DE2635049A1

DE2635049A1 - Verfahren und vorrichtung zur entfernung von rueckgewinnbaren verdampfbaren substanzen aus schuettgut

Info

Publication number: DE2635049A1
Application number: DE19762635049
Authority: DE
Inventors: Robert D Good; Robert J Kendi
Original assignee: Dravo Corp
Current assignee: Dravo Corp
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1976-08-04
Publication date: 1977-06-02
Also published as: BE848701A; FR2336153A1; NL7607783A; GB1541707A; CA1085226A; AU508180B2; AU1528776A; BR7604989A; SE7608212L; JPS5270983A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von rückgewinnbaren verdampfbären Substanzen aus Schüttgut durch Erhitzen, insbesondere zur Lösungsmittelextraktion und zum Rösten oder Kochen lösungsmittelextrahierter Stoffe, insbesondere lösungsmittelextrahierter ölhaltiger Samen.

Ölhaltige Samen wie Sojabohnen, Baumwollsamen, Erdnüsse, Sesamsamen, Sonnenblumensamen, Rapssamen und dergleichen enthalten extrem nährreiche proteinhaltige Stoffe. So sind beispielsweise Sojabohnen nach der Ölextraktion zur Rückgewinnung der proteinhaltigen Stoffe zur Verwendung in verschiedenen industriellen Verfahren, beispielsweise in der Papierindustrie, in der Kunststoffindustrie und der Futtermittelindustrie, behandelt worden. Die Erfindung wird nachfolgend insbesondere im Zusammenhang mit der Extraktion von Öl aus Sojabohnen näher erläutert, ohne dass jedoch die Erfindung auf diesen Anwendungsbereich beschränkt wäre.

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Bei der Verarbeitung von Samen zur Extraktion von Öl durch Lösungsmittelextraktion werden die Samen zu grobem Mehl oder Flocken zertrümmert oder gemahlen oder in anderer Weise zerkleinert und werden mit einem Lösungsmittel zur Extraktion von Öl behandelt, so dass grobes Mehl zurückbleibt, welches das verdampfbare Lösungsmittel noch enthält. Durch Erwärmung des Mehles unter Verwendung von Dampf indirekt durch eine Heizfläche und/oder direkt durch Berührung des Mehles mit dem Dampf wird das Lösungsmittel verdampft, während das Mehl selbst zur Erzeugung einer essbaren Substanz gekocht oder geröstet wird. Eine Vorrichtung zum Verdampfen des Lösungsmittels, so dass dieses rückgewonnen werden kann, während gleichzeitig und/oder anschliessend die Röstung der extrahierten Samen erfolgt, ist vielfach bekannt, so beispielsweise aus den US-PSen 1 112 128, 2 577 010, 2 585 793, 2 695 459, 2 806 297, 3 018 564 und 3 359 644.

Wie in diesen Druckschriften näher erläutert ist, wandert das Material, aus dem das Lösungsmittel entfernt werden soll, in einer Säule nach unten, die im Abstand voneinander liegende horizontale Platten aufweist, welche den Innenraum der Säule in in vertikaler Reihe liegende Räume abteilt. In diesen Räumen wird das Material erwärmt und umgerührt, und das fertigbearbeitete Material wird am Boden der Säule ausgetragen. Das Lösungsmittel wird in Dampfform am oberen Ende abgezogen und sodann kondensiert.

Normalerweise wird bei der Lösungsmittelextraktion der Dampf direkt von einem Dampfkessel über geeignete Leitungen mit Ventilen, Öffnungen usw. zur Absenkung des Dampfdruckes auf den zum Durchblasen des Bettes zur Lösungsmittelextraktion erforderlichen Dampfdruck direkt in die Extraktionssäule eingeleitet. Ein Elektromotor dient als Antrieb zur Drehung der Rührarme, wobei ein geeignetes Untersetzungsgetriebe vorgesehen ist. Der Dampf wird der Anlage in der Regel mit Drücken

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von ca. 7 bar (100 psi) bis 14 bar (200 psi) zugeführt, da Dampf mit solchem Druck für andere Arbeitsleistungen benötigt wird, beispielsweise zum Erwärmen der Tabletts der Extraktionsvorrichtung, Dampfdüsen usw., wobei dieser Druck höher ist als er für das Durchblasen der Extraktionsvorrichtung erforderlich ist. In der Extraktionsvorrichtung strömt der Dampf über Steuerventile, öffnungen, Messaggregate usw. in die Flokken auf den Tabletts, wobei in den Tabletts, den Rührarmen oder ähnlichen, mit der flockigen Masse in Berührung stehenden Vorrichtungen, Austrittsöffnungen für den Dampf vorgesehen sind. Während der Strömung des Dampfes fällt der Druck über Drosselungen an Öffnungen, Ventilen und Messfühlern auf den geringeren Druck ab, der für die Ausströmung aus den Austrittsöffnungen der Durchblaseinrichtung erforderlich ist.

