Установка для эмульгирования и экстракции


 


Владельцы патента RU 2445151:

Гребенников Евгений Петрович (RU)
Порошин Николай Олегович (RU)
Климов Анатолий Иванович (RU)

Изобретение относится к технологическим процессам, связанным с обработкой материалов, и может быть использовано для интенсификации процессов массообмена при тонкодисперсном измельчении и экстракции сырья и при получении микроэмульсий и наноэмульсий. Установка для эмульгирования и экстракции содержит корпус из немагнитного материала с входным патрубком для подачи материала и бункером, снабженным выходным патрубком для вывода обработанного материала, рабочую камеру, образованную внутри корпуса, которая заполнена рабочими элементами из магнитного материала, многосекционный соленоид, расположенный снаружи корпуса, который подключен к источнику переменного тока. Установка содержит емкость с компонентами эмульсии, емкость для экстрагента и шнековый питатель для подачи сырья, которые связаны с входным патрубком. Корпус с рабочей камерой установлен вертикально. Рабочие элементы выполнены в виде цилиндрических тел из металла с магнитными свойствами, диаметр которых составляет 0,5÷3,0 мм, а длина цилиндрических тел в 1,5÷10 раз больше их диаметра. В нижней части корпуса между рабочей камерой и бункером установлен сетчатый фильтр, к выходному патрубку подсоединена отстойная камера, снабженная сырьевым фильтром. Техническим результатом является повышение эффективности процессов эмульгирования и экстракции и повышение надежности работы установки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технологическим процессам, связанным с обработкой материалов, и может быть использовано для интенсификации процессов массообмена при тонкодисперсном измельчении и экстракции сырья и при получении микро- и наноэмульсий.

Из уровня техники известна установка для проведения процессов массообмена, включая эмульгирование и экстракцию, в которой потоки смесей подают в пульсационном режиме в параллельные каналы с изменяющимся проходным сечением (RU 2342990 C1, B01J 19/32, 2009). При простоте конструкции интенсивность процессов массообмена в данной установке не очень высока.

Известна также установка для эмульгирования и экстракции, в которой для интенсификации процессов массообмена исходные потоки смесей пропускают через длинную зигзагообразную трубу с возбуждением и затуханием колебаний (RU 2264847 C2, B01F 5/00, 2005). Однако конструктивные особенности данной установки ограничивают ее функциональные возможности.

Из уровня техники наиболее близкой к заявленной является известная установка для тонкодисперсной обработки сырья, включая эмульгирование, содержащая корпус из немагнитного материала с входным патрубком для подачи сырья и бункером, снабженным выходным патрубком для вывода измельченного материала, внутри корпуса образована рабочая камера, заполненная рабочими элементами из магнитного материала, многосекционный соленоид, расположенный снаружи корпуса, который подключен к источнику переменного напряжения (RU 2052293 C1, B02C 17/14, 1996). В данной установке процесс одновременного измельчения и перемешивания сырья осуществляется магнитными измельчающими рабочими элементами, которые приводятся в хаотическое движение путем взаимного наложения нескольких переменных и негармонизированных между собой электромагнитных полей от многосекционного соленоида. Однако сложность конструкции и горизонтальное расположение рабочей камеры ограничивают функциональные возможности установки и делают ее малопригодной для проведения процессов маоссообмена как при эмульгировании, так и при экстракции.

Изобретение направлено на создание установки с магнитными рабочими элементами для эффективного проведения процессов эмульгирования и экстракции.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что установка для эмульгирования и экстракции, содержащая корпус из немагнитного материала с входным патрубком для подачи материала и бункером, снабженным выходным патрубком для вывода обработанного материала, рабочую камеру, образованную внутри корпуса, которая заполнена рабочими элементами из магнитного материала, многосекционный соленоид, расположенный снаружи корпуса, который подключен к источнику переменного тока, согласно изобретению дополнительно содержит емкость с компонентами эмульсии, емкость для экстрагента и шнековый питатель для подачи сырья, которые связаны с входным патрубком, при этом корпус с рабочей камерой установлен вертикально, рабочие элементы выполнены в виде цилиндрических тел из металла с магнитными свойствами, диаметр которых составляет 0,5÷3,0 мм, а длина цилиндрических тел в 1,5÷10 раз больше их диаметра, в нижней части корпуса между рабочей камера и бункером установлен сетчатый фильтр, к выходному патрубку подсоединена отстойная камера, снабженная сырьевым фильтром.

