Колонный экстрактор

 

КОЛОННЫЙ ЭКСТРАКТОР, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крьпикой и коническим днищем, внутри которого расположены зоны смешения и расслаивания, вал, установленный асимметрично оси корпуса, с закрепленными на нем дисковыми мешалками , штуцеры ввода и вывода фаз, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения степени извлечения из твердой фазы экстрагируемых веществ и уменьшения механического уноса ее с экстрагентом, каждая зона расслаивания снабжена насадкой, выполненной из полос, две из которых, расположенные ближе к оси корпуса, соединены между собой под углом 90120° , остальные установлены эквидистантно и огибают вал по незамкнутьм дугам при этом отношение радиусов полос к радиусу дисковой мешалг ки находится в пределах 1,1:1-4:1, а расстояние между насадками по высоте аппарата одинаково.

СОКИ СОВЕТСНИХ

Ы ИЧММЮ»

РЕСПУБЛИК (19) (И)

Зао B 0I D 11 02 (21) 3607474/23-26 (22) 24.02.83 (46) 07.07.84. Бюл. Р 25. (72) А.П. Захарычев, Т.В. Ивахненко, А.Н. Фексон, В.Н. Жучков, С.В. Кан, А.М. Волчек и Л.А. Волошина (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ (53) 66.061.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 430868, кл. В 01 D 11/02, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Я 85514 кл. 12 g 1/01, 1973. (54)(57 КОЛОННЫЙ ЭКСТРАКТОР, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, внутри которого расположены зоны смешения и расслаивания, вал, установленный асимметрично оси корпуса, с закрепленными на нем дисковыми мешалками, штуцеры ввода и вывода фаз, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени извлечения из твердой фазы экстрагируемых веществ и уменьшения механического уноса ее с экстрагентом, каждая зона расслаивания снабжена насадкой, выполненной из полос, две из которых, расположенные ближе к оси корпуса, соединены между собой под углом 90120, остальные установлены эквидио стантно и огибают вал по незамкнутым дугам при этом отношение радиусов полос к радиусу дисковой мешалки находится в пределах 1,1:1-4: 1, а расстояние между насадками по высоте аппарата одинаково.

f 1101252

Изобретение относится к микробиологической.промышленности, в част" ности к аппаратам для экстракционной очистки биомассы дрожжей и других микроорганизмов от липидов или продуктов метаболизма.

Известен колонный экстрактор для систем твердое тело — жидкость, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте на сек- 1О ции коническими тарелками, установленный по оси корпуса вал с лопастными мешалками, устройства для загрузки и выгрузки твердого материала, штуцеров для ввода и вывода раство- 15 рителя. Корпус экстрактора снабжен по высоте аппарата сепарирующими устройствами, выполненными в виде пакетов усеченных конусов, и цилиндрическими смесительными камерами, 20 образованными вертикальными гильзами, расположенными по высоте экстрактора, в которых установлены мешалки, а на валу по высоте аппарата укреплены отжимные шнеки, перемещающие твердый материал с конической тарелки в смесительную камеру (1j .

Недостатком данного аппарата является то, что перемешивающее устройства и отжимные шнеки расположены на одном валу и имеют одинаковую скорость вращения. Технологические же требования к работе мешалок и отжимных шнеков различны. Необходимость интенсивного перемешивания суспензии требует низ35 кой скорости вращения. Эта несогласованность не обеспечивает достижение высокой степени извлечения экстрагируемых веществ и низкого уноса биомассы с мисцеллой.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является колонный экстрактор, состоящий из вертикального цилиндрического корпуса, секци- 45 онированного по высоте горизонтальными перегородками, штуцерами для ввода и вывода контактирующих твердой и жидкой фаз, вертикального вала с дисковыми мешалками, расположенными на равном расстоянии от двух соседних секцнонирующих перегородок. При этом цилиндрический корпус экстрактора функционально разделен на две частисмесительную и отстойную полуцилиндрической вертикальной перегородкой, rrpoxoäÿùåé по всей высоте корпуса.

Вертикально расположенный вал с дисI ъ ковыми мешалками, находящийся, в смесительной части аппарата и горизонтальные секционирующие перегородки смещены по отношению оси корпуса.

Отстойная зона, т.е. зона расслаивания фаз аппарата, разделена на полукольцевые отстойные подзоны с помощью вертикальных полуцилиндров, не доходящих до крышки аппарата.

Высота полуцилиндра, расположенного ближе к стенке корпуса, меньше высоты предыдущего.

Аппарат работает следующим образом. Сухую биомассу дрожжей подают в смесительную часть аппарата через штуцер в верхней части корпуса, а растворитель подают противотоком через штуцер внизу аппарата. При вращении вала с дисками происходит перемешивание биомассы с растворителем.

Для уменьшения продольного перемешивания в аппарате предусмотрены секционирующие горизонтальные перегородки. Далее суспензия попадает в зону расслаивания контактирующих фаз. Под действием силы тяжести твердая фаза, проходя между полукольцевыми перегородками, опускается в нижнюю часть аппарата и удаляется через штуцер в днище экстрактора. Иисцелла удаляется через штуцер, находящийся в крышке аппарата (2) .

Известный аппарат предназначен для системы жидкость — жидкость и может быть использован только для обработки мелкодисперсной твердой фазы при ее концентрации, достигающей 4-6Х. Поскольку концентрация твердой фазы в аппарате незначительна, то процесс экстракции идет неин- тенсивно. Кроме того, при этом наблюдается значительный укос твердых частиц с мисцеллой, достигающий 1015Х. При этом степень извлечения равна 857.

Целью изобретения является повышение степени извлечения экстрагируемых веществ из твердой фазы и уменьшение ее механического уноса с экстрагентом.

