DE3716689A1 - Vorrichtung zur semikontinuierlichen durchfuehrung von extraktionsprozessen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur semikontinuierlichen Durchführung von Extraktionsprozessen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Extraktionsprozesse, in denen mit unter hohem Druck stehenden Gasen als Lösungsmittel aus Feststoffen Inhaltsstoffe herausgelöst werden und in einem Abscheider abgetrennt werden, wonach das entspannte Lösungsmittel zur Pumpe zurückgeführt wird, um es erneut zu verwenden, sind seit vielen Jahren bekannt. In vielen Fällen wird hierbei mit Gasen im überkritischen Zustand als Lösungsmittel gearbeitet. Ein Verfahren dieser Art zeigt die DE-OS 33 34 736. Es handelt sich hierbei um ein diskontinuierliches Verfahren, denn die Anlage muß jedesmal stillgelegt werden, wenn der Feststoff ausgelaugt ist und der Extraktor entleert und mit neuem Feststoff gefüllt werden muß.

Diese diskontinuierliche Verfahrensweise ist nur wirtschaftlich, wenn einzelne kleine Chargen von Feststoffen behandelt werden. Sobald das Verfahren im industriellen Maßstab eingesetzt werden soll, strebt man eine kontinuierliche Extraktion an. Insbesondere bei der Hochdruckextraktion ist jedoch eine kontinuierliche Fahrweise, insbesondere für Feststoffe, nicht möglich, da es keine geeigneten Hochdruckschleusen gibt. Man nähert sich daher dem kontinuierlichen Betrieb an, indem man mehrere Extraktoren hintereinander schaltet. Jeweils ein Extraktor wird zum Entleeren und Befüllen aus dem Prozeß herausgenommen. Zumeist arbeitet man dabei im Gegenstrom, d. h., der Extraktor, dessen Füllung am weitgehendsten ausgelaugt ist, wird aus dem Prozeß abgekoppelt, entleert und nach Neubefüllung so wieder eingekoppelt, daß er der letzte Extraktor ist, der vom Lösungsmittel durchströmt wird.

Eine solche Anlage läßt sich ohne Schwierigkeiten realisieren und läßt sich auch weitgehend automatisiert betreiben. Es ist jedoch eine umfangreiche Verrohrung mit zahlreichen Ventilen erforderlich, weshalb die Investitionskosten für eine solche Anlage erheblich sind. Dazu kommen erhebliche Kosten für die Wartung und der häufige Austausch von Ventilen, die durch Verschleiß defekt werden. Darüber hinaus ist eine aufwendige Befüll- und Entleereinrichtung erforderlich, die an die verschiedenen Extraktoren gebracht werden muß.

Mit einer solchen Anlage ist eine semikontinuierliche Durchführung von Extraktionsprozessen möglich, da der Lösungsmittelkreislauf nur noch kurzfristig während der Umschaltvorgänge ausgeschaltet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur semikontinuierlichen Durchführung von Extraktionsprozessen mit mehreren Extraktoren zu schaffen, die nur ein Minimum an Rohrleitungen und Ventilen benötigt und es gestattet, die Beschickungseinrichtung zum Befüllen und Entleeren der Extraktoren zu vereinfachen.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht demnach darin, die Extraktoren auf einer drehbaren Plattform fest zu montieren und um die Plattform herum Abscheider, Extraktsammelbehälter, Lösungsmittelpumpe, Verdampfer und die Beschickungseinrichtung so anzuordnen, daß jeder Extraktor an die für die Aufgabenstellung nötigen Schnittstellen durch Drehen der Plattform herangebracht werden kann. Dauernd mit den Extraktoren verbundene Aggregate, beispielsweise Wärmetauscher und Kühlaggregate, können dagegen fest mit den Extraktoren auf der Plattform montiert werden. Selbstverständlich läßt sich die Vorrichtung weitgehend automatisieren, indem die Ventile mit Antrieben versehen werden und miteinander gekoppelt bzw. verriegelt sind. In der Regel werden die Extraktoren mit ihren Rohrleitungen und Ventilen zentralsymmetrisch auf der Plattform angeordnet, jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Die Rohrleitungen werden besonders kurz, wenn hierbei jeweils aufeinanderfolgende Extraktoren miteinander verbunden werden. Für die semikontinuierliche Durchführung der meisten Extraktionsprozesse, insbesondere der Hochdruckextraktionsprozesse, genügen vier Extraktoren. Für Sonderfälle können jedoch auch mehr oder weniger Extraktoren vorgesehen werden. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß auch die Beschickungseinrichtung neben der Plattform fest installiert werden kann oder lediglich an einer Kranbahn in Richtung zur Plattform hin beweglich gemacht werden muß.

Eine praktisch realisierte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit vier Extraktoren brachte eine rund 40%ige Einsparung an Ventilen und Rohrleitungen gegenüber der herkömmlichen Vorrichtung. Die Beschickungseinrichtung konnte erheblich vereinfacht werden, die Wartungskosten reduziert werden, und das Arbeiten mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung gestaltete sich insgesamt einfacher und zeitsparender.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Hochdruckextraktion mit vier Extraktoren in schematischer Form,

Fig. 2 eine Ansicht entsprechend der Linie A-A in Fig. 1.

