Log in
en | nl

Centrifugal Extractors

  • Public

Laatste bewerking:

27 januari 2016

Project code:

2015-016

Filenaam:

2015 016 5 wikisheet 5 versie 2.0 27-1-16.doc

Status:

CONCEPT

Revisie:

2.0
 

 Doel

Leveren input voor artikelen over PI voorbeelden ter verbetering van Energie Efficiency

Achtergrond

Wikisheets PI in het kader van SWO RVO – PIN-NL – NLGUTS – NWGD 2016
 

Partijen

Focal points

Telefoon

Email

PIN-NL / Uitvoerder

Henk Akse

T:0348-424462
M:06-41237695

Henk.Akse@traxxys.com

 RVO

Bart Manders

T:088-6022329
M:06-50748086

Bart.Manders@rvo.nl

 

Centrifugal Extractors

Procesenvelop

Temperatuur: bepaald door kookpunten toegepaste vloeistoffen
Druk: geen limitaties
Capaciteit: bepaald door maximale contactordiameter; wisselend per leverancier

Voordelen

Intensieve menging voor een goede stofoverdracht.
Hoge centrifugale krachten (meer dan1000g) leidend tot een snelle fasenscheiding
Korte verblijftijd waardoor productdegradatie achterwege blijft
Grote vrijheid in turn-up of turn-down van debiet
Groot bereik in flowverhoudingen lichte/zware fase

Risico's

Het fasengrensvlak ontwikkelt zich onvoldoende scherp door oppervlakte-actieve stoffen, hetgeen leidt tot onvoldoende scheidingsefficiency van de contactor.

Commerciële status / TRL niveau

Commercieel; TRL niveau 9
 

Potentiële doelgroepen

Afvalwaterzuivering Waterschappen (MJA3)
Chemische industrie (MJA3 + MEE)
Fijnkeramische industrie (MJA3)
Metallurgische industrie (MJA3 + MEE)
Olie- en Gasproducerende industrie (MJA3)
Overige Industrie (MJA3 + MEE)
Raffinaderijen (MEE)
Rubber- en Kunststofindustrie (MJA3)
Tankopslagbedrijven (MJA3)
Aardappelverwerkende industrie (MJA3)
Bierbrouwerijen (MEE)
Cacao-industrie (MJA3)
Frisdranken, Waters en Sappen producenten (MJA3)
Margarine, Vetten en Oliën industrie (MJA3)
Zuivelindustrie (MJA3)

Omschrijving

U kunt de annulaire centrifugale extractor als een scheider en als een contactor opereren. Menging en scheiding vinden plaats in één compact apparaat. Figuur 1 laat een dwarsdoorsnede zien.
U voert twee niet mengbare vloeistoffen met verschillende dichtheden toe via twee gescheiden inlaten (rood omcirkeld). De zware fase is paars; de lichte fase is geel; de gemengde fase is groen. Er vindt intensieve snelle menging plaats in de annulaire ruimte tussen de draaiende rotor en de stationaire behuizing (blauw omcirkeld).

fig1.jpgFiguur 1.


Radiale bladen onderin de casing leiden de gemengde vloeistoffase via een korte annulaire ruimte (zwart omcirkeld) op de bodemdisk (diverter). Als de gemengde fase deze disk raakt versnelt de rotor de vloeistof radiaal richting de binnenwand van de rotor. De rotor werkt hierdoor als pomp.
De centrifugale kracht zorgt voor een scheiding van de zware van de lichte fase die zich verder voltrekt naarmate de vloeistof zich meer omhoog beweegt.


De scheidingszone is het gebied tussen de rotor (diverter: onderin) en de vloeistofkering voor de lichte fase (lighter phase weir: bovenin). Het gegeven dat deze scheidingszone een bepaald volume heeft waar een zeker vloeistofdebiet doorheen stroomt impliceert dat er sprake is van een verblijftijd die aan de fasen de gelegenheid geeft om een vloeistof-vloeistof interface te vormen.

Het interface moet zich halverwege de aftapopening voor de lichte fase bevinden en de aftapopening voor de zware fase (aangegeven met bruine cirkels). Dit kan men bereiken door een juiste diameterkeuze van de zware fase aftapopening. Deze diameter bepaalt de drukval die ontstaat over de aftapopening van de zware fase en daarmee de grootte van het debiet van de zware fase.


Maximale performance kan men vervolgens bereiken voor een grote spreiding in debieten en flowverhoudingen omdat het grensvlak in radiale richting vrijelijk over een redelijk grote ruime kan schuiven zonder verlies aan scheidingsefficiency.


Performance parameters die men kan optimaliseren zijn:
Vloeistofkering voor de zware fase, rotorsnelheid, fasenverhouding aan de inlaat en het inputdebiet (en dus verblijftijd). Fasenverhoudingen aan de inlaat tussen 0.1 tot 10 verwerkt het apparaat probleemloos met behoud van goede menging en scheiding zolang men een debietondergrens in acht neemt.


Voor een goede extractie is het wenselijk om 10% onder de maximale hydraulische limiet te blijven.

Voor directe scheidingen (met hoge dan wel lage menggraad) is er geen turn-down limiet voor de voeding.

Als men meer dan één contactor in serie toepast is de pompactie van de rotors voldoende om materiaal van een contactor naar de volgende contactor te transporteren zonder tussenliggende externe pompen.


 

Snel assessment

Door beantwoording van deze vier vragen kunt u snel vaststellen, of deze technologie relevant voor u kan zijn:

  1. Heeft u nu aanzienlijke productverliezen bij extractie?
  2. Duurt uw extractie nu in feite te lang?
  3. Gebruikt u nu ionenwisselaars voor scheiding?
  4. Gebruikt u nu aanzienlijke hoeveelheden solvent voor een extractie?

