CN107847812B - 具有靠近溶剂排放口的沉淀区的提取器 - Google Patents

Abstract

一种提取器可具有维持溶剂池的外壳，经处理的固体材料在操作期间浸入所述溶剂池中。一个或多个床板可定位于所述外壳内部以提供多个提取级。在一些实例中，所述床板被布置成使一个床板相对于另一床板定位于竖直升高位置处，由此提供下落区，在所述下落区中，通过机器的所述固体材料从所述竖直升高床板下落到下部床板。为了减小被夹带在所述溶剂中的通过所述下落区的固体材料的量，所述提取器可被配置成具有沉淀区。在一些实例中，通过以下方式形成所述沉淀区：截断所述竖直升高床板的长度，从而为所述固体材料从悬浮液中下落出去提供增加的空间和停留时间。

Description

具有靠近溶剂排放口的沉淀区的提取器

相关申请

本申请主张2015年8月7日提交的第62/202,485号美国临时申请的优先权，所述美国临时申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及溶剂提取，且更确切地说，涉及液体-溶剂提取器。

背景技术

许多不同行业使用提取器来提取和回收固体内夹带的液体物质。举例来说，来自可再生有机来源的油的生产商使用提取器来从例如大豆、油菜籽、葵花籽、花生、棉籽、棕仁和玉米胚芽等油性物质中提取油。油性物质与提取器内的有机溶剂接触，使得从周围的多孔结构进入有机溶剂来提取油。作为另一实例，提取器用于从瓦片和其它石油基废料中回收沥青。通常，将石油基材料研磨成较小颗粒且随后通过提取器以使得从固体材料变为周围的有机溶剂而提取沥青。

不管提取器的用途为何，提取器的制造商和运营商一直在寻找提高其提取器操作的经济效益的方法。这可能涉及控制提取器以使从给定原料回收的提取物的量最大化，同时使在提取和回收期间损失的溶剂的量最小化。这还可能涉及通过增加经由提取器的原料流动速率来使得提取器操作更难。不利的是，尝试增加通过提取器的原料流动速率常常导致提取物回收的对应减少。这可能出现在原料在提取器内没有足够的停留时间和/ 或增加的原料量阻止了提取溶剂与原料之间的适当互混时。

发明内容

一般来说，本公开涉及一种提取器，所述提取器具有维持溶剂池的外壳，经处理的固体材料在操作期间浸入所述溶剂池中。在一些实例中，多个床板布置在所述外壳中以提供表面，经处理的材料沿所述表面行进通过提取器，且所述表面限定不同提取级。举例来说，提取器可含有相对于另一床板定位于垂直升高位置处的一个床板，由此限定下落区，在所述下落区中，通过提取器的固体材料在重力下从垂直升高床板下落到下部床板。

在一些配置中，提取器配置有沉淀区。在不同应用中，可通过以下方式形成沉淀区：相对于提取器中的所有其它床板截断垂直升高床板的长度和/或增加垂直升高床板的端与围绕垂直升高床板行进的输送机上的链轮之间的距离。举例来说，可通过以下方式形成沉淀区：相对于其它板缩短最靠近溶剂出口的甲板以便使下落区远离溶剂入口移动。在任何配置中，沉淀区可为被夹带在逆流溶剂流中的通过下落区下落的固体材料提供增加的空间和停留时间以在重力下从溶剂流中下落出去。这能够防止固体材料与溶剂一起通过溶剂出口排放，从而增加提取器的效率。

在一个实例中，描述包含外壳和多个床板的提取器。外壳具有溶剂入口和溶剂出口且被配置成维持溶剂池，经处理的固体材料在提取器的操作期间浸入所述溶剂池中。所述多个床板定位于外壳内部，且所述多个床板中的每一个提供一表面，在所述提取器的操作期间沿所述表面输送所述固体材料。所述实例指定所述多个床板中的至少一个相对于所述多个床板中的另一个定位于垂直升高位置处，以便限定下落区，在所述下落区中，固体材料从垂直升高床板下落到下部床板。所述实例还指定外壳限定邻近于溶剂出口的沉淀区。

