гих химических реакций. Продуктов гидролиза и элиминирования сложных эфиров, дегидратации терпеновых спиртов, окисления по месту двойных связей, конденсации и полимеризации будет образовываться тем больше, чем продолжитель­нее процесс отгонки, ниже скорость извлечения масла в первоначальный период, эффективнее орошение сырья конденсатом.

Переработка сырья в аппарате периодического действия ПК-1500.

Рисунок 1.1. Аппарат периодического действия ПК-1500.

1 - корпус; 2 - полая ось для ввода пара; 3 - сальниковая грандбукса; 4 – штуцер; 5 - ложное дно; 6 - опорные стойки; 7 - цапфа; 8 - подшипник; 9 - стяжной пояс; 10 - промежуточная решетка; 11 - откидные болты; 12 - сепарационная сетка; 13 - шлем; 14 - хобот с. соединительной муфтой.