Für die erfindungsgemässen Zwecke wird mit dem Dampf eine Turbine für den Drehantrieb der drehenden Elemente des Extraktionsturmes angetrieben, während für den Dampf zum Durchblasen teilweise der niedergespannte Dampf am Turbinenausgang verwendet wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den zusätzlichen Ansprüchen.

In der einzigen Figur, der Zeichnung ist schematisch eine erfindungsgemässe Extraktionsvorrichtung dargestellt.

In der Zeichnung sind übliche Ausrüstungsdetails wie Durchtrittskanäle, Steuerorgane, Messanzeigen usw. aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen worden, da dem Fachmann klar ist, in welcher Weise derartige übliche Armaturen angeordnet sind. Insgesamt mit 10 ist eine Extraktorsäule bezeichnet, für deren nähere Einzelheiten auf die US-PS 3 359 649 aus-

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drücklich hingewiesen wird, während 12 eine Turbine und 14 einen Spritzdampfkessel bezeichnet.

Die Extraktionsvorrichtung 10 weist einen hohlen Mantel 16 etwa in Zylinderform mit einem konischen Oberteil auf, der eine vertikale Säule oder einen vertikalen Turm bildet, der durch mit Dampf erhitzte Tabletts 18 in eine vertikale Reihe von Räumen 20 horizontal unterteilt ist. Jedes der Tabletts weist eine nicht näher dargestellte Schüttöffnung auf, durch welche hindurch Schüttgut gesteuert von einem Raum in den darunterliegenden Raum gelangen kann. Eine vertikale Welle 22 erstreckt sich im Mittelpunkt der Säule 16 nach oben. In den unteren Räumen ist die Welle 22 mit Rührarmen 24 bestückt, welche über die Tabletts 18 zum Umrühren des Schüttgutes hinwegstreichen, während die Welle 22 im obersten Raum oder in den obersten Räumen mit Γ rchblasearmen 26 bestückt ist. Die Welle 22 wird über ein Reduktionsgetriebe 28 von der Turbine 12 aus angetrieben. Über eine Dampfspeiseleitung 30, die über ein nicht näher dargestelltes Kugelgelenk angeschlossen ist, wird Dampf zum Austrag durch die Durchblasearme 26 in die mittlere Welle 22 eingeführt. Das Oberteil der vertikalen Säule oberhalb des obersten Raumes weist einen kuppeiförmigen Abschnitt 32 auf, der durch eine obere Decke 34 abgeschlossen ist. Das zu verarbeitende Schüttgut wird über einen Einlass in die Extraktionsvorrichtung 10 eingegeben.

Die Extraktionsvorrichtung 10 weist einen Dampf auslass 38 und einen Berieselungseinlass 40 auf. Eine vertikale Leitung 42 läuft am Mantel 16 entlang; hinsichtlich der Bedeutung und weiterer Einzelheiten dieser Leitung 42 wird wiederum auf die US-PS 3 359 649 verwiesen.

Im Betrieb wird Hochdruckdampf, also Dampf mit einem Druck zwischen etwa 7 bar (100 psi) und 14 bar (200 psi) über eine Leitung 42' in die Turbine 12 eingeführt und dort expandiert,

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wobei der Druck auf etwa 1 bar (15 psi) bis 1,8bar (25 psi) abfällt. Die Expansion des Dampfes liefert die erforderliche Energie zum Antrieb der Welle 22 der Extraktionsvorrichtung 10 über das Untersetzungsgetriebe 28. Überraschenderweise erfordert eine in diesem Druckbereich arbeitende Turbine weniger Dampf für die Energieerzeugung bzw. -umsetzung für den Drehantrieb als für das Durchblasen des lösungsmittelfeuchten zu behandelnden Sojabohnenmaterials erforderlich ist. Niedergespannter Dampf wird über die Leitung 44 von der Turbine 12 abgeführt und in den Spritzdampfkessel 14 eingeführt, von dem aus der niedergespannte Dampf über eine Leitung 46 abgeführt und in die Dampfspeiseleitung 30 eingeführt wird, um für das Durchblasen zur Verfügung zu stehen. Der Spritzdampfkessel 14 ermöglicht eine Teilverdampfung von Kondensat durch Wärmeaustausch mit höhergespanntem Zusatzdampf und eine Entfernung des Kondensats vom Niederdruckausgang der Dampfturbine 12.

