ЭКСТРАКЦИОННАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к оборудованию для экстрагирования растворимых веществ из дисперсной твердой фазы и может применяться в химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известно устройство для проведения массообменных процессов в гетерогенных системах, содержащее корпус, оснащенный патрубками ввода и вывода экстрагента. между которыми располагается слой обрабатываемого дисперсного материала (Плановский А.И., Николаев П.И. " Основные процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии " М. "Химия" 1987 рис.15.4.а, с.372).
Недостатками известного устройства являются, возможность каналообразования в обрабатываемом материале, что приводит к увеличению времени экстракции и сокращению поверхности контакта фаз, значительное диффузионное сопротивление в пограничном слое, снижающее эффективность массообменных процессов.
Наиболее близким к заявляемому решению является установка, содержащая пульсационный экстрактор периодического действия, емкости для экстрагента и экстракта, а также систему трубопроводов для подачи экстрагента и отводу экстракта с регулирующей аппаратурой. Экстрактор содержит цилиндрический корпус с крышкой, содержащей встроенную в нее фильтрующую перегородку, днище, технологические штуцеры и пульсационной камерой, выполненной в виде колокола, расположенного коаксиально в
корпусе, и устройство для его переворачивания на 180° (пат. РФ №2142314, МКИ В 01 D 11/02, 1999).
Недостатками данного экстрактора являются большие габаритные размеры, большой объем экстрагента, требуемого для полного истощения сырья, необходимость проведения процесса в несколько стадий, не оптимальные условия проведения массообменного процесса, так как не создается максимальной разности концентраций экстрагируемых веществ в твердом теле и жидкости.
Задачей, решаемой в рамках заявляемой полезной модели, являлось создание более эффективной и более компактной экстракционной установки.
Технической задачей заявляемой полезной модели является создание установки, в которой экстракция проводится из сырья, поверхность которого подвергается постоянной очистке от экстрагируемых веществ, что обеспечивает максимально эффективный массообмен веществ.
Технический результат достигается за счет введение в состав установки генератора гидравлических импульсов, который способен в момент подачи максимального импульса поджимать сырье в верхней части экстрактора, что исключает каналообразование и обеспечивает максимальную эффективность использования экстрагента, а при отсутствии импульса создавать «противоимпульс», разрыхляющий «поджатый» слой и стряхивающий с частиц сырья поверхностный слой экстрагента, содержащий экстрагированные вещества. Т.е. генератор в отличие от использованного в прототипе пульсатора не перемешивает частицы сырья, а стабилизирует их нахождение в экстракторе. В состав установки, в отличие от аналога при этом входят емкости для экстрагента и экстракта и система трубопроводов для подачи экстрагента вниз экстрактора и отводу экстракта из верхней части экстрактора, причем к трубопроводу для подачи экстрагента подключен генератор гидравлических импульсов.
Дополнительный технический результат достигается при использовании схемы, позволяющей регулярно вместо подачи экстрагента в импульсном
режиме снизу вверх подавать его сверху вниз, обеспечивая очистку верхнего фильтра экстрактора. Такая схема включает в себя установку дополнительного фильтра в нижней части экстрактора и установление трубопровода, связывающего верх экстрактора с линией подачи экстрагента, а низ экстрактора с емкостью для сбора экстракта, а также установление на трубопроводах регулирующей аппаратуры (клапанов или вентилей), обеспечивающей смену направления потока в экстракторе.
Общая схема установки приведена на фиг.1. Установка состоит из емкости для экстрагента (ЕЭГ) 1, экстрактора (ЭР) 2, емкости для сбора экстрагента (ЕЭТ) 3, а также насоса, совмещенного с генератором импульсов (ГИ) 4. Экстрактор состоит из цилиндрического корпуса 5 с крышкой 6, содержащей встроенную в нее фильтрующую перегородку (ФП) 7, днища 8 с фильтрующей перегородкой (ФП) 9, и технологическими штуцерами, соединяющими ЭР 2 с подводящими (ПТ) 10 и отводящими (ОТ) 11 магистральными трубопроводами. ЭР 2 содержит сырье для экстракции 12. На ПТ 10 размещены регулирующие устройства (РУ) - клапаны или вентили - РУ 13 и РУ 14, на ОТ 12 - РУ 15 и РУ 16.
Установка может состоять из вышеуказанных фрагментов или иметь дополнительные элементы, выполняющие самостоятельные функции или не иметь часть элементов, имеющих второстепенное значение, например, совокупность фрагментов бв ПТ 10 и вд ОТ 11 и РУ 14 и 15.
Установка работает следующим образом. Сырье 12 помещают в корпус 5 ЭР 2, при необходимости включают обогревательную рубашку ЭР 2 и подают экстрагент из ЕЭГ 1 по участку абв ПТ 10 через РУ 13 и ФП 9, в корпус.
После заполнения корпуса 5 включают ГИ 4, который в предварительно рассчитанном режиме подает гидравлический импульс, плотно прижимающей сырье 12 к ФП 7. В ходе «поджатая слоя сырья» обеспечивается отсутствие свободных каналов в слое и равномерное прохождение экстрагента через сырье. После прекращения импульса под действием «отдачи» и сил гравитации происходит «встряхивание» частиц, что обеспечивает лучшие условия
для освобождения частиц сырья от сорбированного на их поверхности слоя экстрагента, содержащего экстрагированные вещества. Далее экстракт через ФП 7 поступает на участок гд ОТ 11, а затем в ЕЭТ 3 и далее на кон-центрирование. При работе с технологически сложным сырьем (высокая дисперсность, повышенная адгезия и т.п.) возникает возможность забивания ФП 7. Для предотвращения этого периодически закрывают РУ 13 и РУ 16, открывая РУ 14 и РУ 15. При этом экстракт поступает из ЕЭГ 1 по участку абг ПТ 10 и далее через ФП 7 и ФП 9 по участку вд ОТ 11 в ЕЭТ 3. Гидравлические импульсы от ГИ 4 с одной стороны очищают ФП 7, а с другой обеспечивают «поджатие» сырья к ФП 9 и эффективную экстракцию.
Преимущества нового экстрактора по сравнению с аналогами показаны в таблице 1.
Таблица 1.Экстракция травы солянки холмовой.
Экстрактор
Выход экстрактивных веществ (% вес.)
Время экстракции 1 (мин.);
Расход экстрагента (литр/кг)
Традиционный
2
3
4
пат. РФ №2142314
8.1
330
15
Заявляемое устройство
8.6
30
13.1
Использование нового устройства позволяет сократить время экстракции и объем используемого экстрагента. Оно является высоконадежным и эффективным, простым по конструкции и легким в обслуживании.