CN103649662B - 使用蒸气回收系统的、用于蒸脱机的溶剂清扫器 - Google Patents

Abstract

一种改进的蒸脱机（DT）单元用于从大量的植物油颗粒中去除烃类溶剂。常规的蒸脱机单元在壳体中具有一组溶剂去除托盘和将托盘组下方来的溶剂蒸气和蒸汽输送到该托盘组的一对托盘之间的主喷射器。改进的蒸脱机单元还具有位于主喷射器入口和壳体板层之间的清扫托盘。清扫喷射器将溶剂蒸气在其从所述蒸脱机单元离开之前从清扫托盘和壳体板层之间输送到托盘组和清扫托盘之间的空间中。

Description

使用蒸气回收系统的、用于蒸脱机的溶剂清扫器

相关文件的交叉引用

这是基于35U.S.C.§363的规定提交的国际申请，并根据35U.S.C.§119(e)(1)要求之先在2011年4月26日根据35U.S.C.§111(b)提交的序列号为61/479,096的临时申请的优先权。

背景技术

从诸如黄豆、棉籽、芥菜籽和油菜籽等油籽或油核中提炼植物油是一种非常重要的工业生产工艺。通常，该工艺在非常大的设备上连续进行，在该设备中，单个单元一般一天提取很多吨植物油。这些油是非常贵重的，并且可用于许多食品和非食品应用场合。在除去植物油后残留的颗粒团也是有价值的，且可以用作人类的食物或者动物饲料。

一种类型的提取系统首先加工油籽的含油部分，以形成大量的含油薄片或颗粒（粕料）。随后，将这些粕料输送到一个容器中，在该容器中，用诸如己烷等溶剂将粕料中的油溶出。然后，如此形成的大量溶剂-油溶液通过排放的方式从粕料中被去除。然后，该加工过程通过例如蒸馏等方式将油和从粕料中排出的溶剂分离开，由此允许油按需使用，并且溶剂被重新使用。

己烷和其它类似的溶剂是高度易燃的，所以所使用的工艺必须避免引燃己烷的任何可能。己烷和其它溶剂也形成比空气和水蒸气重得多的蒸气，所以溶剂蒸气倾向于沉淀在包含这些蒸汽的任何器皿的底部。

在第一溶剂-油去除步骤后的粕料还具有大量的溶剂使得粕料不适合用作动物饲料或人类食物。为改善这一状况，“蒸脱机（desolventizer-toaster）”（DT）单元可以从粕料中移除大百分比的残余溶剂。该操作使剩余的粕料带有少量残余溶剂的。蒸脱机单元从粕料中提取的溶剂也可以在以上榨油工艺中重新使用，由此使该工艺更具成本效益并且更加环保。

蒸脱机单元将粕料传送经过多个加热台层，在加热台层中蒸发掉几乎所有残留在粕料中的溶剂。各个台层包括用以加热粕料和/或允许蒸气穿过粕料的板层或托盘，在这两种情况下都会蒸发掉粕料中的一部分己烷或其它溶剂。在各台层中的搅拌元件搅动粕料，来辅助蒸发过程并最终将粕料转送到该台层的板层中的开口，粕料在重力作用下通过该开口落入下一台层。

各台层仅可以将残留在粕料中的一部分溶剂去除。具有例如6-10等合理数量的台层的蒸脱机单元无法按要求去除足够多的溶剂以提供具有合适的少量溶剂的粕料。

目前某些较新的蒸脱机单元在常规加热台层中的底部具有一个或多个溶剂快速提取台层，所述快速提取台层使用不同的工艺来提取更多百分比的所夹带的溶剂，同时重复使用部分蒸汽。在美国专利6,279,250（'250）和2003年6月的“Inform”杂志的338页到339页的一篇文章中阐述了该类型的蒸脱机单元。'250和Inform的上述全部内容通过参见的方式合并入本申请。

对于本申请的读者，熟悉这两个出版物的内容会是有帮助的。此种溶剂提取和蒸汽再用台层增强了蒸脱机单元的蒸气回收（VR）过程。

蒸气回收台层使用喷射器或其它蒸气输送装置，它们收集蒸汽和从旋转阀泄露的溶剂蒸气，所述旋转阀接收从最后一个常规台层上排出的粕料，参见'250。喷射器将蒸汽和泄露的溶剂蒸气循环回到蒸脱机单元的上方的常规台层。在接收循环蒸汽的台层处和该台层下方的台层可以重新使用循环蒸汽的热量而不是任其损失。循环蒸气中的热量会在再次穿过该常规台层时加热粕料以提取更多溶剂，由此减少损失到环境中的溶剂并提供更多的溶剂供重复使用。