Hochdruckdampf wird in an sich bekannter Weise in die erwärmten Tabletts 18 eingeführt. Am Dampfauslass 38 wird ein Lösungsmitteldampf strom aus der Extraktionsvorrichtung 10 abgezogen und in nicht näher dargestellter Weise einer nachfolgenden Rückgewinnung des Lösungsmittels zugeführt, während die Feststoffe aus der Extraktionsvorrichtung für die an sich bekannte Weiterverarbeitung über eine Schütte 48 ausgetragen werden.

Über eine Leitung 50 mit einem Abscheider 52 wird Hochdruckkondensat auf den erwärmten Tabletts 18 dem Spritzdampfkessel 14 zur zusätzlichen Erzeugung von Niederdruckdampf für das Durchblasen zugeführt. Das Kondensat in der Leitung 50 wird im Spritzdampfkessel 14 mit dem Abdampf der Turbine 12 in der Leitung 44 und dem Hochdruckdampf in der Leitung 54 nach dessen Expansion über ein Steuerventil 56 gemischt. Wie bereits weiter oben erläutert wurde, liegt der Bedarf an Niederdruckdampf für das Durchblasen des Materials höher als die von der Turbine

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abgegebene Dampfmenge, so dass zusätzlicher Niederdruckdampf über die Leitung 54 in den Spritzdampfkessel 14 nach der Expansion des Hochdruckdampfes über das Steuerventil 56 eingeführt werden muss.

Beispiele

Jede der nachfolgenden Tabellen I und II veranschaulicht die Vorteile sowie den voraussichtlichen Dampfbedarf und die Dampfausnützung für drei verschiedene Anlagenleistungen zur Aufbereitung von Sojabohnen bei einer Verfügbarkeit von Dampf mit einem Druck von 7 bar (100 psi) bzw. 10,5bar (150 psi).

Verarbeitete
Sojabohnen
Tonnen / Tag

1.100
1.600
2.500

Grosse der Extraktions-Röst-Vorrichtung

2,5 m -7 Tabletts 3,0 m -7 Tabletts 3,8/3,3 m - 8 Tabletts

Tabelle	I
Durchblase dampfmenge pro Stunde
9.
14.
22,
.900
.400
.500

Leistung der Extraktions-Röstvorrichtung in PS

Turbineneinlass 7 bar (100 psi) Auslass 1,4bar (20 psi) Wirkungsgrad 35 % 100
150
225

Turbinenantrieb
Dampfmenge / Stunde

Kondensat aus den Tabletts Menge / Stunde Zusatzdampf aus Kessel
Menge / Stunde

8.000
12.000
18.000

140 190 270 1.760
2.210
4.230

Verarbeitete Sojabohnen Tonnen / Tag

1.100 1.600 2.500

Grosse der Extraktions-Röst-Vorrichtung

2,5 m - 7 Tabletts 3,0 m -7 Tabletts 3,8/3,3 m - 8 Tabletts

Tabelle	II
Durchblase dampfmenge pro Stunde
9.
14.
22.
,900
,400
,500

Leistung der Extraktions-Röstvorrich- tung in PS

100 150 225

crt
co

Turbineneinlass 7 bar (100 psi)
Auslass 1,4bar (20 psi)
Wirkungsgrad 35 %

Turbinenantrieb Dampfmenge / Stunde

Kondensat aus den Tabletts Menge / Stunde Zusatzdampf aus Kessel Menge / Stunde

6.230 9.350 14.000

200 310 420 3.450 4.740 8.080

KX,

Wie ohne weiteres ersichtlich ist, kann eine bereits bestehende Extraktionsvorrichtung erfindungsgemäss umgestaltet werden, wozu der Elektromotor mit dem Anlasser, der Verdrahtung usw. durch die Dampfturbine, die zugeordneten Leitungen, den Spritzdampfkessel usw. mit den entsprechenden Armaturen ersetzt wird. Die Sicherheit der Anlage wird hierdurch erhöht, da ein Dampfturbinenantrieb zwangsläufig weniger gefährlich ist als ein Elektromotor. Darüberhinaus können Änderungen der Drehgeschwindigkeiten der Arme ganz einfach dadurch geändert werden, dass das Hauptsteuerventil der Turbine entsprechend eingestellt wird, so dass die Verfahrensbedingungen zur Aufbereitung des Schüttgutes in Abhängigkeit von der jeweiligen Schüttgutkonsistenz, die jahreszeitlich bedingt zwischen den Ernten schwankt, eingestellt werden können.