Кроме того, к отстойной камере подключен вход вакуумного-водоструйного насоса, создающего разрежение в зоне отстойной камеры за сырьевым фильтром, а выход из отстойной камеры сообщен возвратным трубопроводом с емкостью для экстрагента.

При этом к бункеру и к верхней зоне рабочей камеры подключен выход воздуходувки, а в верхней зоне рабочей камера установлен воздушный фильтр, снабженный выходным воздушным патрубком.

Предпочтительно многосекционный соленоид может быть выполнен в виде трех равномерно расположенных электромагнитов, подключенных к трехфазному источнику тока.

Заявленное вертикальное расположение корпуса с рабочей камерой, с которой связаны емкость с компонентами эмульсии, емкость для экстрагента и шнековый питатель для подачи сырья, в сочетании с выполнением рабочих элементов в виде цилиндрических тел из металла с магнитными свойствами, диаметр которых составляет 0,5÷3,0 мм, а длина цилиндрических тел в 1,5÷10 раз больше их диаметра, обеспечивает эффективную интенсификацию межфазного массообмена как в процессе эмульгирования с получением микро- и наноэмульсий, так и при извлечении субстанций из растительного сырья. При этом наличие вакуумного-водоструйного насоса, создающего разрежение в зоне отстойной камеры за сырьевым фильтром для повышения скорости фильтрации, и возвратного трубопровода, по которому часть раствора с извлеченным компонентом направляется для дальнейшей экстракции, повышает эффективность и надежность работы установки в режиме экстракции.

Кроме того, наличие между рабочей камерой и бункером сетчатого фильтра, задерживающего рабочие элементы и крупные фракции неизмельченного сырья, который периодически может очищаться потоком воздуха от воздуходувки, повышает надежность работы установки в целом и расширяет ее функциональные возможности.

На чертеже схематично представлен общий вид установки для эмульгирования и экстракции.

Установка для эмульгирования и экстракции содержит корпус 1 из немагнитного материала, входной патрубок 2 связан с емкостью 3 с компонентами эмульсии, с емкостью 4 для экстрагента и шнековым питателем 5 для подачи сырья. Внутри корпуса 1 образована рабочая камера 6, заполненная рабочими элементами 7, которые выполнены в виде цилиндрических тел из металла с магнитными свойствами (например, железа, никеля и т.д.), диаметр которых составляет 0,5÷3,0 мм, а длина цилиндрических рабочих элементов 7 в 1,5÷10 раз больнее их диаметра. Снаружи корпуса 1 равномерно расположены предпочтительно три соленоида - электромагнита 8, которые подключены к трехфазному источнику тока 9. В нижней части корпуса 1 размещен бункер 10, который снабжен выходным патрубком 11 для вывода обработанного материала, а между рабочей камерой 6 и бункером 10 установлен сетчатый фильтр 12, при этом к выходному патрубку 11 подсоединена отстойная камера 13, снабженная сырьевым фильтром 14. Кроме того, к отстойной камере 13 подключен вход вакуумного-водоструйного насоса 15, создающего разрежение в зоне отстойной камеры 13 за сырьевым фильтром 14, а выход 16 из отстойной камеры 13 сообщен посредством насоса 17 через возвратный трубопровод 18 с емкостью 4 для экстрагента. К бункеру 10 и к верхней зоне рабочей камеры 6 подключен выход воздуходувки 19, а в верхней зоне рабочей камеры 6 установлен воздушный фильтр 20, снабженный выходным воздушным патрубком 21.

Кроме того, установка снабжена вентилями 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 и 31.

Установка для эмульгирования и экстракции работает следующим образом.

