Многоступенчатый смесительно-отстойный экстрактор Советский патент 1985 года по МПК B01D11/02 

Изобретение относится к микробиологической промьшшенности, а именно, к конструкции экстракторов для системы твердое тело - жидкость которые могут быть использованы для экстракционной очистки бис 1ассы дрожжей и микроорганизмов, а более конкретно - к аппаратам для извлече ния липидов из мелкодисперсной биомассы микроорганизмов. Известен экстрактор для системы твердое тело - жидкость, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, секционированный по высоте коническими тарелками, вал с лопастными ме шалками, расположенный по оси аппарата, устройство для загрузки твердого материала в верхней части аппа рата, устройство для выгрузки твердого материала в нижней части аппарата, штуцеры для ввода и вывода растворителей. Экстрактор снабжен сепарируюпщми устройствами, выполненными в виде усеченных конусов, расположенных по оси аппарата в промежутках между секционирующими тарелками.Для более полного использования растворителя и рыхления твердого материала на валу в местах перетока суспензии из секции в секцию установлены отжимные шнеки и рыхлительные диски, Такая конструкция аппарата позво ляет проводить экстракцию методом ступенчатого противотока с промежуточны: i частичным удалением мисцеллы из твердой фазы без значительного продольного перемешивания. Этот аппарат обладает конструктивной сложностью. Гидродинамические режимы в контактных камерах и узлы наклона сепарирующих конусов постоянны. В случае обработки твердой фазы полидисперсного состава мелкие частицы уносятся с мисцеллой из экстрактора Известен экстрактор, содержащий вертикальный корпус, разделенный по высоте горизонтальными перегород ками на смесительные камеры, гидроциклоны, образующгг отстойные камеры и соединенные патрубками со смесительными камерами, вал с турбинными мешалками, расположенными в смесительных камерах, рециркуляционные трубопроводы и устройства для ввода и вывода фаз. В этом аппарате вал выполнен полым и снабжен перегородками, размещен9ными в нем с двухсторон мешалок и образ тощими двесекции всасывания. Соединительные патрубки выполнены клинообразно р|1сширяющимися в сторону смесительных камер, к которым они подсоединены тангенциально. Конструкция аппарата позволяет в значительной степени на каждой ступени отделять твердую фазу от удержанной мисцеллы, что позволяет уменьшить число ступеней экстракции по сравнению с аппаратами, в которых предусмотрено естественное осаждение частиц твердой фазы. Однако в этом аппарате величина потоков, концентрация биомассы в зонах смещения и другие параметры являются величинами нерегулируемыми и зависят от режима работы гидроцилиндров, постоянного для данного аппарата. Известен смесительно-отстойный экстрактор, содержащий горизонтальный прямоугольный корпус, разделенный вертикальными перегородками на смесительные и отстойные камеры и предкамеры, расположенные под смесительными камерами, транспортирующие перемешивающие устройства, выполненные в.виде турбинных мешалок и размещенные в отверстиях горизонтальных перегородок, отделяющие смесительные камеры от предкамер, и переточные каналы между вертикальными перегородками, соединяюш 1ми отстойные камеры со смесительными. Б предкамерах установлены вертикальные перегородки, которые делят предкамеры на зоны, соединенные переточными каналами и отверстиями в перегородках. Несмотря на то, что этот аппарат предназначен для экстрагирования в системе жидкость - жидкость, он может быть использован для обработки твердого материала при условии низкой концентрации его в экстрагенте. Недостатком описанного экстрактора является то, что на выходе фаз из аппарата неизбежен значительный взаимный унос. