Непрерывнодействующий экстрактор для системы твердое тело - жидкость Советский патент 1992 года по МПК B01D11/02 

Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к экстракторам, предназначенным для экстрагирования растворимых веществ из твердого тела жидким экстрагентом в химической, пищевой и смежных с ними отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение производительности, выхода экстрагируемых веществ и концентрации экстракта.

Нафиг.1 изображен общий вид экстрактора; на фиг.2 - схема расположения выгрузочных отверстий; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1.

Экстрактор состоит из вертикального корпуса 1, загрузочного устройства 2, вы- гружного устройства 3, перегрузочного патрубка 4, наклонного шнекового транспортера 5 с выгрузочным патрубком 6. По оси экстрактора размещен вал 7, вращае- мый приводом (не показан), с укрепленными на нем перемешивающими и транспортирующими лопатками 8, связанными между собой тонкими концентрическими перегородками 9. Камеры экстрактора образуют диски 10с переточными отверстиями для перегрузки сырья 11. Подача экстрагента осуществляется через устройство 12с помощью штуцера 13. Потоки экстрагента формируются и направляют- ся отбойником 14. Вывод экстракта осуществляется через отстойную камеру 15 с помощью штуцера 16. Выбор высоты лопаток 0,6-0,9 высоты камеры определен тем, что при высотах меньших 0,6 высоты камеры нерационально используется объем аппарата, а при высотах больших 0,9 высоты камеры, как показывают эксперименты, резко увеличиваются затраты мощности на транспортировку сырья вследствие трения материала о верхний диск, чрезмерное уплотнение холма материала впереди лопатки и, как следствие, уменьшению интенсивности перемешивания сырья.

Благодаря тому, что лопатки связаны между собой тонкими концентрическими

перегородками высотой равной высоте камеры, предотвращается скопление твердой фазы на периферии камеры, куда она отбрасывается центробежными силами, и, соответственно, обеспечивается более равномерное распределение сырья по диаметру экстрактора. Уменьшение диаметра перегородки обеспечивает одинаковые условия заполнения гсех кольцевых областей камеры, и, соответственно, одинаковые условия перемещения п них. Высота кольцевых перегородок равная высоте камеры, выбрана из требований максимального уменьшения перераспределения сырья в сторону его увеличения на периферии во время перегрузки его из вышележащей секции в нижележащую.

Благодаря .тому, ч го переточные отверстия в смежных дисках смещены друг относительно друга так, что проекция переточного отверстия вышележащего диска на нижележащий смещена по направлению движения лопаток относительно переточного отверстия нижележащего диска и не перекрывает его, обеспечивается возможность проскока твердой фазы через камеру при максимальном времени ее пребывания в каждой камере.

Благодаря тому, что загрузочное устройство для твердой фазы выполнено в виде полого расширяющегося к низу усеченного конуса, нижнее основание которого имеет диаметр равный длине лопатки и установлено на уровне верхних краев лопаток по ходу движения сырья секции обеспечивается равномерность распределения сырья по диаметру экстрактора , предотвращение зависания сырья по диаметру экстрактора, предотвращение зависания сырья и попадание суспензии во взмученном состоянии в отстойную камеру.

Экстрактор работает следующим образом.

Твердая фаза непрерывно поступает в

загрузочное устройство 2, где взмучивается

в жидкости, частично заполняющей конус

загрузочного устройства, либо мешалкой (на чертеже не показаний) при высокой плотности частиц твердой фазы либо за счет возникающих конвективных потоков при плотности частиц мало отличающейся от плотности жидкости. Из образующейся суспензии твердая фаза относительно равномерным по радиусу экстрактора потоком попадает на верхний диск, где подхваты- вается закрепленными на вращающемся валу 7 лопатками 8, транспортируется в горизонтальной плоскости до переточного отверстия 11 в диске, через которое перегружается в нижележащую камеру. Далее процесс повторяется до камеры, служащей устройством для подачи жидкости. В этой камере отверстия в верхнем и нижнем диске совпадают по вертикали и твердая фаза через эти отверстия попадает в камеру вы- гружного устройства, где лопатками транспортируется к перегрузочному патрубку 4 и далее с помощью шнекового транспортера 5 в виде суспензии выводится с аппарата через.выгрузочный патрубок 6. Здесь надо иметь в виду, что аппарат работает под заливом и поэтому твердая фаза непрерывно контактирует с экстрагентом. При перемешивании твердой фазы лопатками в горизонтальной плоскости впереди ло- патки образуется движущийся холм из материала, который по высоте может превышать высоту лопатки.

Твердая фаза в этом холме находится в слабовзмученном состоянии так что в холме осуществляется перемешивание, что улучшает условия массообмена. Холм материала вместе с лопаткой при своем движении в горизонтальной плоскости увлекает жидкую фазу, обеспечивая условия прямоточной эк- стракции в каждой камере от угла загрузки до угла выгрузки из секции.

