РЕАКТОР

Заявляемая полезная модель относится к химической технологии, в частности к аппаратам периодического действия, предназначенным для осуществления массообменных процессов (например, выщелачивания, экстрагирования, получения эфирных масел, ароматных спиртов), регенерации летучих растворителей, проведения химических реакций, и может быть использовано при переработке сырья растительного, животного и минерального происхождения.
Известны экстракторы периодического действия, т.н. настойные чаны, представляющие собой деревянные или металлические емкости открытого или закрытого типа, в которые помещают сырье и подают экстрагирующие среды. Емкости снабжены люками для загрузки и разгрузки сырья, патрубками для подачи и слива экстрагентов и экстрактов, некоторые снабжены расположенными в донной части рещетками, предотвращающими попадание сырья в сливные патрубки 1, с. 108, рис.4.16. НастойньГе чаны характеризуются сравнительно низкой производительностью изза невысокой скорости протекания массообменных процессов.
Интенсификация процесса экстрагирования достигается за счет применения различных дополнительных устройств. В частности.
МПКВ01Л9/08 РЕАКТОР
известен экстрактор настойный с мешалкой, применяемый в производстве ликероводочных изделий, ароматизированных вин с целью получения сравнительно небольших объемов настоев вкусового и пряно-ароматического растительного сырья 2, с. 76, рис. 16.
Аппарат представляет собой цилиндрическую емкость с горизонтально установленным в нижней части емкости перфорированным ложным дном, над которым коаксиально располагается лопастная мешалка, закрепленная в подшипниках верхней крышки аппарата и оборудованная электроприводом. Истинное дно емкости оборудовано патрубком для слива полученного настоя. Недостатком данной конструкции является невозможность осушествления регенерации экстрагента из отработанного сырья в том же аппарате.
Также известны перегонные аппараты (т.н. «аламбики), применяемые на предприятиях ликероводочной и винодельческой промышленности с целью получения ароматных спиртов 2, с.124126, рис.16. Аламбик представляет собой цилиндрическую емкость с выпуклой герметичной крьппкой, оборудованной люком для загрузки сырья и водного раствора этилового спирта, а также коаксиально расположенным патрубком для отвода из аппарата паровой фазы. Выпуклое дно емкости снабжено коаксиально расположенным
патрубком, предназначенным для удаления из емкости жидкой фазы (например, отработанного ароматического настоя или раствора эфирного масла). Аппарат нагревается с помощью «глухого пара, после чего производится перегонка этилового спирта вместе с летучими компонентами ароматического сырья. Процессы загрузки и разгрузки аламбиков, осуществляемые, как правило, вручную, требуют значительных затрат времени, что снижает производительность оборудования.
Устройства аналогичного типа, т.н. агитаторы, включающие цилиндрическую емкость с пропеллерной мешалкой и патрубками для подвода и отвода растворителя, известны из практики гидрометаллургии рудного сырья 3,4. Подобные устройства имеют значительные размеры, весьма упрощенную конструкцию и неприменимы для осуществления экстракционных процессов с участием растительного сырья.
Наиболее близким к заявляемому является выпарной аппарат, применяемый в производстве ликероводрчных изделий для регенерации этилового спирта из отработанного сырья и отходов. Аппарат представляет собой цилиндрическую емкость с крышкой и горизонтально установленным в нижней части перфорированным ложным дном, под которым располагается кольцевой барботер для подачи острого водяного пара. Емкость снабжена двумя герметически
закрывающимися люками: первый расположен на верхней крышке и предназначен для загрузки в аппарат перерабатываемого сырья; второй располагается на боковой поверхности цилиндрического корпуса аппарата, на уровне ложного дна и предназначен для удаления из аппарата отработанного сырья. Выпуклая крышка емкости оборудована патрубком для отвода из аппарата водноспиртовых паров и патрубками для установки контрольноизмерительной аппаратуры. Истинное дно емкости оборудовано патрубком для удаления конденсата, образовавшегося из избыточного количества поданного на отгонку водяного пара и связанной влаги сырья 5.
Данный аппарат имеет ограниченное применение для проведения экстракционных процессов, поскольку скорость экстракции в стационарном слое невелика, а процессы загрузкиразгрузки сырья трудоемки и требуют значительных затрат времени.
Задачей настояш;ей полезной модели является интенсификация и повышекше производительности процесса.
Поставленные задачи решаются в заявляемой полезной модели за счет того, что в реакторе, включающем цилиндрическую емкость с перфорированным ложным дном и расположенным под ложным дном барботером и съемную крышку с люком и патрубками, емкость дополнительно снабжена рубашкой для подачи теплоносителя.
например, пара или горячей воды, либо охлаждающего агента, например, холодной воды, ложное дно образовано дном перфорированной кассеты, подобной по форме внутреннему пространству реактора, крышка снабжена коаксиальной емкости мешалкой и патрубком для отвода воздуха, а в стенках емкости имеются патрубки для подачи жидкой фазы, отвода пара и возврата конденсата.