При работе в режиме экстракции (при закрытом вентиле 23) в рабочую камеру 6 по входному патрубку 2 шнековый питатель 5 подает обрабатываемое сырье, а из емкости 4 в рабочую камеру 6 поступает экстрагент (например, спирт, масло и т.п.), требуемую температуру которого можно поддерживать посредством теплообменника 32. При подаче напряжения переменной частоты от трехфазного источника тока 9 на соответствующие соленоиды - электромагниты 8 в рабочей камер 6 создается переменное магнитное поле, под действием которого рабочие элементы 7 в виде цилиндрических тел из металла начинают хаотическое движение, производя одновременно тонкодисперсное измельчение и интенсивное перемешивание сырья с экстрагентом. Обработанное сырье, проходя из рабочей камеры 6 через сетчатый фильтр 12, задерживающий рабочие элементы 7 в виде цилиндрических тел из металла и крупные фракции неизмельченного сырья от проваливания, поступает в бункер 10, из которого и по выходному патрубку 11 направляется на сырьевой фильтр 14 отстойной камеры 13 для отделения жидкой фракции. Посредством вакуумного-водоструйного насоса 15 создается разрежение в зоне отстойной камеры 13 за сырьевым фильтром 14, что повышает скорость фильтрации. Твердая фаза отработанного сырья удаляется с поверхности сырьевого фильтра 14 через патрубок 33, а жидкая фракция - раствор с извлеченными компонентами из отстойной камеры 13 по выходу 16 через вентиль 30 (при закрытом вентиле 29) выводится из установки или посредством насоса 17 по возвратному трубопроводу 18 через вентиль 29 (при закрытом вентиле 30) направляется в рабочую камеру 6 для продолжения экстракции.

При работе в режиме эмульгирования исходные компоненты эмульсии (при закрытом вентиле 24) подают в рабочую камеру 6 по входному патрубку 2 из емкости 3 и для первоначально несмешиваемых компонентов из емкости 4. При подаче напряжения переменной частоты от трехфазного источника тока 9 на соответствующие соленоиды - электромагниты 8 в рабочей камер 6 создается переменное магнитное поле, под действием которого рабочие элементы 7 в виде цилиндрических тел из металла начинают хаотическое движение, производя одновременно тонкодисперсное измельчение и интенсивное перемешивание сырья с эстрагентом. Обработанное сырье в виде тонкодисперсной эмульсии, проходя из рабочей камеры 6 через сетчатый фильтр 12, задерживающий рабочие элементы 7 в виде цилиндрических тел из металла и крупные фракции неизмельченного сырья от проваливания, поступает в бункер 10, из которого (при закрытом вентиле 27) по выходному патрубку 11 через вентиль 28 выводится из установки.

Сетчатый фильтр 12 периодически очищают от налипших частиц сырья путем подачи под него и в верхнюю зону рабочей камеры 6 потока воздуха от воздуходувки 1 при закрытом вентиле 28, при этом воздух выходит из рабочей камеры через воздушный фильтр 20 при открытом вентиле 31 по патрубку 21 в окружающую среду (атмосферу).

1. Установка для эмульгирования и экстракции, содержащая корпус из немагнитного материала с входным патрубком для подачи материала и бункером, снабженным выходным патрубком для вывода обработанного материала, рабочую камеру, образованную внутри корпуса, которая заполнена рабочими элементами из магнитного материала, многосекционный соленоид, расположенный снаружи корпуса, который подключен к источнику переменного тока, отличающаяся тем, что дополнительно содержит емкость с компонентами эмульсии, емкость для экстрагента и шнековый питатель для подачи сырья, которые связаны с входным патрубком, при этом корпус с рабочей камерой установлен вертикально, рабочие элементы выполнены в виде цилиндрических тел из металла с магнитными свойствами, диаметр которых составляет 0,5÷3,0 мм, а длина цилиндрических тел в 1,5÷10 раз больше их диаметра, в нижней части корпуса между рабочей камерой и бункером установлен сетчатый фильтр, к выходному патрубку подсоединена отстойная камера, снабженная сырьевым фильтром.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что к отстойной камере подключен вход вакуумного-водоструйного насоса, создающего разрежение в зоне отстойной камеры за фильтром, а выход из отстойной камеры сообщен возвратным трубопроводом с емкостью для экстрагента.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что к бункеру и к верхней зоне рабочей камеры подключен выход воздуходувки, при этом в верхней зоне рабочей камеры установлен воздушный фильтр, снабженный выходным воздушным патрубком.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что многосекционный соленоид выполнен в виде трех равномерно расположенных электромагнитов, подключенных к трехфазному источнику тока.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу приготовления наноэмульсий вода в масле или масло в воде, в котором дисперсная фаза распределена в дисперсионной фазе в виде капель, имеющих диаметр от 1 до 500 нм, включающему: 1) приготовление гомогенной смеси (1) вода/масло, характеризующейся поверхностным натяжением менее 1 мН/м, включающей воду в количестве от 30 до 70 масс.%, по меньшей мере два поверхностно-активных вещества с различным ГЛБ, выбираемыми из неионных, анионных, полимерных поверхностно-активных веществ, причем указанные поверхностно-активные вещества присутствуют в таком количестве, чтобы сделать смесь гомогенной; 2) разбавление смеси (1) в дисперсионной фазе, состоящей из масла или воды с добавлением поверхностно-активного вещества, выбираемого из неионных, анионных, полимерных поверхностно-активных веществ, причем количество дисперсионной фазы и поверхностно-активного вещества является таким, чтобы получить наноэмульсию с ГЛБ, отличающимся от ГЛБ смеси (1).