Wanneer u een of meer van deze vragen met ja beantwoord hebt, kan deze technologie relevant voor u zijn.


 

Op de PIN-NL website staan

  • Expert Reports over deze technologie (ref.2)
  • Presentaties over de technologie
  • Objectieve commentaren over toepassing van deze technologie

Zie: www.processinnovation.nl. Dit geeft U een beter idee over de vraag of de technologie in uw proces een toepassing kan vinden.

Commerciële informatie kunt u vinden op de websites van vele producenten die gespecialiseerd zijn in deze technologie (e.g. Pieralisi).


 

Voorbeelden van toepassingen

Nucleaire industrie (startpunt van deze technologie)

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Purex/Urex – recovery van isotopen

Korte beschrijving van de toepassing
Metaalcomplexen geëxtraheerd door vloeistof – vloeistof extractie van radio-isotopen

Productie capaciteit/Plantgrootte
Kleine schaal

Aantal jaren toegepast
Minstens 38 jaar

Gerapporteerde resultaten
Significante reductie van holdup en verblijftijd

 -----

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Department of Energy –Savannah River

Korte beschrijving van de toepassing
Zout recovery – extractie van korte halveringstijd Caesium uit residu

Gerapporteerde resultaten
Significante afname van afval

 

Pharma

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Verscheidene

Korte beschrijving van de toepassing
Verbeteren van vloeistof-vloeistof extractie of fasenscheiding in een bestaande batch plant
Pharmabedrijven blijken single stage contactors te gebruiken als eerste keuze bij ontwikkeling op kleine schaal en eveneens voor manufacturing plants

Productie capaciteit/Plantgrootte
Enkele tonnen per jaar tot enkele duizenden tonnen per jaar

Aantal jaren toegepast
Lopend

Gerapporteerde resultaten
Tot 85% reductie in wasvloeistof. Yield verhoging door een schonere fasenscheiding; Scheidingsefficiencyverbetering door het debottlenecken van de extractiestap

-----

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Verscheidene

Korte beschrijving van de toepassing
Extractie op grote schaal van antibiotica uit een fermentatie mengsel. GSK gebruikt Robatel units om antibiotica te extraheren bij zuivering in bulk

Productie capaciteit/Plantgrootte
Meer dan 18 jaar lang is het Podbielniak type contactor gebruikt sinds 1946 voor grootschalige penicilline productie

Gerapporteerde resultaten
Hoge efficiency en een korte verbijftijd minimaliseren degradatie van penicilline tijdens de extractie

-----

Productie capaciteit/Plantgrootte
Small scale lab units to 300mm rotor units

-----

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Verscheidene

Korte beschrijving van de toepassing
Oplosmiddel wissel

Gerapporteerde resultaten
Continue oplosmiddel wisseling in vloeistoffase

 

Hydro- metallurgie

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Verscheidene

Korte beschrijving van de toepassing
Vloeistof-vloeistof extractie van metalen uit een zure fase

Productie capaciteit/Plantgrootte
Zeldzame metaalrecovery en zuivering

Gerapporteerde resultaten
Verminderde holdup meer geconcentreerde productstroom

 

Voeding

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Zuiveren van voedingscomponenten zoals citroenzuur en melkzuur

Korte beschrijving van de toepassing
Citroenzuur gebruikt ionenwisselaars in vloeistoffase

-----

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Lecithine recovery uit soja olie

Korte beschrijving van de toepassing
Olie gemengd met 2-3% water/stoom die de lecithine extraheert

Gerapporteerde resultaten
90% recovery

-----

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Polymeren wassen

 

Chemische industrie

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Azijnzuurzuivering

-----

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Wassen van fenolen uit een afvalstroom

-----

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Ionenwisseling in vloeistoffase

-----

Bedrijf - Proces/ Product naam/type
Afvalkleurstof extractie

Korte beschrijving van de toepassing
Afvalkleurstoffen in een waterige stroom worden geconcentreerd voordat ze met een organische fase worden geëxtraheerd

Productie capaciteit/Plantgrootte
Sulphonzuur kleurstof

Gerapporteerde resultaten97% efficiency in het verwijderen van afvalkleurstoffen 700-voudige concentrering van kleurstof en minimalisering van waterige afvalstroom

 

Biodieselproductie

Korte beschrijving van de toepassing
Versnelde fasenscheiding van dieselolie en waterfase / – glycerine en waswaterscheiding

Gerapporteerde resultaten
Moet op grote schaal concurreren met low cost zwaartekracht gebaseerde settlers of gecorrugeerde platensettlers

 

Olie en gas

Korte beschrijving van de toepassing
Olieverwijdering uit drainagewater. Olievervuilings opruiming / Olieverwijdering uit waterige stromen Olie/waterscheiding onderin een schip: ruimtewinst onderin een schip heeft een premium

Aantal jaren toegepast
Laatste 18 jaar

Gerapporteerde resultaten
On board behandeling van olie/water afvalstromen: beter dan transport naar de wal.
Veel compacter dan zwaartekracht gebaseerde settlers

 

Scheepvaart

Aantal jaren toegepast
Laatste 18 jaar

Gerapporteerde resultaten
Veel compacter dan zwaartekracht gebaseerde settlers


 

Referenties

  1. PI Technology Descriptions; prof.dr.ir. A.I. Stankiewicz e.a., TUD, 2009.
  2. “Centrifugal extractors”; Huw Thomas, Foster Wheeler Energy Limited