具有蒸气回收功能的蒸脱机单元一般只具有'250所示的一个蒸气回收台层。然而，一些蒸脱机单元建造有两个或更多蒸气回收台层以回收更多的溶剂。但是，经验显示，在具有多个蒸气回收台层的蒸脱机单元中很难保证能够最有效地从多个蒸气回收台层中排出蒸气。也就是说，很难获得从第一蒸气回收台层上方循环使用的蒸汽和蒸气的最优量，并且很难确定从上述第二蒸气回收台层循环使用的数量。

这些常规的蒸气回收台层不解决重溶剂蒸气的沉积和收集问题，因为没有对在所涉及的空间内的各种气体进行充分地搅动。例如，己烷的比重比水大五倍以上。如果蒸汽和溶剂蒸气不能充分混合，那么，较重的溶剂蒸气会沉淀到该空间中，并且最终随着粕料离开蒸脱机单元。

经验还显示，常规的蒸气回收系统留下较少百分比的残留在粕料中的溶剂。虽然这些残留的溶剂不被认为会影响粕料的质量，但是它仍旧被浪费了。如果没有其它原因，那么从该残留的溶剂中提取更多的部分以重复使用会是有利的。

发明内容

蒸脱机（DT）单元从大量的形式为颗粒或薄片的植物粕料中去除溶剂，这些颗粒或薄片将液体形式的溶剂保持在粕料中。所述蒸脱机单元的类型如下：它具有板层，并且在板层的上方具有一系列包括底部托盘并且可渗透的蒸气回收（VR）托盘。各蒸气回收托盘接收用以加热粕料并渗透入粕料的蒸汽。粕料向下泻流穿过蒸气回收托盘中的开口到达底部托盘。蒸汽和被蒸发的溶剂的混合物向上流动穿过所述可渗透托盘。所述底部蒸气回收托盘和蒸脱机单元的板层都具有用以将粕料输送到下部空间但阻止蒸气通过的输送装置。

蒸脱机单元还包括主喷射器，该主喷射器具有在底部托盘下方的空间中的入口以及在底部托盘上方的相邻两个蒸气回收托盘之间的出口。

本发明是对现有技术的改进，它允许残留在粕料中的进一步的一部分溶剂在到达蒸脱机单元的板层时被去除。该改进之处包括位于主喷射器进口和板层之间的清扫托盘（scavenger tray）。第一清扫喷射器（scavenger ejector）具有在清扫托盘和板层之间的空间中的入口以及在清扫托盘和底部托盘之间的空间中的出口。

清扫喷射器将清扫托盘和板层之间的空间中的蒸气输送到清扫托盘和底部蒸气回收托盘之间的空间中。然后，穿过该清扫喷射器的蒸气的一部分由所述主喷射器输送。

附图说明

图1是具有最终溶剂清扫台层的多台层蒸脱机（DT）单元的内部侧视图。

图2是在最终溶剂清扫台层处的截面的俯视图。

具体实施方式

图1和图2示出了具有多个前述专利'250中所示部件的蒸脱机单元10。图1和图2所示的蒸脱机单元10包括具有大体圆筒形截面的壳体或外壳16，在该壳体或外壳16中，进行从植物粕料去除溶剂。图中示出了整个壳体16中用以去除溶剂的各台层上的粕料堆或粕料层40。

用以去除溶剂的台层包括多个蒸气回收（VR）托盘37a和37b、49a-49e以及托盘59，分别统称为蒸气回收托盘组37、49和59。在粕料穿过单元10过程中，托盘组37、49和59都用以支撑多层粕料堆40。

托盘组37、49和59以及板层90都是中空的。蒸汽流入并穿过托盘组37、49和59以及板层90，以加热它们所保持的粕料堆40，从而蒸发位于其上的粕料堆40中的溶剂。形成托盘49a-49d的顶板和底板都是多孔的，以允许蒸汽穿过保持在其上的粕料堆40，并且也允许来自下方的台层的蒸气流过。托盘49e的上板是多孔的，以允许蒸汽向上流过位于其上的粕料堆40，但是托盘49e的下板是没有孔的，以阻止蒸气从空间55流出。