随附图式和以下描述中阐述一个或多个实例的细节。其它特征、目标和优点将根据描述和图式以及权利要求书而显而易见。

附图说明

图1是可用于处理固体材料的连续流的实例提取器的侧视图。

图2是示出实例溶剂排放沉淀区的图1的提取器的实例配置的局部侧视图。

具体实施方式

一般来说，本公开涉及液体-固体逆流提取过程，所述过程能够实现从固体材料流中提取一个或多个所需产品。在一些实例中，提取器从其入口向其出口输送连续材料流，同时在逆流方向上从溶剂入口向溶剂出口输送溶剂。由于从其入口向其出口输送溶剂，因此所提取的液体相对于溶剂的浓度从相对较小的提取物与溶剂的比率增加为相对较大的提取物与溶剂的比率。类似地，由于在相反方向上输送固体材料，因此固体原料中的提取物的浓度从在入口处的相对较高浓度减小为在出口处的相对较低浓度。固体材料保持与提取器内的溶剂相接触的时间量(也可被称为停留时间)可例如视经处理的材料和提取器的操作特征而变化，但将通常在15分钟到3小时、例如1小时到2小时的范围内。

图1是可用于处理携载期望提取为溶剂的一种或多种化合物的固体材料的连续流的实例提取器10的侧视图。如此实例中所示，提取器10包含含有一个或多个提取级的外壳12，经处理的材料通过所述提取级在与提取溶剂的逆流方向上行进。外壳12包含进料口14，所述进料口14被配置成容纳携载将在提取器10内提取的提取物的固体材料 16的连续流。提取器10还包含出料口18，所述出料口18被配置成在提取物中的一些或所有已提取到流动通过提取器的溶剂之后排放固体材料16。

为了提供通过提取器10的溶剂流，外壳12还包含溶剂入口20，所述溶剂入口20 容纳不含提取物或具有相对较低提取物浓度的溶剂。溶剂出口22设置在外壳12的大体上相反端上以排放已通过提取器10的溶剂。由于溶剂从入口20行进通过外壳12到出口22，因此溶剂从通过提取器的固体材料16的流在逆流方向上流动。溶剂与提取器10 内的固体材料16互混，使得由固体材料携载的提取物从固体材料转移到溶剂。因此，在操作中，具有相对较低提取物浓度的溶剂在入口20处进入，而具有增加提取物浓度的溶剂在出口22处排放。同样，携载提取物的新鲜固体材料16在入口14处进入，而具有减小提取物浓度的经处理的固体材料在出口18处排放。举例来说，在固体材料16 为含油材料的情况下，溶剂可从固体材料提取油，从而形成油提出液(提取溶剂中的油的溶液)，其通过出口22排放。

提取器10可使用任何合适的溶剂处理任何所需固体材料16。可使用提取器10处理的固体材料16的实例类型包含但不限于：油性物质，例如大豆(和/或大豆浓缩蛋白)、油菜籽、葵花籽、花生、棉籽、棕仁和玉米胚芽；含油种子和果实；含沥青材料(例如，含沥青盖屋顶瓦片，包含例如压碎矿物岩、沥青和纤维加固的集合材料)；刺激剂(例如，烟碱、咖啡碱)；苜蓿；杏仁外壳；鳀鱼粉；树皮；咖啡豆和/或渣、胡萝卜；鸡肉部分；叶绿素；二原子颗粒；鱼粉；蛇麻实；燕麦；松叶；焦油砂；香草；以及木屑和 /或果肉。可用于提取固体材料16的溶剂包含但不限于丙酮、己烷、甲苯、异丙醇、醇、其它醇和水。