Die für die Hochdruckextraktion wichtigsten Anlagenteile sind die Pumpe 27, der Abscheider 29 und die Extaktoren 31 bis 34. Dazu kommen der Zwischentank 26 mit einer über das Ventil 23 führenden Austrittsleitung zum Tank sowie der Wärmetauscher 28. Ferner sind die Druckhalteventile 35 und 36 für den Betrieb der Vorrichtung erforderlich. Pumpe 27 und Abscheider 29 sind fest installiert und können über die flexiblen Leitungen 37 und 39 mit Hilfe der Kupplungsendstücke 41 und 42 an die Extraktoren 31 bis 34 angeschlossen werden.

Erfindungsgemäß sind die Extraktoren 31 bis 34 auf einer drehbaren Plattform 24 angeordnet. Jeweils zwei aufeinanderfolgende Extraktoren sind durch Rohrleitungen 44, 45, 46, 47 miteinander verbunden. Die Ein- und Austrittsstellen dieser Rohrleitungen 44 bis 47 an den einzelnen Extraktoren 31 bis 34 sind jeweils durch "o" für oben und "u" für unten gekennzeichnet und für die Leitung 45 aus Fig. 2 ersichtlich. Jede der Rohrleitungen 44 bis 47 besitzt zwei Ventile, nämlich 1, 3; 5, 7; 9, 11; und 13, 15. Zwischen diesen Ventilen zweigen die Rohrleitungen 48, 49, 50 und 51 ab. In ihnen befinden sich die Ventile 2, 6, 10 und 14. Die Rohrleitungen 48 bis 51 enden in Kupplungsendstücken 40. Eine vom Abscheider 29 herführende Leitung führt zu den Ventilen 17 und 18 und endet über die flexible Leitung 38 in dem Kupplungsendstück 43. Das Kupplungsendstück 43 dient zum Anschluß und zur Druckentlastung desjenigen Extraktors, der gerade aus dem Lösungsmittelkreislauf herausgenommen ist, um entleert und erneut gefüllt zu werden. In Fig. 1 ist dies der Extraktor 34. Zu diesem Zweck besitzen die Extraktoren 31 bis 34 noch Rohrstutzen mit den Ventilen 4, 8, 12 und 16. Der eigentliche Lösungsmittelkreislauf enthält noch die Ventile 19, 20, 21 und 22. Die Beschickungseinrichtung 30 ist ebenfalls an einem festen Ort neben der Plattform 24 installiert und an einer Kranbahn in Richtung Plattform verfahrbar. Der Pfeil 25 zeigt die Drehmöglichkeit der Plattform 24 an. Bei vier Extraktoren werden jeweils Viertel- oder Halbumdrehungen der Plattform ausgeführt, um die Extraktoren 31 bis 34 in anderer Reihenfolge an die Pumpe 27, den Abscheider 29 sowie das Kupplungsendstück 43 und die Beschickungseinrichtung 30 anzuschließen.

Die Reihenfolge, in welcher die Extraktoren 31 bis 34 hintereinander schaltbar sind, ist festgelegt. Nachfolgend wird ein vollständiger Zyklus mit den einzelnen Schritten dieser festgelegten Reihenfolge in tabellarischer Form dargestellt. Die tabellarische Form zeigt, daß es ohne weiteres möglich ist, den gesamten Zyklus ganz oder teilweise zu automatisieren.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur semikontinuierlichen Durchführung von Extraktionsprozessen mit einer Pumpe (27) für den Lösungsmittelkreislauf, einen Abscheider (29) und mehreren Extraktoren (31, 32, 33, 34), die durch mit Ventilen versehene Rohrleitungen in festgelegter Reihenfolge hintereinander schaltbar sind, wobei jeder Extraktor durch Schließen der zugehörigen Ventile zwecks Entleerung und Füllung in festgelegter Reihenfolge vom Lösungsmittelkreislauf abtrennbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktoren auf einer drehbaren Plattform (24) angeordnet sind, jeder Extraktor durch eine mit zwei Ventilen (1, 3; 5, 7; 9, 11; 13, 15) versehene Rohrleitung (44, 45, 47) aus seinem oberen Bereich mit dem unteren Bereich eines anderen Extraktors verbunden ist, jede dieser Rohrleitungen eine aus dem Bereich zwischen den zwei Ventilen abzweigende Rohrleitung (48, 49, 50, 51) mit einem Ventil (2, 6, 10, 14) und einem Kupplungsendstück (40) aufweist und diese Kupplungsstücke durch Drehen der Plattform nacheinander mit entsprechenden, zu Pumpe und Abscheider führenden Kupplungsendstücken (41, 42) in Eingriff gebracht werden können, um die einzelnen Schritte der festgelegten Reihenfolge auszuführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktoren zentralsymmetrisch auf der Plattform angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils aufeinanderfolgende Extraktoren durch die mit zwei Ventilen versehene Rohrleitung verbunden sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch vier Extraktoren.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine in der Nähe der Plattform fest installierte Beschickungseinrichtung (30) zum Entleeren und Füllen des jeweils vom Lösungsmittelkreislauf abgetrennten Extraktors.