چکیده

این مقاله، عملکرد یک کریستالساز چرخشی اجباری را که با یک چگالنده به عنوان یک مرحله اصلی در بسیاری از فرآیندهای صنعتی، مجهز است، ارائه میدهد. هدف این مقاله، جمعآوری آب تازه و همچنین مایعات از آب شور است. بنابراین قبل از اینکه کریستالساز، آب شور را حدود ۳۰ درصد به عنوان یک خوراک مناسب برای یک کریستالساز چرخشی اجباری، تخلیه سازد یک مخلوطکن ساخته میشود. تاثیر سرعت جریان آب سرمایشی کریستالساز چرخشی اجباری روی کیفیت مایع سیال خروجی از آن در این مقاله، مطالعه شده است. سرعت تبخیر کریستالساز چرخشی اجباری حدود ۰/۰۸۵ کیلو گرم بر دقیقه و در دمای جوش ۸۵/۸ درجه سانتیگراد مایع، حاصل شد. در این دما، بالاترین مقدار بلور سفید تولید شد. حداقل مقدار مصرف انرژی توسط مبدل حرارتی ۶/۴ کیلو وات ساعت است که در ۶/۳ کیلو گرم محصول، حاصل میشود. همچنین نتایج تجربی نشان داده که رابطه بین سرعتهای جریان آب سرد، مقدار خوراک، سرعت تبخیر، آب مقطر و pH به صورت نمودارهایی قابل مشاهده است.

کلمات کلیدی: محلول آبی، کریستال ساز چرخش اجباری، بلور نمک، انرژی مصرف شده

۱ نویسنده اول، بخش مهندسی شیمی، واحد فیروزآباد، دانشگاه آزاد اسلامی، فیروزاباد، فارس، ایران.
پست الکترونیکی: gh.shahriari8851@yahoo.co.uk شماره تماس: ۰۹۳۶۰۰۰۹۵۶۰
۲ نویسنده دوم، بخش مهندسی شیمی، واحد فیروزآباد، دانشگاه آزاد اسلامی، فیروزاباد، فارس، ایران. پست الکترونیکی:
mf_fch@yahoo.com
3 نویسنده سوم، بخش مهندسی شیمی، واحد فیروزآباد، دانشگاه آزاد اسلامی، فیروزاباد، فارس، ایران. پست
الکترونیکی: zamanpour.a@gmail.com

۱

-۱ مقدمه

تبخیر یک فرآیندی است که برای تخلیه یک محلول از ماده حل شونده غیرفرار و یک حلال فرار، استفاده میکند. در اکثریت تبخیرها، حلال ما آب است. در تبخیر، بخشی از محلول جهت تولید یک محلول غلیظ، یک محلول دوغابی یا غلیظ و مایع ویسکوز، بخار میشود. تبخیرکنندهها برای جداسازی مواد براساس تفاوت در دمای جوش آنها، استفاده میشود. بخار و یا جریان غلیظ شده و یا هر دو میتوانند محصولات مطلوب باشند.

تبخیر یک فرآینـدی اسـت کـه بـرای تخلیـه یـک محلـول از مـاده حـل شـونده غیـرفـرار و یـک حلال فرار، استفاده مـیکنـد. در اکثریـت تبخیـرهـا، حـلال مـا آب اسـت.[۱] در تبخیـر، بخشـی از محلول جهت تولید یک محلول غلـیظ، یـک محلـول دوغـابی یـا غلـیظ و مـایع ویسـکوز، بخـار مــیشــود.[۲] تبخیــرکننــدههــا بــرای جداســازی مــواد براســاس تفــاوت در دمــای جــوش آنهــا، استفاده میشـود.[۳] بخـار و یـا جریـان غلـیظ شـده و یـا هـر دو مـیتواننـد محصـولات مطلـوب باشند. هدف، غلـیظسـازی مـاده حـلشـونده غیـرفـرار مثـل ترکیبـات آلـی، نمـکهـای معـدنی، اسیدها یا بـازهاسـت. مـواد حـل شـده دوغـابی شـامل اسـید فسـفریک، کربنـات سـدیم ، سـدیم کلراید، سـدیم سـولفات، ژلاتـین، شـربت و اوره اسـت.[۴] در تبخیـر، بخشـی از حـلال، بخـار مـی شود و یک محلول غلیظ تولیـد مـیشـود. تبخیـر بـا تقطیـر تفـاوت دارد. زیـرا در تبخیـر معمـولاً بخــار آب خــالص اســت، حتــی هنگــامی کــه بخــار آب مخلــوط اســت. هــیچ کوششــی در مرحلــه تبخیر بـرای جداسـازی بخـار آب در قسـمتهـای مختلـف صـورت نمـیگیـرد.[۵] تبخیـر کـردن با خشک کردن نیز فرق میکنـد، زیـرا در تبخیـر کـردن آن چـه بـاقی مـیمانـد مـایع اسـت کـه گاهی اوقـات یـک مـایع بـا لزجـی سـطح بالاسـت و یـک جامـد نیسـت.[۶] همچنـین تبخیـر بـا بلورسازی متفـاوت اسـت، چـون در تبخیـر تأکیـد بـر غلـیظ کـردن محلـول اسـت نـه بـر شـکل دادن و ساختن بلـورهـا در وضـعیت معـین.[۷] تبخیـرکننـدههـا دارای چهـار نـوع هسـتند: الـف)

