части экстрактора установлены распредели тель жидкости, выиолнениый в виде чечевице образиой обечайки, и цилиидрический стакаи с тангенциально расиоложеиным входным па трубком, пористые трубы расположены в ви де змеевика. Кроме того, целью изобретения является интенсификация процесса и получение кон центрированного и светлого экстракта за счет того, что из рециркулирующей пульпы отбирают легкую фракцию и смешивают ее с измельченным твердым материалом и частью экстрагента до получения суспензии, противотоком которой подают суспензию сорбента в экстрагенте, которую далее направляют на регенерацию, и противотоком суспензии твердого материала подают свежий экстрагент. На фиг. 1 изображена технологическая схема установки с кожухотрубчатым экстрактором, расположенным между смесителем и сгустителем-декантатором; на фиг. 2 и 3- варианты выполнения экстракционных стуненей экстрактора; на фиг. 4-продольный разрез пористой гофрированной трубы; на фиг. 5-технологическая схема установки с экстрактором типа «труба в трубе ; на фиг. 6-технологическая схема установки с последовательно размещенными экстракторами; на фиг. 7-продольиый разрез общего вида экстрактора с трубками, расположенными в виде змеевика; на фиг. 8-общий вид установки с экстрактором, в нижней части которого размещен чечевицеобразный распределитель жидкости; на фиг. 9 - технологическая схема установки из нескольких экстракторов, показанных на фиг. 8. Установка для экстрагироваиия в системе «твердое тело-жидкость состоит из дробилки 1, смесителя 2 с греющей рубашкой 3, сгустителя-декантатора 4, которым может быть, например, гидроциклон, центрифуга, отстойник и т. д., напорных бачков 5 и 6, насосов 7 и экстрактора 8. Экстрактор 8 состоит из корпуса 9 с коническим днищем 10. В верхней части корпус 9 соединен с напорным бачком 5. Корпус 9 состоит из царг 11 с расположенными в них трубными пучками 12 и магнитострикционньши излучател5хми 13, расположенными на корпусе 9. Трубные пучки 12 соединены последовательно между собой, верхний из них соединен с линией 14 подачи свежего экстрагента, а нижний-с напорным бачком 6, со сливным патрубком 15. Трубные пучки 12 могут быть трех типов: с горизонтальными прямыми трубами, решетками 16 на стенках царг 11 и распределительными камерами 17, змеевиковыми с вертикальиыми витками и змеевиковыми с горизонтальными витками. Трубы 18, из которых стоят трубные пучки 12, выполнены из пористого проницаемого материала, например фильтровальной ткани. гофрированного с помощью двойных колец 19 6 большого диаметра и двойных колец 20 малого диаметра. Согласно второму варианту выполнения установки насос 7 выполнен двойного действия и используется как пульсатор. По этому же варианту экстрактор 8 состоит из соединенных между собой элементов типа «труба в трубе, т. е. наружиых стеклянных труб 21, закрепленных в концевых камерах 22 с крышками 23, и внутренних труб 24 из пористого проницаемого материала, например из центрированных с помощью колец 25 проточных тканных рукавов, соединенных с твердыми непроницаемыми трубными калачами 26, выходящими из концевых камер. Согласно третьему варианту выполнения экстрактор 8 состоит из цилиндрического корпуса 9 с рубашкой 27 и коническим днищем 10, патрубками входа пульпы 28, выхода пульпы 29, входа экстрагента 30 и выхода экстракта 31 и концентрическими опорами 32 внизу и вверху. Внутри корпуса расположены коллекторы 33, трубные калачи 34 и пористые трубы 35, например, выполненные из тканных рукавов (фильтровальные ткани - бельтинг, капрон и др.), закрепленные на трубных калачах 34. Экстрактор снабжен мембранным пульсатором 36. По четвертому варианту выполнения установка включает экстрактор 8, выполненный в виде кожухотрубчатого аппарата с трубами 18 из пористого проницаемого материала, например, в