提取器10可被操作为浸入式提取器，其中溶剂24的池或储液器维持于外壳12中以提供提取器内部的所需溶剂液位。在此类应用中，固体材料16在其移动通过提取器 10时浸入(例如，浸没)溶剂24的池中。在一些实例中，固体材料16在其行进通过提取器10时保持完全浸没在溶剂24的池中，例如，当邻近于入口14和出口18时除外。在其它实例中，固体材料16在下落离开输送机的端和下落回到溶剂池中之前在提取器 10中的不同提取级处的溶剂24的池上方行进。作为一个实例，可使用可购自明尼苏达州(MN)明尼阿波利斯(Minneapolis)的Crown Iron Works Company的Model IV提取器来实施提取器10。

为了使固体材料16与提取器10内部的溶剂相接触，提取器具有在逆流方向上通过溶剂24的池输送材料的一个或多个输送机。举例来说，在图1的配置中，提取器10具有通过外壳12内含有的溶剂池24输送固体材料16的三个输送机26A、26B、26C。固体材料16可沿定位于提取器10内部以限定材料的层的板或托架28行进。每个床板28 可限定容纳端30A和排放端30B。在操作中，固体材料16可下落到床板28的容纳端30A 上，且随后通过输送机沿床板输送直至到达排放端30B。在到达排放端30B后，固体材料16即可下落离开或下落在床板的终端边缘上方，例如下落到下部床板上。

将上部床板28的排放端30B与下部床板28的容纳端30A隔开的垂直距离可提供固体材料16行进通过的混合或下落区32。举例来说，例如在固体材料在重力下朝向下部床板下落时，下落离开上部床板28的排放端30B的固体材料16可与位于上部床板与下落区31中的下部床板之间的溶剂混合并相互作用。当固体材料与下落区内的溶剂互混时，固体材料16携载的所需提取物可提取到此下落区内的溶剂中。增加提取器10内的床板28的数目以及对应地床板之间的下落区的数目可增加从在提取器上处理的特定固体材料16回收的提取物的量。

用于沿相应床板28输送材料的输送机26A到26C可沿床板的顶表面推动和/或拉动固体材料。举例来说，每个输送机可包含侧向隔开的环形扁节链以及与所述链横向延伸的多个纵向隔开的刮板。固体材料16 可定位于相反刮板之间且由所述相反刮板牵引，使得固体材料沿床板横越。在一些实例中，每个输送机26A到26C可具有上部链轮38A 和对应下部链轮38B，环形输送线(例如，附接到刮板的链)围绕所述上部链轮38A和对应下部链轮38B旋转行进。

提取器10可具有在任何所需定向上布置的任何合适数目的床板28。在图1的实例中，提取器10被说明为具有六个床板28，然而提取器可具有更少床板或更多床板。另外，在此实例中，床板28布置成具有倾角，以使得床板交替地向下和向上倾斜。床板 28可与彼此垂直和/或侧向偏移的邻近床板串联布置以提供邻近流动路径，固体材料16在通过提取器10时在所述邻近流动路径上方行进。举例来说，床板28可并联布置以限定蛇形路径，固体材料16沿所述蛇形路径输送通过入口14与出口18之间的溶剂24的池。在操作中，固体材料16可在下落到向上倾斜的下部床板上之前沿向下倾斜的床板 28行进，在所述向上倾斜的下部床板点处固体材料颠倒方向且在与上部床板上行进方向的相反方向上侧向和垂直行进。

在图1的实例中，固体材料16经由入口14进入提取器10且下落到第一向下倾斜的床板上。输送机26A将固体材料16从第一向下倾斜的床板的容纳端移动到第一向下倾斜的床板的排放端，此时固体材料下落离开板，通过第一下落区到第一向上倾斜的床板上。输送机26A将固体材料16从此第一向上倾斜的床板的容纳端移动到此床板的排放端，此时固体材料下落离开板，通过第二下落区到第二向下倾斜的床板上。输送机26B 将固体材料16从第二向下倾斜的床板的容纳端移动到此床板的排放端，此时固体材料下落离开板，通过第三下落区到第二向上倾斜的床板上。输送机26B将固体材料16从此第二向上倾斜的床板的容纳端移动到此床板的排放端，此时固体材料下落离开板，通过第三下落区到第三向下倾斜的床板上。输送机26C将固体材料16从第三向下倾斜的床板的容纳端移动到此床板的排放端，此时固体材料下落离开板，通过第四下落区到第三向上倾斜的床板上。最后，输送机26C将固体材料16沿此最终床板移出溶剂池24且经由出口18排放经处理的固体材料。

