ПРОТИВОТОЧНО-РАДИАЛЬНЫЙ ЭКСТРАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ ЦЕЛЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ГЕТЕРОГЕННЫХ СМЕСЕЙ И СПОСОБ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК B01D11/02 

Изобретение относится к технике и технологии процессов экстрагирования в системе «твердое тело - жидкость - жидкость» для извлечения целевых компонентов, экстрактов, из текучих дисперсных сред и пульп.

Известна «Установка для фазоселективного экстрагирования в системе твердое тело - жидкость и способ фазоселективного экстрагирования в системе твердое тело - жидкость» RU 2344866 [1], содержащая соединенные последовательно дробилку, смеситель с трубопроводом подачи в него жидкости, кожухотрубный экстрактор труба в трубе с конвективно проницаемой внутренней трубой, насосы подачи пульпы из смесителя в трубу и экстрагента - в кожух, кожух экстрактора разделен продольными перегородками на четное число каналов с патрубками ввода в них экстрагента, патрубками и насосом откачки из них экстракта.

Недостатком известного способа является низкая эффективность, определяемая прерыванием (пульсированием) процесса.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Оборудование для экстракции пивного сусла» DE 102013104815 [2], содержащий основную перфорированную трубу, заключенную во внешнюю непроницаемую трубу.

Устройство может работать непрерывно.

К недостаткам способа относится низкая эффективность экстракции, обусловленная неравномерностью потока растворителя через сырье и повышенная громоздкость аппарата.

Технический результат повышение эффективности экстракции, снижение массогабаритных характеристик.

Технический результат достигается тем, что: радиальный экстрактор для экстракции гетерогенных смесей, содержащий основную (первую) перфорированную трубу, заключенную во внешнюю непроницаемую трубу, характеризуется тем, что содержит дополнительную (вторую) перфорированную трубу, вокруг основной перфорированной трубы, причем основная труба выполнена с возможностью подачи внутрь нее исходного реагента, пространство между основной и дополнительной перфорированными трубами служит для перемещения гетерогенной смеси для экстракции, а пространство между дополнительной трубой и внешней непроницаемой трубой выполнено для отвода прореагировавшего экстрагента.

Способ применения экстрактора включает организацию радиального и противоточного течения экстрагента и гетерогенной смеси, что повышает эффективность применения предлагаемого экстрактора.

Осуществление изобретения

На Фиг. 1 показан продольный разрез экстрактора, на Фиг. 2 поперечный разрез предлагаемого экстрактора, где:

1 - корпус экстрактора;

2 - нижняя крышка экстрактора;

3 - основная перфорированная труба в пространстве между подачей сырья и выводом смеси растворителя и извлеченных (ценных) компонентов;

4 - верхняя крышка экстрактора;

5 - дополнительная перфорированная труба между пространствами подачи растворителя и подачи сырья

6 - направление движения исходного сырья;

7 - направление движения остатка;

8 - направление подачи растворителя;

9 - направление вывода экстракта.

Способ осуществляют следующим образом:

Корпус экстрактора 1 составляет единое целое с внешней непроницаемой трубой, нижней крышкой экстрактора 2 и верхней крышкой экстрактора 4. Внутри корпуса коаксиально расположены основная (первая) труба 3 и дополнительная (вторая) перфорированная труба 5.

Сырье, например шлам, подается через верхнюю крышку, и проходит в пространство между двумя перфорированными трубами, проходя это пространство, выходит через нижнюю крышку. Направление движения исходного сырья показано 6, направление движения остатка показано 7. Растворитель (экстрагент), например флюид, подается снизу через специальные штуцера, которые соединены только с центральной перфорированной трубой. Направление подачи растворителя показано 8. Флюид проходит противоточно и радиально движению шлама, через пространство второй перфорированной трубы и экстракт выводится из пространства между корпусом перфорированной трубой сверху экстрактора через штуцера. Направление вывода экстракта показано 9. Соединение предлагаемого экстактора с источниками сырья и экстрагента производится посредством штуцеров, которые могут располагаться в соответствующих процессу местах экстрактора, для осуществления (организации) радиального, противоточного или противоточно-радиального способа экстракции. Расположение штуцеров существенно не влияет на технический результат и рассчитывается исходя из параметров предполагаемого процесса экстракции (вязкости исходного сырья, температуры, давления растворителя, продолжительности контакта сырья с растворителем и т.д.).