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является экстрактор для системы жидкость - твердое тело, который выполнен в виде горизонтального прямоугольного аппарата, разделенного 3 вертикальными перегородками на смесительные и отстойные камеры, снабженного устройством для загруз ки твердого материала, расположенным над первой смесительной камерой, разгрузочно-отжимным устройст вом, предназначенным для вывода из экстрактора твердой фазы, расположенным в последней отстойной камере вдоль днища экстрактора.Помимо того, в каждой отстойной камере вдоль днища экстрактора распо ложены промежуточные транспортноотжимные устройства для удаления избыточного растворителя из твердой фазы и перемещения твердой фазы в смесительную камеру последующей ступени. Для предотвращения вертикального перемешивания фа отстойная камера снабжена сепарирующими устройствами в виде расположенных на некотором расстоянии друг от друга.перфорированных пластин с изменяемым узлом наклона. Между пластинами имеются отверстия для перетока суспензии из смесительной камеры в отстойную. В центральной части смесительных камер установлены турбинные ме щалки с индивидуальными приводами , В известном аппарате осуществля ется экстракционная обработка твердого мелкодисперсного материал в режиме ступенчатого противотока Конструкция аппарата позволяет в значительной степени удалять мнецеллу из твердой фазы при перемещении последней со ступени на ступень. Недостатком прототипа является то, что при отработке полидисперс- ного твердого материала с различными седиментационными характеристиками падает эффективность процес са экстракции из-за ухудшения работы пластинчатых успокоителей, а также унос мелких частиц твердой фазы с мисцеллой достигает 5-6%. Целью предполагаемого изобретен является интенсификация процесса экстрайхщи при обработке полидисперсного твердого материала с различными седиментационными характеристиками. Указанная цель достигается тем что в известном многоступенчатом смесительно-отстойном экстракторе содержащем горизонтальный корпус, разделенный на смесительные и 594 отстойные секции, загрузочное шнекрвое устройство, расположенное в первой смесительной секции по ходу движения твердой фазы, загрузочно-отжимное устройство, расположенное в последней по ходу движения твердой фазы отстойной секции, штуцера дпя ввода и вывода жидкой фазы, турбинные мешалки с индивидуальными приводами, расположенные в смесительных секциях, промежуточные транспортно-отжимные щнековые устройства, расположенные в отстойных секциях вдоль днища экстрактора, согласно изобретению, каждая отстойная секция снабжена батареей гидроциклонов, расположенных над транспортно-отжимными устройствами, а отстойная секция первой ступени дополнительно снабжена барботером, размещенным над батареей гидроциклонов и установленным над отстойной секцией пеногасителем,, имеющим центробежное пеногасящее устройство, распылитель для подачи жидкого пеногасителя и вертикальную перегородку с переливным устройством, разделяющую его на две камеры, в одной из которых расположены пеногасящее устройство и распылитель. На фиг.1 изображен продольный разрез экстрактора; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1. Экстрактор состоит из горизонтального корпуса 1, который разделен вертикальными перегородками на смесительные 2,3,4 и отстойные 5,6,7 секции. Каждая смесительная секция экстрактора снабжена турбинными мешалками 8,9,10, установленными в центральной части секции и оснащенными индивидуальным приводом. Для вывода суспензии из смесительных секций в отстойные через штуцера 11, 12, 13 служат насосы 14, 15, 16. В каждой отстойной секции вдоль днища экстрактора расположены транспортно-отжимные шнековые устройства 17,18,19, которые служат для перемещения твердой фазы в экстракторе и для частичного ее уплотнения. Над транспортно-отжимными устройствами 17,18,19 расположены батареи гидроциклонов 20,21,22, в которые насосами 14,15,16 подается суспензия из смесительных секций.В