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к смешиванию жидкой краски и может использоваться для окрашивания пластмасс. .

Изобретение относится к ресурсо- и природосберегающим топливным системам питания транспортных средств, которые монтируются в штатной системе питания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на транспортном средстве и которые предусматривают использование топливных эмульсий типа «вода в углеводороде».
Изобретение относится к эмульгирующим составам для изготовления эмульсий «вода в масле», применяемым в производстве эмульсионных взрывчатых веществ. .

Изобретение относится к фармацевтической химии, в частности к способу получения микроэмульсионной или субмикронной эмульсионной композиции «масло-в-воде» (м/в) для чрескожной доставки по меньшей мере одного фармацевтически активного ингредиента, включающий: а) смешение первой части, содержащей одно вещество из группы, включающей животные, минеральные или растительные масла, силаны, силоксаны, эфиры, жирные кислоты, жиры или алкоксилированные спирты, и одно или более липофильное ПАВ, и второй части, содержащей воду и одно гидрофильное ПАВ, б) нагревание смеси до температуры слияния фаз, при постоянном перемешивании с получением микроэмульсии или субмикронной эмульсии «масло в воде», в) охлаждение микроэмульсии или субмикронной эмульсии, г) добавление третьей части к микроэмульсии или субмикронной эмульсии при температуре от 2°С до температуры слияния фаз, третья часть при необходимости предварительно смешана и нагрета до растворения компонентов и содержит один компонент, выбранный из группы, включающей поверхностно-неактивные соединения амфифильного типа, ПАВ и воду, при условии, что если третья часть содержит воду, она также содержит и поверхностно-неактивное соединение амфифильного типа и/или ПАВ.

Изобретение относится к способам получения многокомпонентных смесевых топлив и может быть использовано для обработки существующих топлив и при получении новых видов смесевых топлив, например, на базе веществ растительного происхождения, продуктов жизнедеятельности живых организмов и отходов агропромышленного комплекса.

Изобретение относится к способу и устройству для контактирования двух несмешивающихся жидкостей без их перемешивания. .

Изобретение относится к области устройств для процессов разделения веществ в системах жидкость-жидкость и газ-жидкость методами сорбции, экстракции и хроматографии и может быть использовано в химической, микробиологической, фармацевтической и других отраслях промышленности для извлечения, разделения, очистки и концентрирования веществ.
Изобретение относится к химической технологии и предназначено для очистки сточных вод, содержащих ароматические амины. .
Изобретение относится к способу экстракционной очистки регенерированного урана и может быть использовано в технологических процессах при переработке облученного ядерного топлива.
Изобретение относится к аналитической химии применительно к разделению меди (I) и меди (II). .
Изобретение относится к анализу водных сред. .

Изобретение относится к экстракционным способам извлечения и концентрирования ионов таллия (III) из водных растворов и может быть использовано для их выделения в гибридных и комбинированных методах анализа из растворов сложного ионного состава.

Изобретение относится к технологии экстракционного извлечения палладия из кислых растворов. .
Изобретение относится к аналитической химии органических соединений применительно к аналитическому контролю сточных вод, поступающих на биологическую очистку. .

Изобретение относится к химической технологии, в частности к очистке экстракционной фосфорной кислоты, полученной из фосфоритов Каратау
Наверх