ФИЛЬТР ДЛЯ ОБРАБОТКИ СОРТИРОВКИ АКТИВНЫМ УГЛЕМ Российский патент 2004 года по МПК B01D25/02 C01B31/08 

Изобретение предназначено для использования в ликеро-водочной промышленности и может также применяться для доочистки питьевой воды и улавливания органических загрязнителей сточных вод.

Основным назначением сорбентов в ликероводочной промышленности является очистка сортировки (смеси воды и спирта 60:40) крепостью 40% от различных органических примесей, ухудшающих качество водки, ее дегустационный бал.

Известен фильтр для обработки сортировок, содержащий цилиндрический корпус с крышками, на которых установлены патрубки для ввода сортировки и вывода водки, внутри корпуса расположена решетка, установленная на колосниках, на которую насыпается слой зерненого активного угля высотой 4,0 метра; для выгрузки отработанного угля предусмотрен люк на боковой стенке корпуса (см. Славуцкая Н.И. Технология ликеро-водочного производства. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982, с.72-76).

Недостатком известного фильтра является его высокая металлоемкость, а также сложность загрузки и выгрузки активного угля.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и количеству совпадающих признаков является фильтр для очистки жидкостей активным углем, содержащий корпус с крышкой, впускным и выпускным патрубками и расположенным внутри корпуса блочным сорбирующим элементом, состоящим из активного угля, имеющего зольность 10-15% и соотношение объема микропор к суммарному объему пор, равное 0,25-0,30, и связующего, представляющим собой полый цилиндр с закрепленными на торцах кольцами из полимерного материала, причем расстояние между стенкой корпуса и сорбирующим элементом составляет 0,6-1,2 толщины последнего, а соотношение диаметра корпуса к патрубку составляет 16-18:1, при этом сорбирующие элементы расположены один над другим (см. пат. РФ № 2091314, кл. С 02 F 1/11, B 01 D 27/02, опубл. 27.09.97).

Недостатками известного устройства являются низкая эффективность очистки сортировки и большие потери ее при отмывке сорбирующих элементов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности очистки сортировки и снижение ее потерь при отмывке активного угля.

Указанный технический результат достигается фильтром для обработки сортировки, содержащим корпус с крышкой, впускным и выпускным патрубками, при этом выпускной патрубок углублен внутрь корпуса на 0,75-0,95 его высоты, и размещенным внутри корпуса сорбирующим элементом на основе активного угля и выполненным в виде расположенных друг над другом полых цилиндрических моноблоков, изготовленных термоформованием активного угля на основе скорлупы кокоса или плодовой косточки с зольностью 2-6% с соотношением объемов микропор к суммарному объему пор, равному (0,4-0,7):1, и полиэтилена низкого давления при соотношении активного угля и полиэтилена, равном (70±5):(30±5), при этом в местах стыковки моноблока установлены ограничители, выполненные в виде трапециевидных пластин, обеспечивающие соосность моноблоков, а соотношение диаметра корпуса к диаметру патрубков составляет (10-14):1.

Отличие предлагаемого фильтра от известного заключается в том, что моноблоки сорбирующего элемента установлены в корпусе с зазором и изготовлены термоформованием активного угля на основе скорлупы кокоса или плодовой косточки с зольностью 2-6%, характеризующегося определенным соотношением объемов пор (микро- к суммарному), равным (0,4-0,7):1, и полиэтилена низкого давления, взятых в соотношении (70±5):(30±5), а в местах стыковки моноблоков установлены ограничители в виде трапециевидных пластин.

Другое отличие состоит в том, что патрубки выполнены в днище корпуса, при этом выходной патрубок установлен на оси корпуса и углублен внутрь корпуса на 0,75-0,95 его высоты, а входной патрубок установлен на периферии (напротив зазора), соотношение диаметра корпуса к диаметру патрубков составляет (10-14):1.

Использование указанных выше признаков в предложенном фильтре позволяет повысить эффективность очистки сортировок и в значительной степени снизить потери ценного продукта при отмывке активного угля.