Экстрагент через штуцер 13 подается в камеру подачи экстрагента 12, где с помощью отбойника 14 формируются два по- тока, которые с противоположных сторон направляются в сектор, образующий вырезами, препятствуя попаданию твердой фазы внутрь камеры. В секторе, вырезов поток разделяется на два потока. Часть исходного потока, вытесняя экстракт и промывая поток осаждающейся твердой фазы, переходит в вышележащую камеру, и далее, смешиваясь с экстрактом, поднимается вверх, а вторая часть опускается в нижеле- жащую камеру и вместе с твердой фазой выводится из аппарата. Соотношение между восходящим и нисходящим потоком определяется высотой камеры выгрузки и выбирается при разработке экстрактора, Восходящий поток экстракта, смешиваясь в

каждой камере с экстрактом, более пыес .сй концентрации, полученный при прямотоке обогащается экстрагируемым веществом, очищается от мелких частиц твердой фазы в отстойной камере 15 и выводится из экстрактора через штуцер 16.

Нисходящий поток экстрзгента выво-. дится из экстрактора через перегрузочный патрубок л, шмзковый транспортер 5 и выгрузочный патрубок 6. В процессе вывода экс- трагент промывает твердую фазу от остатков экстрагируемого вещества превращаясь в слабоконцентрируемый экстракт. Особенно интенсивно промывка осуществляется, в наклонном шнековом транспортере, где суспензия находится в сильновзмученном ссостоянии. Далее после разделения суспензии, например, на центрифуге или фильтре слабоконцентрированный экстракт может использоваться как экстрагент, повышая выход экстрагируемого вещества.

Совокупность рассмотренных особенностей обеспечивает простоту и надежность конструкции, высокую удельную производительность единицы объема аппарата, простоту обслуживания и промывки, высокий выход целевого продукта, высокую концентрацию и чистоту экстракта.

Результаты срзвнени заявляемого экстрактора, с базовым объектом приведены ниже в таблице. В качестве базового объек- та выбран действующий комплект четырех экстракторов периодичдского действия в производстве пищевого белгового концентрата из шрота сои на Черновицком экспериментальном заводе белковых веществ, так как сведений о промышленном использовании прототипа не имеется.

Экономический эффект получается в основном, за счет выпуска продукции повышенного качества (с более высокой ценой) и экономии электроэнергии.

Фор.мула изобретения

1. Непрерывнодействующий экстрактор для системы твердое тело-жидкость, включающий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого по оси установлен вал с ярусно размещенными на нем перемешивающими лопатками, устройства для загрузки исходного и выгрузки проэкстра- гированного сырья, штуцер для подвода экстрагента, установленный в нижней части аппарата, штуцер для отвода экстракта, установленный в отстойной камере в верхней части аппарата, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, выхода экстрагируемых веществ и концентрации экстракта, корпус снабх ен неподвижными горизонтальными дисками, установленными между перемешивающими

лопатками с центральными отверстиями для вала, образующими вместе с внутренней стенкой корпуса ярусно расположенные камеры, сообщающиеся между собой через переточные отверстия в дисках, при этом перемешивающие лопатки установлены в нижних частях камер и соединены между собой концентрическими перегородками, разделяющими камеры на кольцевые области и имеющими высоту, равную высоте камеры, а высота перемешивающих лопаток составляет 0,6-0,9 высоты камеры. 2. Экстрактор по п.1, от л и ч а ющи й- с я тем, что переточные отверстия в смежных дисках смещены друг относительно друга так, что проекция переточного отвер0

5

стия вышележащего диска на нижележащий смещена по направлению вращения лопаток относительно переточного отверстия нижележащего диска и не перекрывает его.

3.Экстрактор по п.1, отличающий- с я тем, что расстояние между смежными концентрическими перегородками уменьшается с увеличением диаметра перегородок.

4.Экстрактор по п.1, отличающий- с я тем, что устройство для загрузки исходного сырья установлено в отстойной камере и выполнено в виде полого расширяющегося книзу усеченного конуса, нижнее основание которого примыкает к верхним краям перемешивающих лопаток верхнего яруса.

Область применения: изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к экстракторам, предназначенным для экстрагирования растворимых веществ из твердого тела жидким экстра- гентом в химической, пищевой и смежных с ними отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение производительности, выхода экстрагируемых веществ и концентрации экстракта. Сущность изобретения: экстрактор содержит корпус 1, загрузочное устройство 2, выгружное устройство 3, шнековый транспортер 5 с выгрузочным патрубком 6. По оси экстрактора размещен вал 7 с лопатками 8, соединенными перего