在一些实例中，将含于外壳12内的溶剂24的池分成流体互连的子池，以例如提供不同平衡提取级。举例来说，床板28可提供物理屏障，所述物理屏障将每个子池与每个邻近子池隔开且防止溶剂流动通过床板。在此类实例中，溶剂可围绕每个床板的排放端30B流动而非流动通过床板，从而允许溶剂在逆流方向上从固体材料16流动通过提取器10。除了或代替床板28，可使用其它物理分隔物结构来将溶剂24的池隔成不同区段。

在图1的实例中，提取器10被说明为具有四个溶剂池32A到32D。每个向下倾斜的床板28在邻近池之间提供屏障，邻近溶剂池在分隔床板的排放端处连接。在操作中，池32A到32D的每个溶剂池可具有不同的平均提取物与溶剂浓度比率，以提供不同的提取级。浓度比率可渐进地从邻近于溶剂入口20的最低浓缩增加到邻近于溶剂或油提出液出口22的最高浓缩。

在提取器10中处理的固体材料16从溶剂池24中输送出去且经由输送机通过出口18排放。在图1的配置中，例如输送机26C将固体材料16从溶剂池24朝向排放口18 输送出去。由经处理的固体材料16所存留的残留溶剂可在重力下排回到溶剂池24中。出于此原因，固体材料16沿其朝向出口18行进的最终床板或排放板28可远离溶剂池 24向上倾斜。携载有出自溶剂池的固体材料16的溶剂可沿倾斜的床板排回到溶剂池中，从而帮助通过使经处理的固体材料从提取器排放而使提取器10所执行的溶剂的量最小化。

已通过提取器10的提取物中富含的溶剂经由溶剂出口22从外壳12排放。当如图1中所说明进行配置时，溶剂围绕第一向下倾斜的床板28的终端流动，传入固体材料16 在朝向溶剂出口22向上流动之前被分配到所述第一向下倾斜的床板28上。当溶剂围绕向下倾斜的床板的终端流动时，溶剂可捕获通过第一下落区31下落的固体材料，从而潜在地将固体材料经由溶剂出口22从提取器10中携载出去。

为了帮助防止传入固体材料被捕获在朝向溶剂出口10向上流动的溶剂中，提取器10可被配置成具有位于第一向下倾斜的床板(和/或第一下落区31)与溶剂出口22之间的固体沉淀区。图2是示出邻近于溶剂出口22的实例沉淀区的图1的提取器的实例配置的局部侧视图。如此实例中所示，沉淀区40设置在第一下落区与溶剂出口22之间，固体材料通过所述第一下落区从上部床板下落到下部床板。沉淀区40可以是邻近于溶剂出口22的固体材料16并不输送通过的区域。举例来说，沉淀区40可以是位于第一向下和向上倾斜的床板与溶剂出口22之间的含有溶剂的池或储液器。捕获在朝向溶剂出口22流动的溶剂中的固体材料可沉淀在沉淀区40内，从而在溶剂排放出提取器10 之前从溶剂中下落出去。

为了提供沉淀区40，可移除图2上所指示的从Q到R的床板以允许固体材料落在点R处且允许液体向上流动且跨越空间中剩余的液体的整个体积的开放空间。这可实现溶剂的较低湍流、较低速度体积以帮助从液体中沉淀灰尘。在沉淀后，固体材料即可下落在第一向上倾斜的床板上，输送机可使固体材料在所述第一向上倾斜的床板中的斜坡上向上拉动且返回到固体流中。可扩大沉淀区40、可改变角度或插入挡板以提高沉淀处理且在排放口处提供可能最清洁的液体。