В настоящее время активные угли, используемые при изготовлении типовых фильтров для очистки питьевой воды, имеют высокое содержание золы 7-15%, которая катализирует органические микропримеси в очищаемой сортировке таким образом, что появляются новые соединения с неприятным запахом и привкусом, а низкое содержание сорбирующих микропор в объеме сорбционного элемента (характеризуемое соотношением ) не позволяет эффективно сорбировать образующиеся при катализе побочные продукты (особенно низкомолекулярные, например метиловый спирт, меркаптаны и др.), что приводит к ухудшению качества получаемых водочных изделий.

С другой стороны, расположение моноблоков сорбирующего элемента в корпусе без зазора, а патрубков вне днища корпуса, а также отсутствие в конструкции фильтра ограничителей приводит к смещению сорбирующих элементов внутри корпуса (при эксплуатации).

Расположение патрубков - выходного на оси корпуса, а входного на периферии (напротив зазора) так же, как и оптимальное соотношение диаметра корпуса и патрубков, углубление выпускного патрубка внутри корпуса на 0,75-0,95 высоты корпуса обеспечивают стабильную работу фильтра без образования воздушных пробок и нарушения гидродинамического режима, что минимизирует затраты сортировки на отмывку сорбирующего элемента.

На фиг.1 приведен общий вид фильтра; на фиг.2 - ограничитель.

Фильтр включает корпус 1 высотой Н и диаметром D, дно 2, крышку 3, впускной патрубок 4 и выпускной патрубок 5 диаметрами d при соотношении D:d, равном (12-14):1, сорбирующий элемент 6 с кольцами 7, ограничители 8, прокладки 9, ножки 10 и болтовое соединение 11 для прижатия крышки 3 к корпусу 1, причем выпускной патрубок 5 имеет удлинение 12, высотой h, при этом h составляет 0,75-0,95 Н.

Корпус фильтра выполнен из нержавеющей стали. Однако он может быть выполнен из любого другого химически стойкого материала (стекла, фарфора, эмалированной стали и др.). Прокладки 9 изготавливаются из пищевой резины.

Блочный сорбирующий элемент представляет собой полый цилиндр в виде прочного моноблока, изготовленный из активного угля на основе скорлупы кокоса или косточки плодов марок ВСК или КСВ, МеКС (ТУ 2568-162-04838763-2002), содержащего золы 2-6% и имеющего соотношение , равное 0,4-0,7, и полиэтилена низкого давления методом термоформования, при этом соотношение активный уголь : полиэтилен составляет (70±5):(30±5).

Фильтр работает следующим образом.

В корпус 1 сначала помещают нижнюю прокладку 9, затем устанавливают поперечные блочные сорбирующие элементы друг над другом и прокладками между ними, при этом ограничители 8 цементируют элементы, обеспечивая соосность и, следовательно, ровную внешнюю поверхность, устанавливают прокладку 10, затем крышку 3 и производят ее закрепление болтовым соединением 11. Фильтр с помощью ножек 10 устанавливают около коммуникации с водно-спиртовой смесью, соединяют с трубопроводом, подающим водно-спиртовую смесь, а выпускной патрубок 5 с накопительным чаном.

Открывают вентиль подачи сортировки (на фиг.1 не показан), при этом поток поступает в пространство между корпусом 1 и сорбирующим элементом 6, равномерно распределяется по всей фильтрующей поверхности, проходит через слой сорбента и очищенная от имеющих привкус и запах органических примесей сортировка через патрубок 5 уходит в накопительный чан.

Наиболее обобщенной оценкой качества очистки является показатель оптической плотности раствора при длине волны 220-240 нм.

В табл.1 приведены экспериментальные данные по влиянию зольности угля и соотношения объема микропор к суммарному объему пор угля на качество очистки сортировок.

