Süperkritik akışkan ekstraksiyonunda bir tasarım çalışması

Abstract

Gazlar yüksek basınç altında, sıvı veya süperkritîk faz bölgesinde çözücü özellik kazanırlar. Bu özellik, basınç ve sıcaklık değişimleriyle istenildiği gibi yönlendirilebilir. Süperkritik şartlarda CCVnin üstün çözme gücünden faydalanarak esans eldesi, bitkisel yağların eldesi, petrolün asfalttan ayrılması, kömürün sıvılaştırılması, tekstil boyaması, yan iletkenlerin temizlenmesi, partikül oluşumu ve atık suların temizlenmesi gibi çalışmalar mümkün olabilmektedir. Toksik çözücü kullanmaması, çevreyi kirletmemesi, çözücünün kolay geri kazanımı ve akışkan aktarım özellikleri bakımından klasik ayırma yöntemlerine (destilasyon, sıvı ekstraksiyonu) göre avantajlı olmasına rağmen, yüksek basınç kullanılması nedeniyle SCFE'nin yatırım maliyeti oldukça yüksektir. Dolayısıyla, prosesi kurma aşamasından önce ayrıntılı ekonomik fizibilite çalışmalarının yapılması gerekir. Bu çalışmalar, prosesin simülasyonu için matematiksel modellerin kurulmasıyla başarıya ulaşır. Bu çalışmanın amacı, süperkritik ekstraksiyon prosesinin gerçekleştirildiği, esansiyel yağ eldesinin amaçlandığı bir tesisin tasarlanmasını kapsar. Tesisin tasarlanması sırasında, süperkritik akışkan ekstraksiyonu çalışmasının bir tesise uyarlanması incelenmiştir. Bu çalışma sırasında lavanta çiçeğine ait çözünürlük verileri literatürden alınmıştır. Daha önceden elde edilmiş olan çözünürlük verileri, burada çalışma koşullarının seçilmesini ve en uygun koşullarda çalışılmasını sağlamıştır. Ekstraksryonun tamamlanma süresinden hareketle, ekstraktör boyutunun belirlenmesine ve buna göre diğer ekipmanların seçimine geçilmiştir. Tesiste kullanılması gereken ekipmanların özellikleri, hammaddenin depolanması ve çözücünün saklanması üzerinde de durulmuştur. Çalışma koşullan 50°C ve 100 bar olarak seçilmiştir. Bu koşullarda C(Vnin lavanta çiçeği için doygunluk değeri 0.243 kg/m3 olarak bilinmektedir. Bu değere göre kullanılması gereken lavanta çiçeği miktarı ve C02 miktarı hesaplanmıştır. Kapasite olarak seçilmiş olan 1000 kg lavanta esansiyel yağı miktarını ekstrakte edebilmek için, 1.89 m yükseklik ve 30 cm çaplı, paslanmaz çelik iki adet ekstraktör tasarlanmıştır. Böylece, yılda yaklaşık 83 ton lavanta çiçeğinden 1 ton esansiyel yağ elde edilebilecektir. Elde edilmesi planlanan lavanta çiçeği esansiyel yağı, "Lavanta Kolonyası" üretiminde kullanılabilecektir. Bu çalışma fizibilite çalışmasından çok, bir kimya mühendisliği tasarım çalışmasıdır. Bu yüzden, maliyet değerlerinden ziyade, sistemin tasarlanması üzerinde durulmuştur.