виде проточных тканных рукавов, закрепленных в решетке 37, полым распределителем 38 чечевицеобразной формы и штуцером 39. В коническом днище 10 экстрактора 8 размещен цилиндрический стакан 40 с тангенциальным иатрубком 41. Межтрубное пространство экстрактора 8 подключено к контуру рециркуляции пульпы, включающему соединенный с дробилкой 1 смеситель 2, напорный бачок 6 со сливным патрубком 15, сгустительдекантатор 42 пульпы и трубопроводы 43, 44 и 45 с насосом 7. Трубное пространство экстрактора 8 подключено к контуру рециркуляции суспензии сорбента в экстрагенте, включающему смеситель 46 с охлаждающей руашкой 47, напорный бачок 5 со сливным атрубком 48, теплообменник-охладитель 49, густители-декантаторы 4 и 50, соединенные ежду собой через теплообменник-подогреваель 51, и насос 52. На кожухе экстрактора становлены магнитострикционные излучатеи 13. Установка работает следующим образом. По первому варианту выполнения. Твердый материал измельчается в дробиле 1, перемешивается с частью свежего экстргента, поступающего по трубопроводу 53, и ёгкой фракцией пульпы, поступающей по ециркуляционному трубопроводу 54 из сгусителя-декантатора 4, подогревается и насоом 7 подается в нижнюю часть экстрактора , где пульпа поднимается в межтрубном пространстве и выходит из патрубка 48 бачка 5 в сгуститель-декантатор 4, откуда сгущенная пульпа выходит по трубопроводу 55 и направляется на дальнейшую переработку (например, сушку). Крупные частицы пульпы, которые не взвешиваются в поднимаюш.емся по колонне потоке, отводятся через патрубок 56, в нижней части колонны по рециркуляционному трубопроводу 57 в дробилку 1. В процессе контактирования твердого материала с экстрагентом в смесителе 2 и в трубных пучках 12 экстрактора происходит извлечение компонентов из твердых частиц пульпы, и эти компоненты под действием разности концентраций в трубном и межтрубном пространствах экстрактора диффундируют через стенки трубных пучков 12. Концентрированный светлый экстракт отводится по патрубку 15 из напорного бачка 6. По второму варианту, твердый материал измельчается в дробилке I, перемешивается с частью свежего экстрагента, поступающего по трубопроводу 53, и легкой фракцией пульпы, поступаюш,ей по рециркуляционному трубопроводу 54 из сгустителя-декантатора 4, поршневым насосом 7 подается в трубы 24 экстрактора 8. Из экстрактора 8 пульпа поступает в бачок 5, а оттуда в сгуститель-декантатор 4, где она разделяется на густую фракцию, выходящую снизу и направляемую на дальнейшую переработку (например, сущку), и легкую фракцию, уходящую по рециркуляционному трубопроводу 54 в смеситель 2. Экстрагент, поступающий на установку по трубопроводу 58, насосом 7 подается по трубопроводу 14 в экстрактор противотоком к пульпе, движущейся по внутренним пористым трубам 24. В процессе контактирования твердого материала с экстрагентом в смесителе и в трубах 24 экстрактора происходит извлечение компонентов из твердых частиц пульпы. Поршневой насос 7 с цилиндром двустороннего действия позволяет создать в экстракторе пульсирующий поток пульпы и экстрагента. Фаза повышенного давления в трубах совпадает с фазой пониженного давления в межтрубном пространстве и наоборот. Это заставляет ритмично сжиматься и разжиматься тканные рукава, благодаря чему интенсифицируется процесс массопередачи через пористые стенки. По третьему варианту, твердый материал измельчается в дробилке 1 и подается в смеситель 2 с греющей рубашкой 3 вместе с частью жидкого экстрагента, поступающего по трубопроводу 53, и легкой фракцией рециркулирующей пульпы, подаваемой по трубопроводу 54 из сгустителя-декантатора 4. Полученная в смесителе 2 пульпа прокачивается насосом 7 через последовательно расположенные экстракторы 8 и подается в сгустительдекантатор 4. Сгущенная экстрагированная пульпа из