In der erläuterten Weise ermöglicht die Erfindung die völlige Beseitigung des Strombedarfes, ohne dass hierdurch der Dampfbedarf steigen würde. Darüberhinaus führt die Einführung von Niederdruckdampf für das Durchblasen zu einer Verminderung der erforderlichen Überhitzung vor dem Einkondensieren in die extrahierten Flocken im Vergleich zum Hochdruckdampf, dessen Druck in der Durchblasevorrichtung abfällt, so dass ein besserer Wärmeübergang zwischen dem kondensierenden Wasserdampf und dem in die Dampfphase übergehenden Lösungsmittel stattfinden kann.

Vorstehend ist die Erfindung zwar speziell im Zusammenhang mit einer Lösungsmittelextraktions-Röst-Vorrichtung mit drehenden Durchblasegliedern erläutert worden, jedoch versteht es sich, dass das Prinzip der Erfindung auf jede Art von Lösungsmittelextraktions-Röst-Vorrichtungen anwendbar 1st, die eine Welle mit drehenden Organen aufweist und bei der der Dampf direkt in das Mehl eingeführt wird, beispielsweise in der aus der US-PS 3 018 564 ersichtlichen Weise über perforierte Tabletts. Darüberhinaus versteht es sich, dass der Turbinenwirkungsgrad

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in Abhängigkeit von Änderungen des Dampfdruckes und des Turbinenabdampfdruckes und ähnlichen Parametern geändert werden kann, wie dies an sich bekannt ist.

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4/

Leerseite

Claims

1. Verfahren zur Lösungsmittelextraktion eines mittels eines Lösungsmittels extrahierten Stoffes in einem Extraktionsgefäss mit einer Welle mit in einer Mehrzahl von Zonen des Gefässes angeordneten Mischarmen, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff in das Lösungsmittelextraktionsgefäss (10) eingeführt wird, dass zur Erzeugung der Antriebsleistung für die Drehung der Welle (22) Hochdrucktampf in eine Dampfturbine (12) eingeführt wird, dass Niederdruckdampf von der Turbine zur Deckung eines Teiles des Dampfbedarfes für das Durchblasen des Stoffes in das Gefäss eingeführt wird, dass ein verdampftes Lösungsmittel enthaltender Dampf aus dem Gefäss abgezogen wird und dass das durch das" Lösungsmittel extrahierte und vom Lösungsmittel befreite Material aus dem Gefäss abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Turbine (12) abgezogene Niederdruckdampf in einen Spritzdampfkessel (14) geleitet wird und dass der Niederdruckdampf zum Durchblasen vom Spritzdampfkessel entnommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Hochdruckdampf dem Spritzdampfkessel (14) gedrosselt zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff in unmittelbare Berührung mit dem Dampf gebracht wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Kondensat des Hochdruckdampfes aus dem direkten Berührungsbereich abgezogen und nach seiner gedrosselten Einführung in den Spritzdampfkessel (14) als Teil des Dampfes zum Durchblasen verwendet wird.

6. Vorrichtung zur Lösungsmittelextraktion eines durch Lösungsmittel extrahierten Materials, mit einem Extraktionsgefäss, welches durch erwärmte Tabletts in eine Mehrzahl von Teilräumen aufgeteilt ist, wobei das Gefäss mit einer Welle versehen ist, die eine Mehrzahl von Armen aufweist, gekennzeichnet durch eine Turbine (12) für den Antrieb der Welle (22), durch eine Hochdruckdampfquelle zum Antrieb der Turbine und durch Leitungen (44, 46) zum Abzug des Niederdruckdampfes von der Turbine und zur Einführung des Dampfes in das Gefäss (10) zum Durchblasen des Materials.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die obersten Arme (26) Durchblasevorrichtungen aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Leitungen (44, 46) ein Spritzdampfkessel (14) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der obersten Tabletts (18) Öffnungen für eine Zuführung von Durchblasedampf aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Leitung (54) zur Zuführung von Hochdruckdampf zum Spritzdampfkessel (14) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Leitung (50) für den Abzug von Hochdruckdampfkondensat aus den erwärmten Tabletts (18) und zur gedros-

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selten Zuführung des Kondensats in den Spritzdampfkessel (14) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss (10) als vertikaler Turm ausgebildet ist.

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