各托盘和板层90都具有搅拌器88，在图中仅示出了托盘49c和板层90的搅拌器。各搅拌器88包括例如由轴93驱动的臂和桨叶片，使得搅拌器88绕着各托盘组37、49和59中的托盘的上表面做圆形旋转。搅拌器88混合并搅动各粕料堆40以保持其中恒定的温度，由此释放被困住的溶剂蒸气并辅助蒸发粕料堆40中的溶剂。

含溶剂的粕料经外壳16顶部的端口52进入外壳16，并进入外壳16中的区域45a。进入的粕料最初在重力的作用下落到托盘37a的上表面。从托盘37a，搅拌器经过托盘的各开口43a等扫动粕料堆40，以通过外壳16从各托盘泻流到正下方的托盘，避免了大部分蒸气通过托盘49e向上泄露。

搅拌器88连续地扫过托盘组37、49和59的各托盘中扫动，以搅动保持在托盘组37、49和59上的粕料堆40。搅拌器88还将粕料堆40转送到开口43a、43b和53a-53d，通过这些开口，粕料落入下方的托盘表面上。粗箭头53a-53d表示以此方式正落下的粕料。

诸如旋转阀56之类的运输装置将粕料从托盘49e移动到托盘59。该输送装置避免了大部分经过托盘49e向上的蒸气泄露。

已加热的托盘组37、49和59蒸发粕料堆40中的大量溶剂。注入托盘组49的托盘中的蒸汽将其上的粕料堆40中的大量溶剂蒸发，以形成溶剂-蒸汽型蒸气。大量的但非全部的所述溶剂-蒸汽型蒸气从排气口13退出。接收来自排气口13的气体的设备例如通过在分离油和溶剂的过程中冷凝溶剂-蒸汽型蒸气而保持比壳体16中的气压低的气压。

'250说明了主喷射器20是如何（参照该说明书的图1）将高温蒸汽引入空间45b以增加位于板49a上的粕料堆40中被蒸发的溶剂量。主喷射器20是“中压喷射器”，它吸入接近大气压的蒸气，并具有充分的增压，增压量可能在6"水柱（0.22psi.）正压到70"水柱（2.5psi.）正压之间。准确的增压量根据植物的尺寸、托盘的总量等因素而变。

本文中术语“喷射器”应当认为是不仅包括在蒸汽喷嘴和溶剂蒸气之间使用动量进行传递的气体运输装置，也包括其它类型的、类似的能够将喷射器入口处的气体输送到喷射器出口处的泵和风扇。由于诸如己烷等含油溶剂的易燃性，基于蒸汽的喷射器可能是优选的，因为它们基本上避免了喷射器本身内部产生火星的可能性。

当用于托盘59的搅拌器转送并混合位于托盘59上的粕料时，托盘59中的端口61允许粕料和所夹带的液体溶剂和任何较重的溶剂蒸气落到板层90上。密度比蒸汽大很多的、位于托盘59上方空间中的溶剂也倾向于流过端口61。

诸如旋转阀64等的输送装置避免大部分从腔体16的外部通过板层90向上的蒸气泄露。图中，旋转阀64位于壳体16的底部，而在专利申请'250中则显示为阀58，该旋转阀64将粕料堆从空间87中去除，同时只允许小部分的空气进入空间87。由于溶剂蒸气具有较大的比重（在己烷的情形中，则其比重是蒸汽的将近5倍），位于板层90和托盘59之间的空间87倾向于累积溶剂蒸气。然后，随着粕料移动通过旋转阀64，溶剂蒸气可以与粕料一起逸出。

本发明包括附加的溶剂蒸气转移和混合设备，包括托盘59、第一清扫喷射器30和优选地位于壳体16上、与喷射器30沿直径方向相对的第二可选清扫喷射器30’。喷射器30和30’将蒸气从空间87运输到空间55，并且也改善了空间87中的蒸气流通。优选地，喷射器30是具有相对较低增压量的喷射器。喷射器30’具有相似的结构和操作。

喷射器30和30’可以具有钟形入口91和91’，入口91和91’比通向各喷射器30和30’的管道大得多。这些入口91和91’应沿相对于壳体16的近壁大体正切的方向被定向，应当面向因搅拌器88的运动而流通的蒸气的运动方向或者说位于蒸汽的运动方向的上游，或者面向与该运动方向相反的方向。入口91和91’增加的面积可以将更多的溶剂蒸气吸到喷射器30和30’中。