него по трубопроводу 55 направляется на дальнейшую переработку, например сушку. Противоточно пульпе по трубопроводу 55 экстрактора 8 подается свежий экстрагент, а концентрированный светлый экстракт отводится из первого экстрактора 8 по патрубку 56. На выходе пульпы и экстракта из каждого экстрактора установлены высокие напорные бачки 5 и 6 с расположенными на одном уровне сливными патрубками. Тонкое измельчение материала, которое допускает данный способ по третьему варианту выполнения установки ввиду отсутствия необходимости полного разделения фаз, позволяет увеличить скорость извлечения, выход растворимых компонентов и скорость дальнейшей сушки твердого материала. Предварительное разбавление измельченного материала частью экстрагента и легкой фракцией рециркулирующей пульпы до состояния текучей пульпы позволяет уменьшить трудозатраты, механизировать перемещение экстрагируемого материала из аппарата в аппарат путем перекачки насосом, а также получать на выходе сгущенную пульпу, что в свою очередь уменьшает затраты на ее дальнейшую сушку. Проведение контакта между потоком свежего экстрагента и потоком пульпы измельченного .материала через пористую проницаемую перегородку без перепада давлений на ней позволяет организовать непрерывный противоточный контакт твердых материалов, образующих с экстрагентом плохо разделяемую пульпу, с потоком свежего экстрагента и получать при этом концентрированный светлый экстракт. Согласно последнему четвертому варианту твердый материал измельчается в дробилке 1 л подается в обогреваемый смеситель 2 вместе с частью жидкого экстрагента, поступающего по трубопроводу 53, и легкой фракцией рециркулирующей пульпы, подаваемой по трубопроводу 44 из сгустителя-декантатора 42. Полученная в смесителе 2 пульпа подается насосом 7 в тангенциальный патрубок 41 экстрактора 8. Пульпа в виде закрученного потока проходит через стакан 40 и конический зазор 59 мелчду днищем 10 и распределителем 38 в межтрубное пространство экстрактора 8, где из нее. извлекаются компоненты проходящей по его трубному пространству суспензией сорбента в экстрагенте. Далее пульпа проходит по трубопроводу 43 в бачок 6 и сгуститель-декантатор 42, сгущенная пульпа из штуцера 60 направляется на дальнейшую переработку, а легкая фракция по трубопроводу 44 в смеситель 2. Суспензия сорбента в экстрагенте приготавливается в охлаждаемом смесителе 46 из сгущенной суспензии, поступающей из сгустителя-декантатора 50, свежего экстрагента, поступающего по трубопроводу 61, и легкой фракции суспензии сорбента в экстрагенте, поступающей по трубопроводу 62 из сгустителя-декантатора 4. Охлажденная суспензия насосом 52 подается через штуцер 39 в распределитель 38, проходит трубные пучки 12, где насыщается извлекаемым из пульпы компонентами, и через бачок 5 поступает в теплообменник-охладитель 49. При охлаждении суспензии сорбента часть компонентов, находящихся в жидком экстрагенте, сорбируется на частицах сорбента, и л :идкая фаза суспензии объединяется компонентами. В сгустителе-декантаторе 4 охлажденная суспензия сгущается, по трубопроводу 55 направляется в теплообменник-нагреватель 51, а обедненная компонентами легкая фракция по линии 62 направляется в смеситель 46. В нагревателе 51 часть поглощенных сорбентов часть компонентов переходит в жидкую фазу сгущенной суспензии, которая поступает в декаитатор 50, где отделяется концентрированный экстракт, уходящий из патрубка 63, а сорбент по линии 64 поступает в смеситель 46.
Двухкорпусная установка осуществляется путем соединения экстракторов 8 линией 65 для перекачки пульпы, линией отвода 66 концентрированного экстракта, соединенной со смесителем 46 приготовления суспензии сорбента. Концентрированный экстракт в этом случае отводится по линии 67, а обработанная сгущенная пульпа-по линии 68.