При применении предлагаемого экстрактора можно использовать радиальное движение потока экстрагента (растворителя) через слой шлама. Такой метод способствует тому, что потеря давления при движении потоков по длине экстрактора будет минимальной, поскольку в таком случае движение растворителя, преодолевающего сопротивление потока нефтешлама, будет происходить не через всю длину (высоту) экстрактора, а через слой, соответствующей расстоянию между первой и второй трубами. Таким образом, перепад давления при движении потоков будет минимальным.

При применении предлагаемого экстрактора можно использовать противоточное движение потока экстрагента (растворителя) через слой шлама. Такой метод способствует тому, что концентрация извлекаемых компонентов в растворителе при вводе в экстрактор нефтешлама будет равна нулю при одновременном минимуме концентрации извлекаемого компонента в нефтешламе, поскольку большая часть компонентов из состава нефтешлама будет удалена за счет его прохождения по всей длине экстрактора. В то же время концентрация извлекаемых компонентов в растворителе при выходе из экстрактора будет максимальной при максимальной их концентрации в нефтешламе. Таким образом, противоточное движение обеспечивает максимум движущей силы массообменного процесса за счет максимальной разности концентрации извлекаемых компонентов в нефтешламе и в растворителе по всей длине экстрактора

Технический результат - повышение эффективности экстракции достигается улучшением равномерности и повышением площади контакта сырья с растворителем. Снижение массогабаритных характеристик обусловлено компактностью предлагаемого радиального расположения сырья и растворителя.

Промышленная применимость. Изготовление предлагаемого экстрактора и дальнейшая его работа может осуществляться посредством известных и широко распространенных устройств.

Группа изобретений относится к процессам экстрагирования для извлечения целевых компонентов, экстрактов из текучих дисперсных сред и пульп. Раскрыты радиальный экстрактор для экстракции гетерогенных смесей и способ экстракции гетерогенных смесей, включающий подачу гетерогенной смеси в радиальный экстрактор. Радиальный экстрактор для экстракции гетерогенных смесей содержит основную перфорированную трубу, заключенную во внешнюю непроницаемую трубу, и дополнительную перфорированную трубу вокруг основной перфорированной трубы. Основная труба выполнена с возможностью подачи внутрь нее исходного реагента. Пространство между основной и дополнительной перфорированными трубами служит для перемещения гетерогенной смеси для экстракции, а пространство между дополнительной трубой и внешней непроницаемой трубой выполнено для отвода прореагировавшего экстрагента. Техническим результатом является повышение эффективности экстракции. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Радиальный экстрактор для экстракции гетерогенных смесей, содержащий основную перфорированную трубу, заключенную во внешнюю непроницаемую трубу, отличающийся тем, что содержит дополнительную перфорированную трубу вокруг основной перфорированной трубы, причем основная труба выполнена с возможностью подачи внутрь нее исходного реагента, пространство между основной и дополнительной перфорированными трубами служит для перемещения гетерогенной смеси для экстракции, а пространство между дополнительной трубой и внешней непроницаемой трубой выполнено для отвода прореагировавшего экстрагента.

2. Способ экстракции гетерогенных смесей, включающий подачу гетерогенной смеси в радиальный экстрактор по п.1, отличающийся тем, что организовано радиальное движение потока экстрагента через слой гетерогенной смеси.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что организовано противоточное движение потока экстрагента через слой гетерогенной смеси.