Как следует из данных табл.1, при содержании золы в активном угле более 6% ухудшаются показатели качества получаемых водок (увеличивается оптическая плотность и уменьшается дегустационный балл) за счет образования большого количества побочных продуктов. Снижение показателя зольности менее 2% приводит к резкому уплотнению кристаллической решетки и значительному снижению кинетических свойств активных углей, что и обусловливает падение дегустационного балла получаемых продуктов до 7,0.

Опыты по влиянию соотношения показали, что при снижении величины этого показателя менее 0,4 не идет поглощение побочных продуктов каталитического окисления спирта.

И, наоборот, при увеличении данного показателя выше 0,7 снижается дегустационный балл за счет повышенной адсорбируемости всех примесей, в том числе и придающих аромат получаемой водке.

В табл.2 приведены результаты по эффективности стадии отмывки сорбирующего элемента от микропримесей в зависимости от соотношения диаметра корпуса D к диаметру патрубков d () и степени углубления выпускного патрубка, контролируемого соотношением . Отмывку осуществляют до отсутствия механических взвесей на тестовом фильтре и достижения дегустационной отметки 9.

Эксперименты показали, что при уменьшении соотношения отмывка сорбционного блока происходит длительное время и требует больших (до 4 л расходов сортировки, а при выше 14:1 резко падает производительность фильтра, вследствие этого увеличивается и длительность отмывки.

При рассмотрении влияния соотношения легко видеть, что если оно менее 0,75, то при отмывке образуется воздушная пробка, которая нарушает гидродинамический режим фильтра, что в свою очередь не только ухудшает качество получаемых водок, но приводит к значительному возрастанию потерь ценного продукта при отмывке сорбирующих элементов.

В то же время с увеличением этого соотношения выше 0,95 возрастает сопротивление на выходе из фильтра, что также приводит к увеличению расходов сортировок на отмывку.

Следует отметить, что использование сорбирующих элементов в виде цилиндров из активного угля и полимерного связующего, представляющего собой прочный моноблок, обеспечивает легкую и быструю заменяемость его после отработки, которая в данном случае продолжается 3-4 минут (против 5 часов для известных конструкций).

Как следует из изложенного, каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения, т.е. повышения эффективности очистки сортировки и снижения потерь ее при отмывке сорбирующих элементов.

Изобретение предназначено для использования в ликеро-водочной промышленности и может также применяться для доочистки питьевой воды и улавливания органических загрязнителей сточных вод. Предложен фильтр для обработки сортировки активным углем, включающий корпус, дно, крышку, впускной и выпускной патрубки с соотношением диаметра и корпуса, равным (10-14):1, фильтрующие элементы из активного угля с зольностью 2-6% и отношением объемов микропор к суммарному объему пор, равным 0,4-0,7, ограничители внутри корпуса в виде трапециевидных пластин и расположенных в местах стыковки сорбирующих блочных элементов, а выпускной патрубок углублен внутрь корпуса на 0,75-0,95 его высоты. Предлагаемый фильтр с активным углем позволяет повысить эффективность очистки сортировки и значительно снизить потери ее при отмывке фильтрующе-сорбирующих элементов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

1. Фильтр для обработки сортировки, содержащий корпус с крышкой, впускным и выпускным патрубками и размещенным внутри корпуса сорбирующим элементом на основе активного угля, отличающийся тем, что сорбирующий элемент выполнен в виде расположенных друг над другом полых цилиндрических моноблоков, изготовленных термоформованием активного угля с зольностью 2-6%, с соотношением объемов микропор к суммарному объему пор, равным (0,4-0,7):1, и полиэтилена, при этом в местах стыковки моноблоков установлены ограничители, обеспечивающие соосность моноблоков, а соотношение диаметра корпуса к диаметру патрубков составляет (10-14):1.2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что ограничители выполнены в виде трапециевидных пластин.3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что выпускной патрубок углублен внутрь корпуса на 0,75-0,95 высоты корпуса.4. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что моноблоки изготовлены из активного угля на основе скорлупы кокоса или плодовой косточки и полиэтилена низкого давления при их отношении (70±5): (30±5) соответственно.