Кассета может быть изготовлена из сетки, например, металлической, и имеет фланец, помеп ;аемый между корпусом и крышкой реактора, крыпжа снабжена кронштейном для ее подъема при выгрузке кассеты с отработанным сырьем, а барботер выполнен, например, в виде незамкнутого кольца из перфорированной трубы.
Вариант заявляемого реактора представлен на рисунке. Корпус емкости 1 снабжен рубашкой 2. Реактор установлен на опорах 3. Емкость имеет крышку 4 с мешалкой 5, причем крышка соединена с корпусом посредством фланца. В емкость помещена перфорированная кассета 6, фиксируемая в упомянутом фланцевом соединении. В стенках емкости имеются патрубки: 7 - для подачи жидкой фазы (например, экстрагента), 8 - для отвода паровой фазы, 9 - для возврата конденсата, а также 10 - для размещения предохранительного клапана, срабатывающего при превыщении давления. В крышке имеются патрубки: 11 - для отвода воздуха при заполнении реактора и 12 - для
размещения контрольно-измерительной аппаратуры, а также люк 13 для загрузки перерабатываемого сьфья. На крышке имеется кронштейн 14, предназначенный для ее подъема и опускания. В верхней части рубашки предусмотрены патрубки: 15 и 16 - для подачи теплоносителей; 17 - для отвода воздуха при заполнении рубашки, 18 и 19 - для отвода отработанных теплоносителей. Под кассетой размешен барботер 20, выполненный,. например, в виде перфорированной трубы. Выпуклое дно емкости 1 снабжено сливным патрубком 21 для удаления жидкой фазы.
Заявляемый реактор работает следующим образом (на примере процесса экстрагирования растительного сырья).
Через люк 13, расположенный на крышке 4, в кассету 6 помещают перерабатываемое сырье (например, резаную траву), люк 13 закрывается, после чего через патрубок 7 в емкость 1 заливают экстрагент, в качестве которого используется водный раствор этилового спирта определенной концентрации. После этого включают мешалку 5, а в рубашку 2 через патрубок 16 подают водяной пар, конденсат которого отводят через патрубок 19. Выделяющиеся в ходе экстрагирования пары экстрагента через отводящий патрубок 8 направляются в конденсатор, где конденсируются. Полученный конденсат через патру бок 9 направляется обратно в емкость 1 с целью поддержания гидромодуля процесса экстрагирования на постоянном
уровне. По достижении температурой в емкости 1 требуемого значения, аппарат выдерживают заданное время, что необходимо для проведения процесса экстрагирования. По истечении заданного времени подачу водяного пара в рубашку 2 емкости 1 прекращают, после чего через патрубок 15 в рубашку 2 непрерывно подают хладагент (например, холодную воду); отработанный хладагент отводят из рубашки 2 через патрубок 18. По достижении температурой в емкости значения 20...25 °С отключают мешалку 5 и подачу хладагента в рубашку 2, из рубашки 2 через патрубок 19 сливают отработанный хладагент, после чего аппарат выдерживают в течение 10 минут. Далее при открытом патрубке 11 через патрубок 21 из аппарата удаляют жидкую фазу (экстракт). С целью снижения потерь экстрагента с отработанным сырьем последнее подвергают обработке острым водяным паром. Для этого закрывают патрубки 9, 11 и 21, в емкость 1 через барботер 20 подают водяной пар, в результате чего экстрагент испаряется, и смесь паров воды и экстрагента через патрубок 8 поступает в конденсатор. Далее полученный конденсат, называемый в алкогольной промышленности спиртовым отгоном, направляется в холодильник, откуда через спиртоизмеряющий прибор поступает в сборник спиртового отгона. Реактор охлаждают до 40 °С, открывают крышку 4 и извлекают кассету 6, удаляют из нее отработанное сырье, промывают чистой
водой и сушат. После этого реактор готов к новому производственному циклу.
Заявляемая конструкция реактора обеспечивает повышение производительности процесса экстрагирования за счет перемешивания и нагревания экстракционной смеси, а также облегчения процесса выгрузки из реактора отработанного сырья.
1.В.М. Лысянский, С.М. Гребенюк. Экстрагирование в пищевой промышленности. М.: «Агропромиздат, 1987.
2.П.П. Леснов, Г.И. Фертман. Ароматизированные вина. М.: «Пиш;евая промышленность, 1978.
3.Н.Н. Севрюков, Б.А. Кузьмин, Е.В. Челищев. Общая металлургия. М.: Металлургия, 1976, с. 133, рис.46а. с.208,212, рис.80.
4.С.С. Набойченко и др. Процессы и аппараты цветной металлургии. Екатеринбург, 1997, с.365-366.
5.Производственный технологический регламент на производство водок и ликеро-водочных изделий ТР 10-04-03-09-88. Утв. нач. подотдела спиртовой, дрожжевой и ликеро-водочной промышленности Отдела пищевой промышленности Госагропрома СССР. Архангельск, 1991, рис. 16.
ЛИТЕРАТУРА (