Многоступенчатый смесительно-отстойный экстрактор

 

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, расположенные 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.

- СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) 50 4 В 01 D 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3394668/23-26 (22) 01.02.82 (46) 07.12.85. Бюл. ¹ 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ и Народное предприятие нефтехимический комбинат (РЭ) (72) А.П. Захарычев, А.И. Фексон, В.Н. Жучков, С.В. Кан, Б.А. Вейсбейн и О.С. Полозкова (53) 66.061.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 430863, кл. В 01 D 11/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 564369, кл. В 01 D 11/04, 1974.

3. Авторское свипетельство СССР № 701653, кл. В 01 D 11/04, 1977.

4. Авторское свидительство СССР № 486755, кл. В 01 D 11/02, 1974. (54)(57) МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ СМЕСИТЕЛЬ-.

НО-ОТСТОЙНЬЙ ЭКСТРАКТОР, содержащий горизонтальный корпус, разделенный на смесительные и отстойные секции, загрузочное шнековое 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, расположенные в отстойных секциях вдоль днища экстрактора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса экстракции при обработке полидисперсного твердого материала с различными седиментационными характеристиками, каждая отстойная секция экстрактора 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 иэ которых расположено пеногасящее устройство и распылитель.

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно, к конструкции экстракторов для системы твердое тело — жидкость, которые могут быть использованы для экстракционной очистки биомассы дрояокей и микроорганизмов, а более конкретно — к аппаратам для извлечения липидов из мелкодисперсной биомассы микроорганизмов.

Известен экстрактор для системы твердое тело — жидкость, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, секционированный по высоте коническими тарелками, вал с лопастными мешалками, расположенный по оси аппарата, устройство для загрузки твердого материала в верхней части аппарата, устройство для выгрузки твердого материала в нижней части аппарата, штуцеры для ввода и вывода растворителей. Экстрактор снабжен сепарирующими 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 позволяет проводить экстракцию методом ступенчатого противотока с промежуточньк 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 перегородками на смесительные камеры, гидроциклоны, образующ е 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, размещен1051759 ными в нем с двух сторон мешалок и образующими две секции всасывания.

Соединительные патрубки выполне5 ны клинообразно расширяющимися в сторону смесительных камер, к которым они подсоединены тангенциально.

Конструкция аппарата позволяет в значительной степени на каждой сту10 пени отделять твердую фазу от удержанной мисцеллы, что позволяет уменьшить число ступеней экстракции по сравнению с аппаратами, в которых предусмотрено естественное

15 осажцение частиц твердой фазы.

Однако в этом аппарате величина потоков, концентрация биомассы в зонах смещения и другие параметры являются величинами нерегулируе20 мыми и зависят от режима работы гидроцилиндров, постоянного для данного аппарата.

Известен смесительно-отстойный экстрактор, содержащий горизонталь25 ный прямоугольный корпус, разделенный вертикальными перегородками на смесительные и отстойнше камеры и предкамеры, расположенные под смесительными камерами, тран30 спортирующие перемешивающие устройства, выполненные в.виде турбинных мешалок и размещенные в отверстиях горизонтальных перегородок, отделяющие смесительные камеры от предкамер, и переточные каналы между вертикальными перегородками, соединяющими отстойные камеры со смесительными.

Б предкамерах установлены вертикальные перегородки, которые делят предкамеры на зоны соединен ные 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 концентрацги его в экстрагенте. Недостатком описанного экст 0 рактора является то, что на выходе фаз из аппарата неизбежен значительный взаимный унос.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению яв ляется экстрактор для системы жидкость — твердое тело, который выполнен в виде горизонтального прямоугольного аппарата, разделенного

1051759 4

10 !

35

50

55 вертикальными перегородками на смесительные и отстойные камеры, снабженного устройством для загрузки твердого материала, расположенным над первой смесительной камерой, разгрузочно-отжимным устройством, предназначенным для вывода из экстрактора твердой фазы, расположенным в последней отстойной камере вдоль днища экстрактора.Помимо того, в каждой отстойной камере вдоль днища экстрактора расположены промежуточные транспортноотжимные устройства для удаления избыточного растворителя из твердой фазы и перемещения твердой фазы в смесительную камеру последующей ступени. Для предотвращения вертикального перемешивания фаэ 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 мешалки с индивидуальными приводами.

В известном аппарате осуществляется экстракционная обработка твердого мелкодисперсного материала в режиме ступенчатого противотока.

Конструкция аппарата позволяет в значительной степени удалять мисцеллу из твердой фазы при перемещении последней со ступени на ступень.

Недостатком прототипа является то, что при отработке полидискерсного твердого материала с различными седиментационными характеристиками падает эффективность процесса экстракции из-эа ухудшения работы пластинчатых успокоителей, а также унос мелких частиц твердой фазы с мисцеллой достигает 5-6Х.

Целью предполагаемого изобрстенич является интенсификация процесса экстракции 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 отстойные секции, загрузочное шнековое 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 для ввода и вывода жидкой фазы, турбинные мешалки с индивидуальными приводами, расположенные в смесительных секциях, промежуточные транспортно-отжимные шнековые устройства, расположенные в отстойных секциях вдоль днища экстрактора, согласно изобретению, кажцая 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-A 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

1051759

Образующая пена вместе с твердыми частицами, извлеченными из мисцеллы, поступает в правую камеру двухкамерного пеногасителя 29, проходит трехъярусную ситчатую перегородку 30 и через отверстие в стенке переливается в левую камеру. первой отстойной секции над батареей 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 трехъярус- Ið

1ная 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 2р

35 и шнека 36, расположено в верхней части первой смесительной секции 2.

Штуцера 37,38,39 служат для подачи мисцеллы 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 эту же секцию через штуцер 37 насосом 27 подается мисцелла из второй отстойной секции 6. Полученная

35 суспензия через штуцер 13 забирается насосом 16 и подается в батарею гидроциклонов 22 первой отстойной секции 5. Из гидроциклонов сгущенная суспензия поступает на транспорт- 40 но-отжимное устройство 19, где дополнительно уплотняется и подается во вторую смесительную секцию 3 в зону действия турбинной мешалки 9.

45 нов 22 первой отстойной секции 5 через штуцер 24, отводится из экстрактора. Через барботер 23 в слой мисцеллы подается инертный гаэ для флотационного удаления из мисцеллы

-унесенных мелких частиц.

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

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

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

Работа остальных секций экстрактора происходит аналогично работе описанных секций.

Очищенная биомасса из последней отстойной секции 7 выводится иэ 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 повышения 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 иэ зкстрактора, а также снижает продольное перемешивание и укос 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

1051759 та.

Редактор П. Горькова Техред Т.Дубинчак Корректор Л. Пилипенко

Тираж 658 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8124/1

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 иэ отходящей мисцеллы, что также снижает укос твердой фазы из аппараКроме того, применение данного экстрактора позволяет на 18-20Х сократить расход электроэнергии.