蒸汽通过管81流入喷射器30，以及通过管81’流入喷射器30’。蒸汽流为所有溶剂蒸气分子提供动量，以将它们运输到空间55。优选地，喷射器30的出口75定位在主喷射器20的入口72附近。

图2示出了位于空间87中的形式为搅拌臂的搅拌器88，该搅拌器绕着清扫托盘的上表面以逆时针方向做圆周运动。优选地，入口91和91’面向与搅拌臂旋转方向相反的方向。

搅拌器88的运动使空间87中的蒸气产生缓慢的逆时针旋转运动。优选地，开口91和91’面向的方向与该运动方向相反，以收集增加的溶剂蒸气量来转移到空间55。

在管道24出口周围的空间55中的压力与空间87中的压力大体相同。喷射器30和30’将空间87中的一些溶剂蒸气转移到空间55。在将蒸气从空间55再循环到空间45b的过程中，主喷射器20也将之前在空间87中的一些溶剂蒸气转移。

通过将至少一个出口75定位到入口72附近，增强了该转移过程。任何情况下，之前在空间87中的一些蒸气会向上流动并经出口13离开壳体16。

可以提供两个以上的此种清扫喷射器，以清扫较重的己烷所沉淀的空间87中的停滞区。但是即使只有喷射器30和30’中的一个也可以改善蒸气循环，允许由喷射器30和30’将蒸气输送到空间55，在空间55处，蒸气还可以被进一步运输到中间托盘组49。

用于喷射器30和主喷射器20的动力蒸汽几乎完全地由主喷射器20收集，并且被强制送回到托盘组49的上部台层，以循环通过单元10。因此，其能量几乎完全被再利用，以蒸发粕料堆40中的溶剂。因此，在运行具有一个或多个清扫喷射器30和30’的单元10时几乎没有能量成本。事实上，通过对空间87中的蒸汽和溶剂的回收而节约了相当多的能量，否则的话，这些能量会损失到卸料输送机上。

这些特征的最终结果是减少了损失到环境中的溶剂，以在加工植物时只需购买较少的新鲜溶剂，并且可以以粗放的、简单的、可靠的、易于控制的、低成本、低能耗的装置来实现。

Claims (7)

1.一种用以从大量植物粕料中去除液体溶剂的蒸脱机单元，所述蒸脱机单元包括：

板层，以及在所述板层上方的一系列可渗透的中间托盘和底部托盘，各所述中间托盘接收用以加热所述粕料或预热所述粕料的蒸汽，并且通过所述中间托盘、经由其中的端口使所述粕料向下泻流到所述底部托盘，并且，蒸汽和蒸发的溶剂的混合物经所述中间托盘向上流动，所述底部托盘和所述蒸脱机单元的所述板层都具有用以将粕料传送到下部空间并阻止蒸气通过的输送装置；

主喷射器，所述主喷射器具有位于所述底部托盘下方的空间中的入口以及在所述底部托盘上方的相邻托盘之间的出口；

在所述主喷射器的入口和所述板层之间的清扫托盘；以及

第一清扫喷射器，所述第一清扫喷射器具有在所述清扫托盘和所述板层之间的空间中的入口以及在所述清扫托盘和所述底部托盘之间的空间中的出口。

2.如权利要求1所述的蒸脱机单元，其特征在于，所述第一清扫喷射器的出口位于所述主喷射器的入口的附近。

3.如权利要求2所述的蒸脱机单元，其特征在于，包括第二清扫喷射器，所述第二清扫喷射器与所述第一清扫喷射器间隔开，并且具有在所述清扫托盘和所述板层之间的空间中的入口以及在所述清扫托盘和所述底部托盘之间的空间中的出口。

4.如权利要求3所述的蒸脱机单元，其特征在于，所述第一清扫喷射器的所述入口包括大体面向与所述第一清扫喷射器的所述入口周围壳体壁相切的方向上的开口。

5.如权利要求4所述的蒸脱机单元，其特征在于，包括绕所述清扫托盘的上表面做圆周运动的搅拌臂，且其中，所述第一清扫喷射器的所述入口的所述开口面向与所述搅拌臂的运动方向相反的方向。

6.如权利要求5所述的蒸脱机单元，其特征在于，所述第一清扫喷射器的所述入口是钟形的。

7.如权利要求1所述的蒸脱机单元，其特征在于，所述第一清扫喷射器的所述入口包括大体面向与所述第一清扫喷射器的所述入口周围壳体壁相切的方向上的开口。