Тонкое измельчение материала, которое допускается в данных способах и установке в виду отсутствия необходимости полного разделения фаз, позволяет увеличить скорость извлечеиия, выход растворимых компонентов и скорость дальнейшей сушкн твердого материала. Предварительное разбавление измельченного материала частью экстрагента и легкой фракцией рециркулирующей пульпы до состояния текучей пульпы позволяет уменьшить трудозатраты, механизировать перемещение экстрагируемого материала путем перекачки насосом, а также получать на выходе сгущенную пульпу, что в свою очередь уменьшает затраты на ее дальнейшую сушку. Проведение контакта потоком свежего экстрагента и потоком пульпы измельченного материала через пористую проницаемую перегородку без перепада давлений в ней позволяет организовать непрерывный противоточный контакт твердых материалов, образующих с экстрагентом и сорбентом плохо разделяемую пульпу, с потоком свежего экстрагента и получать при згом светлый экстракт. Использование суспензии сорбента в экстрагенте, контактирующей с пульпой через пористую перегородку, позволяет интенсифицировать массопередачу в экстракторе, так как при этом в трубном пространстве сохраняется низкая концентрация компонентов в экстрагенте и диффузия компонентов через перегородку, идущая под действием разности концентраций в трубиом и межтрубном простраиствах, ускоряется. Кроме того, при этом получается на выходе из экстрактора пульпа обработанного твердого материала, не загрязненная частицами сорбента, а поры сорбента не забиваются мелкодисперсными частицами и коллоидными ооразованиями, которые могут присутствовать в обрабатываемой пульпе. Это увеличивает эффективность работы и срок службы сорбента. Проведение последовательно операций охлаждения суспензии сорбента, сгущения, нагрева и повторной декантации позволяет получать на установке концентрированный экстракт при небольиюй поверхности пористых труб.
Формула изобретения
1.Установка для экстрагирования в системе «твердое тело - жидкость, содержащая дробилку, смеситель с греющей рубашкой, сгуститель-декаитатор, рециркуляционные и технологические трубопроводы и насосы, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и интенсификации ироцесса экстракции, она снабжена кожухотрубчатым экстрактором, установленным между смесителем и сгустителем-декантатором и соединенным рециркуляционным трубопроводом с дробилкой.
2.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена контуром рециркуляции суспензии, включающим последовательно соединенные смеситель с охлаждающей рубашкой, напорный бачок, охладитель и два сгустителя-декантатора, между которыми установлен подогреватель.
3.Установка ио пи. 1 и 2, отличающаяс я тем, что, с целью создаиия пульсирующего движения пульны и экстрагента, она снабжена пульсатором, соединенным с технологическими трубопроводами иодачи пульпы и экстрагента.
4.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что трубы экстрактора соединены последовательно между собой в трубные пучки и выполнены из пористого материала, а на корпусе экстрактора установлены магнитострикционные излучатели.
5.Установка по п. 4, отличающаяся тем, что трубы выполнены гофрированными в виде рукавов из фильтровальной ткани.
6.Установка по пп. 1-5, отличающаяся тем, что экстрактор выполнен в виде аппарата типа «труба в трубе, внутренняя из которых является пористой.
7.Установка по п. 3, отличающаяся тем, что пульсатор выполнен в виде поршневого насоса с цилиндром двустороннего действия.
8.Установка по п. 3, отличающаяся тем, что пульсатор выполнен мембранным.
9.Установка по пп. 1-6, отличающаяся тем, что в нижней части экстрактора установлены распределитель жидкости, выполненный в виде чечевицеобразной обечайки, и цилиндрический стакан с тангенциально расположенным входным патрубком.
10.Установка по пп. 1-4, отличающаяся тем, что пористые трубы расположены в виде змеевика.
11. Способ экстрагирования в системе «твердое тело-жидкость, включающий операции измельчения твердого материала, его смещения и коитактирования с экстрагентом в присутствии сорбента до получения пульпы и разделения экстракта и непрореагировавшего твердого материала при непрерывной рециркуляции пульны, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и получения концентрированного и светлого экстракта, от рециркулирующей пульпы отбирают легкую фракцию и смешивают ее с измельченным твердым материалом и частью
экстрагента до получения суспензии, противотоком которой подают суспензию сорбента в экстрагента, которую далее направляют на регенерацию.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что, противотоком суспензии твердого материала подают свежий экстрагент.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1.Авт. св. N° 190342, кл. В 01D 11/02, 1963 (прототип).
2.Воскресенский П. И. «Техника лабораторных работ, М., «Химия, 1969, с. 526.
5
fj
W ,