Указанная цель достигается тем, что в колонном экстракторе, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, внутри которого расположены зоны

Смещения и расслаивания, вал, установленный асимметрично оси корпуса, с закрепленными на нем рисковыми

3 11012 мешалками; штуцеры ввода и вывода фаз, каждая зона расслаивания снабжена насадкой, выполненной из полос, две из которых, расположенные ближе к оси корпуса, соединены между собой под углом 90-120, остальные усманово лены. эквидистантно и огибают вал по незамкнутым дугам, при этом отношение радиусов полос к радиусу дисковой мешалки находится в пределах 1,1, 1 1п до 4:1, а расстояние между насадками по высоте аппарата .одинаково.

На фиг. 1 изображен колонный экстрактор, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1. 1S

Зкстрактор выполнен в. виде вертикального цилиндрического корпуса 1, функционально разделенного на зоны смешения 2 и расслаивания 3 взаимодействующих фаз, снабженного крышкой

4 и коническим днищем 5. Асимметрично оси корпуса 1 аппарата в зоне смешения контактирующих фаз установлен вал 6 с расположенными на нем дисковыми мешалками 7. 25

Зона расслаивания контактирующих

I фаз аппарата снабжена насадкой, выполненной из полос 8, две из которых

9 и 10, расположенные у диска, соединены между собой под углом 90-120,З0 причем элементы 8 расположены в зоне расслаивания по вертикали на одина- . ковом расстоянии один от другого.

В табл..1 представлена зависимость степени извлечения от величины угла между образующими, которая подтвержда-5 ет необходимость указанных пределов между образующими.

Как видно из табл. 1, если угол между образующими равен 90-120о, то наблюдается минимальный унос твердой

40 фазы с мисцеллой, равный 5-7Х при достаточно высокой степени извлечения †до 85-95Х.

Остальные пластины выполнены из эквидистантно расположенных полос, 45 огибающих вал по незамкнутым дугам, при этом отношение средних радиусов огибающих полос к радиусу перемешивающего диска должно изменяться в пределах 1,1-1-4:1 °

В табл. 2 приведена зависимость уноса и степени извлечения экстрагируемых веществ от соотношений радиусов пластин и диска, подтвержда-. 55 ющая необходимость указанных соотношений радиусов пластин и диска для угла между образующими 120 .

52 4

Как видно из табл. 2 наименьший унос твердой фазы находится при отношениях радиусов, равных 1,1 — 4: 1, при этом степень извлечения достигает 85-95Х, что является достаточно высокой величиной.

Колонный экстрактор работает следующим образом.

Исходный материал (например, биомассу дрожжей) подают в верхнюю часть корпуса 1 экстрактора через

1 штуцер 11 в зону смешения контактирующих фаз, где расположен вал 6 с дисковыми мешалками 7. В нижнюю часть корпуса 1 экстрактора в эту же зону противотокрм к исходному материалу через штуцер 12 подают под" напором экстрагент (например, изопропанол, гексан и др.). Восходящий поток экстрагента проходит через насадку 8, 9 и 10, разбивается на отдельные потоки, при этом уменьшается их турбулентность, а следовательно, уменьшается унос мелких частиц твердой фазы. При вращении вала 6 с дисковыми мешалками 7 достигается равномерное распределение твердой фазы по сечению корпуса 1 аппарата, заполненного экстрагентом. В процессе работы экстрактора твердая фаза под действием силы тяжести движется сверху вниз, а экстрагент, насыщаясь извлекаемыми веществами, снизу вверх. Концентрирование твердой фазы (в частности суспензии) в жидкой происходит в зоне разделения фаз. Сгущенная суспензия выходит через штуцер 13, расположенный в днище аппарата. Осветленная таким образом мисцелла выводится через штуцер 14.

Образовавшиеся при экстракции пары и газы выводят на конденсацию через штуцер 15, расположенный в крышке аппарата.

Унос твердой фазы из экстрактора не превышает 57, степень извлеченияв пределах 85-95Х.

Уменьшение уноса твердой фазы с мисцеллой помимо снижения потерь целевого продукта приводит к стабилизации и эффективной работе узла регенерации -растворителя. Кроме того, увеличение движущейся силы процесса приводит к увеличению степени извлечения экстрагируемых веществ из биомассы.

1101252

Таблица 1

Степень извлечения, Х

90

120О

130

Таблица 2 т

Унос твердой фазы с мисцеллой, 7.

Степень извлечения, 7

Радиус Радиусы полос насадки переме- по порядку от перемешивающе«. шивающего диска

Соотнощение. ка, мм 2 3 4

9,0-10,0

6,0-7,0

150 190 230 270 (1,1-1,9):1

210 300 380 490 (1,5-3,5):1

250 350 450 550 (1,8-3,9): 1

140 °

140

5,0-7,0

85-95

140

440 510 580 650 (3, 14-4, 6): 1

8,0-9,0

140

Угол между образующими сечений первых полос

Интервал изменений отнощений радиуса полосы к радиусу диска

1,1:1;1,4:1;6:1:1;1,9:1

1,1:1;1,25:1;1,43:1;1,64: !

1,5: 1;2, 14! »1;2 ° 71 $ 1;3 ° 5! 1

1,8: 1;2,5:1;3;3 2:;3,9:1

Средняя величина уноса твердой фазы с мисцеллой, Х

10,0-11,0

7,0-8,0

5 0-7,0

11,0-14,0

80-85

85-92

87-95

70-80

I 101252

Ю

12

Фиа 2

Составитель А. Миронов

Редактор Н. Лазаренко Техред M.Feyreab КОрректор О. Тигор

«4ф а

Заказ 4693/4 Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

3 ° «

Филиал ППП ".Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4