在一些实例中，通过使第一床板(传入固体材料16下落在所述第一床板上)的长度比提取器中任何其它床板的长度短来形成沉淀区40。举例来说，可相对于提取器中的其它床板截断第一床板的下部终端(在固体材料16的行进方向上)。这可在床板的固体材料16下落离开的终端与固体材料16在其中通过在逆流方向上流动的溶剂在重力下向下的溶剂出口22之间提供更大距离。

另外或或者，第一床板的下部终端与下部链轮(例如，用于输送机26A的链轮38B)之间的距离可变化，因此第一床板的端与链轮之间的距离大于任何其它床板的终端与提取器中的对应链轮之间的距离。可通过缩短第一床板的长度(相对于其它床板)和/或使下部链轮的位置从第一床板的端延伸得比任何其它床板与对应链轮之间的距离更远来增加床板的端与链轮之间的距离。在这些后者实例中，可插入额外轨道或链轮(例如，从动辊或空转辊)以支持输送机的延伸。

沉淀区40的尺寸可例如基于经处理的固体材料的类型以及提取器10的尺寸而变化。然而，在一些实例中，第一下落区31与溶剂出口22之间的侧向距离(由图2上的参考数字40指明)可以是至少0.5米，例如至少1米、至少5米或至少10米。举例来说，所述距离可在0.5米到5米、例如从1米到3米的范围内。其它距离是可能的，且本公开在这方面不受限制。

已描述了各种实例。这些以及其它实例在所附权利要求书的范围内。

Claims (7)

1.一种提取器，包括：

外壳，所述外壳具有进料口、溶剂入口和溶剂出口，所述进料口被配置成容纳将要提取的固体材料，所述外壳被配置成维持溶剂池，经处理的固体材料在所述提取器的操作期间浸入所述溶剂池中；

定位于所述外壳内部的多个床板，所述多个床板中的每一个提供表面，在所述提取器的操作期间沿所述表面输送所述固体材料，且所述多个床板包括第一床板，所述第一床板最靠近所述溶剂出口定位，所述溶剂出口相对于第二床板定位于竖直升高位置处，以便限定下落区，在所述下落区中，所述固体材料从所述第一床板的终端下落到所述第二床板；以及多个输送机，所述多个输送机中的一个与所述多个床板中的每个相关联，多个输送机中的每个包含下部链轮和上部链轮，

其中所述第一床板的所述终端与关联于所述第一床板的所述多个输送机的所述下部链轮之间的距离大于所述多个床板中的其他每个床板与所述多个输送机中对应的一个的所述下部链轮之间的距离，从而限定邻近于所述溶剂出口的沉淀区。

2.根据权利要求1所述的提取器，其中所述沉淀区限定溶剂池，携载的固体材料被配置成在所述溶剂池中从所述溶剂中沉淀出去。

3.根据权利要求1所述的提取器，其中所述第一床板的长度比所述提取器中的所述多个床板中的所有其它床板的长度短。

4.根据权利要求1所述的提取器，其中所述第一床板具有容纳端和排放端，欲处理的传入固体材料从所述进料口沉积在所述容纳端上，所述终端比所述容纳端更靠近所述溶剂出口定位。

5.根据权利要求1所述的提取器，其中所述第一床板的长度比所述第二床板的长度短。

6.根据权利要求1所述的提取器，其中所述沉淀区限定在所述第一床板的终端与所述外壳的定位所述溶剂出口的表面之间。

7.根据权利要求1所述的提取器，其中所述沉淀区的尺寸可有效地允许大体上所有固体材料通过所述下落区下落以从所述溶剂中下落出去，由此阻止所述固体材料通过所述溶剂出口排放。

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