первой отстойной секции над батарее гидроциклонов 22 расположен барботер 23 для подачи инертного газа. Отвод мисцеллы из отстойных секций осуществляется через штуцера 24, 25, 26 с помощью насосов 27, 28. Двухкамерный пеногаситель 29 расположен над первой отстойной секцией 5.В правой камере имеется трехъярусная ситчатая перегородка 30 и штуцер 31 для выхода азота. В левой камере пеногасителя расположено центробежное механическое пеногасящее устройство 32 и распылитель 33 для подачи жидкого пеногасителя. Канал 34 и штуцер 13 служат для возврата в процесс уловленных твердых частиц. Загрузочное устройство, состоящее из загрузочной воронки 35 и шнека 36, расположено в верхне части первой смесительной секции 2. Штуцера 37,38,39 служат для подачи мисцелпы или экстрагента в смесительные секции экстрактора.

Работа экстрактора осуществляется следующим образом.

Исходный порошок дрожжевой биомассы поступает в загрузочную воронку 35, а оттуда шнеком 36 подается в первую смесительную секцию 2 в зону действия турбинной мешалки 8. В зту же секцию через штуцер 37 насосом 27 подается мисцелла из второй отстойной секции 6. Полученная суспензия через штуцер 13 забираетс насосом 16 и подается в батарею гидроциклонов 22 первой отстойной секции 5. Из гидроциклонов сгущенная суспензия поступает на транспорно-отжимное устройство 19, где дополнительно уплотняется и подается во вторую смесительную секцию 3 в зону действия турбинной мешалки 9. Мисцелла, выходящая из гидроциклонов 22 первой отстойной секции 5 через штуцер 24, отводится из экстрактора. Через барботер 23 в слой мисцеллы подается инертный газ для флотационного удаления из мисцеллы унесенных мелких частиц.

Образующая пена вместе с твердыми частицами, извлеченными из мисцеллы, поступает в правую камеру двухкамерного пеногасителя 29, про ходит трехъярусную ситчатую перегородку 30 и через отверстие в стенке переливается в левую камеру.

В левой камере пеногасителя 29 происходит окончательное разрушение пены за счет действия химреаген5 тон и центробежного пеногасящего устройства 32.

Вьщеленные из пены твердые частицы по каналу 34 и штуцеру 40 поступают в насос 16 и, затем, сно0 ва в первую отстойную секцию, а азот через штуцер 31 уходит из экстрактора.

Уплотненная суспензия из транспортно-отжимного устройства 19 5 первой отстойной секции подается в зону действия турбинной мешалки 9 второй смесительной секции 3. В эту же секцию подается мисцелла из третьей отстойной секции 7. Полу0 ченйая суспензия через штуцер 12 насосом 15 подается в батарею гидроциклонов 21 второй отстойной секции.

Работа остальных секций экстрак5 тора происходит аналогично работе описанных секций.

Очищенная биомасса из последней отстойной секции 7 выводится из экстрактора.

Свежий экстрагент подается в последнюю смесительную секцию 4 экстрактора.

Таким образом использование пред лагаемого экстрактора позволит интенсифицировать процесс экстракции при обработке полидисперсного твердого материала с различными седиментационными характеристиками за

счет повьш1ения в 2,5-3 раза концентрации твердых веществ в суспензии, поступающей в транспортно-отжимное устройство. Это повышает эффективность отжима удержанной жидкой фазы при транспортировке твердого материала со ступени на ступень или при выводе его из экстрактора, а также снижает продольное перемешивание и унос твердой фазы с мисцеллой. Расположение батареи гидроциклонов над транспортно-отжимным устройством в нижней части отстойной секции обеспечивает увеличение

степени диспергирования пузырей инертного газа, выходящего из барботера, что приводит к более полному выделению мелкодисперсных частиц та. 710517598 / „ „.-кж Кроме того, применение данного гГиПи- .:. .

ШОГОСТУПЕНЧАТЫЙ СМЕСИТЁЛЬНО-ОТСТОЙНЫЙ ЭКСТРАКТОР, содержащий горизонтальный корпус, разделенный на смесительные и отстойные секции, загрузочное шкековое устройство, расположенное в первой смесительной секции по ходу движения твердой фазы, разгрузочно-отжимное устройство, расположенное в последней по ходу движения твердой фазы отстойной секции, штуцера для ввода и вывода жидкой фазы, турбинные мешалки с индивидуальными приводами, расположенные в смесительных секциях, промежуточные транспортноотжимные шнековые устройства, рас- положенные в отстойных секциях вдоль днища зкстрактора, отличающийся , что, с целью интенсификации процесса экстракции при обработке полидисперсного твердого материала с различными седи- . ментационными характеристиками, каждая отстойная секция зкстрактора снабжена батареей гидроциклонов, расположенных над транспортно-отS жимными устройствами, а отстойная секция первой ступени дополнительно снабжена барботером, размещенным над батареей гидроциклонов и установленным над отстойной секцией пеногасителем, имеющим центробежное пеногасящее устройство, распылитель для подачи жидкого пеногасл сителя и вертикальную перегородку с переливным устройством, разделяю сл щую его на две камеры, в одной из которых расположено пеногасящее со устройство и распылитель.