تبخیــرکننــدههــای عمــودی ب) تبخیــرکننــده جریــان صــعودی ج) تبخیــرکننــده جریــان

۲

نزولی د) تبخیرکننـده چرخشـی اجبـاری. در یـک تبخیـرکننـده چرخشـی اجبـاری وقتـی

رســوبات در حــین عمــل تبخیــر تشــکیل مــیشــوند، مــایع توســط یــک موتــور از طریــق لولــههــا برای حداقلسازی سنجش لوله و یـا نمـکزنـی، پمـپ مـیشـود.[۸] تبخیـرکننـدههـای چـرخش اجبــاری در صــنایع معــدنکــاری و بــرای تبخیــر محلــولهــای خورنــده و یــا محلــولهــایی بــا ویســکوزیته بــالا، اســتفاده مــیشــوند. تبخیــرکننــدههــای چــرخش احبــاری در انتقــال حــرارت از بخار به مایع و حفظ جریـان مـایع پیوسـته، مقـدار پـایین نمـکزنـی و رسـوب و مقیـاسگـذاری، مؤثر هستند.[۹] این نوع تبخیـرکننـدههـا بـرای جـدا سـازی سـدیمکلرایـد، سـدیمسـولفات، اوره، ســولفات آمونیــوم، منیزیــوم کلرایــد، اســید ســیتریک اســتفاده مـیشــوند. مقــالات چــاپ شــده از سال ۱۹۸۶ تا ۱۹۹۵ میلادی روی سـهولت فنـی بلـورسـازهـای اجبـاری، تمرکـز کـرده انـد.[۱۰] از سال ۱۹۹۵ تا ۲۰۰۰ مـیلادی، محققـین روی توسـعه بلـورسـازیهـای اجبـاری تمرکـز نمـوده انـد. از سـال ۲۰۰۰ مـیلادی، مقـالات چـاپ شـده، شـرایط عملیـاتی را کـه بـازده ترمودینـامیکی و اقتصــاد را در جهــت مــؤثر بــودن آن از لحــاظ هزینــه و یــا رقــابتی بــودن بــا دیگــر روشهــای تغلیظسازی مثل مخازن نمکزدایـی حرارتـی، کانـالهـای غلـیظسـازی، ایجـاد مـیکنـد، بررسـی نمودهاند.[۱۰] به صورت کلی، بلورسـازی وقتـی رخ مـیدهـد کـه محلـول اشـباع شـده بـه حالـت فوق اشباعتغییر کنـد و ایـن فرآینـد مـیتوانـد توسـط تبخیـرسـازی محلـول، حاصـل شـود. ایـن روش، یک فرآیند کـمهزینـه و سـازگار بـا محـیط زیسـت اسـت کـه قابـل رقابـت بـا دیگـر روش های تغلیظسازی اسـت.[۱۰] بنـابراین اکثـر بلـورسـازهـای صـنعتی از نـوع تبخیـری بـوده و ایـن روش بـرای بـیش از ۵۰ درصـد از تولیـد بلـورهـای سـدیم کلرایـد در جهـان، اسـتفاده مـیشــوند همچنین رایج تـرین نـوع تبخیـرکننـده، مـدل چرخشـی وادار شـده اسـت، در نتیجـه بـرای ایـن مطالعه انتخاب شـده اسـت. مطالعـات علمـی امـروزه عـلاوه بـر عملکـرد کریسـتالسـاز چرخشـی اجباری برای ارزیابی پارامترهای عملیاتی آن نیز ضروری هستند.

۳

این تئوری، عملکرد یک کریستالساز چرخشـی اجبـاری را کـه بـا یـک چگالنـده بـه عنـوان یـک مرحله اصلی در بسیاری از فرآیندهـای صـنعتی، مجهـز اسـت، ارائـه مـیدهـد. هـدف ایـن مقالـه، جمــعآوری آب تــازه و همچنــین مایعــات از آب شــور اســت. بنــابراین قبــل از اینکــه کریســتال ســاز، آب شــور را حــدود ۳۰ درصــد بــه عنــوان یــک خــوراک مناســب بــرای یــک کریســتالســاز چرخشــی اجبــاری، تخلیــه ســازد یــک مخلــوطکــن ســاخته مــیشــود. تــاثیر ســرعت جریــان آب سرمایشــی کریســتالســاز چرخشــی اجبــاری روی کیفیــت مــایع ســیال خروجــی از آن در ایــن مقاله، مطالعه شده است.