FI81267C - Foerfarande foer separering av ett extrakt fraon ett raffinat. - Google Patents

Description

1 81267

Menetelmä uutteen erottamiseksi raffinaatista

Esillä oleva keksintö koskee uutteen erottamista raffinaatista.

Tunnetaan useita erotusmenetelmiä aineosien erottamiseksi nesteseoksesta. Fraktiotislaus ja kiteytys ovat esimerkkejä sellaisista toimenpiteistä, jotka ovat ihanteellisia erotettaessa aineosia nesteseoksista, joilla aineosilla on erilaiset kiehumis- tai jähmettymispisteet. Kaasu- ja nestekroma-tografiässä käytetään sellaista materiaalia tai adsorboivaa ainetta, jolla on erilainen affiniteetti nesteseoksen eri komponenttien suhteen, jolloin aikaansaadaan aineosien erottuminen niiden virratessa mainitun materiaalin lävitse. Samalla tavoin sellaiset materiaalit, joita nimitetään mole-kyyliseuloiksi, voivat vaikuttaa niihin nopeuksiin, joilla kukin nesteseoksen komponentti kulkee niiden lävitse pidättämällä ainoastaan määrätynlaisia aineosien molekyylejä huokosrakenteeseensa, mutta ei muita komponentteja, jolloin se aineosa, jonka suhteen kysymyksessä olevalla materiaalilla on suurempi affiniteetti tai pidätyskyky, voidaan ottaa talteen tai "desorboida" jonkin desorboimisaineen avulla.

Eräs erittäin menestyksellinen menetelmä aineosien erottamiseksi raaka-aineseoksesta, joka perustuu adsorptioainei-den tai molekyyliseulojen käyttöön kranatografistyyppisessä erotuksessa, on vastavirtaan liikkuva kerros tai simuloitu liikkuvakerros - vastavirtausjärjestelmä. Liikkuvakerros-käsittelyssä tai simuloidussa liikkuvakerroskäsittelyssä tapahtuvat adsorptio ja desorptio jatkuvasti, mikä mahdollistaa sekä uutteen (selektiivisemmin adsorboitunut komponentti) että raffinaatin (vähemmän selektiivisesti adsorboitunut komponentti) jatkuvan valmistamisen samoin kuin syöttö- ja desorboimisvirtausten jatkuvan käytön. Tällaisen virtausjärjestelmän käsittelyn periaatteet ja virtausjärjestys on esitetty US-patentissä 2 985 589. Tässä järjestelmässä 2 81267 useiden nesteen tulokohtien peräkkäinen liike alaspäin adsorptiokammiossa simuloi kammiossa olevan adsorboivan aineen liikettä ylöspäin. Ainoastaan neljä tulojohtoa toimii kunakin ajankohtana: raaka-aineen syöttöjohto, descrboimis-aineen syöttöjohto, raffinaatin poistojohto ja uutteen poisto johto. Samanaikaisesti tämän simuloidun kiinteän adsorboi-misaineen ylöspäin suuntautuvan liikkeen kanssa tapahtuu sen nesteen liike, joka sijaitsee adsorboimisaineen tiiviin kerroksen huokosissa. Jotta voidaan ylläpitää vastavirta-kosketusta, voidaan nesteen virtaus alaspäin adsorptiokammiossa aikaansaada pumpun avulla. Aktiivisen nesteen tulo-kohdan liikkuessa jakson lävitse, so. kammion yläosasta sen pohjalle, kiertää kammion kiertopumppu eri vyöhykkeiden kautta, jotka vaativat erilaisia virtausnopeuksia. Ohjelmoitua virtauksen säätölaitetta on mahdollista käyttää näiden virtausnopeuksien aikaansaamiseksi ja säätämiseksi.

Aktiivisen nesteen tulokohta jakaa adsorptiokammion tehokkaasti eri vyöhykkeisiin, joista kullakin on eri tehtävä. Yleensä on välttämätöntä, että käytetään kolmea erillistä käsittelyvyöhykettä menetelmän toteuttamiseksi, vaikkakin joissain tapauksissa on optionaalista käyttää neljää vyöhykettä.

Adsorptiovyöhykettä, vyöhykettä 1, rajoittaa adsorptioaine, joka sijaitsee raaka-aineen syöttökohdan ja raffinaatin poistokohdan välillä. Tässä vyöhykkeessä raaka-aine joutuu kosketuksiin adsorptioaineen kanssa, uutekomponentti adsorboituu ja raffinaattivirtaus poistuu. Koska yleinen virtaus vyöhykkeen 1 lävitse tapahtuu syöttövirrasta, joka tulee vyöhykkeeseen ja joutuu raffinaattivirtaan, joka poistuu tästä vyöhykkeestä, katsotaan virtauksen tässä vyöhykkeessä tapahtuvan myötävirtaan käsittelyn tapahtuessa raaka-aineen syöttökohdasta raffinaatin poistokohtaan.

Välittömästi vastavirtaan vyöhykkeen 1 virtaukseen nähden on puhdistusvyöhyke, vyöhyke 2. Tätä puhdistusvyöhykettä rajoittaa adsorptioaine uutteen poistovirran ja raaka-aineen

II

3 81267 syöttövirran välissä. Päätapahtuma vyöhykkeessä 2 on sen raffinaattimateriaalin syrjäyttäminen adsorptioaineen ei-se-lektiivisistä huokosista, joka on kulkeutunut vyöhykkeeseen 2, vaihtamalla adsorptioainetta tähän vyöhykkeeseen, ja sellaisen mahdollisen raffinaattimateriaalin desorptio, joka on adsorboitunut adsorptioaineen selektiivisiin huokosiin tai joka on adsorboitunut adsorptio-osasten pinnoille. Puhdistus aikaansaadaan johtamalla osa uutevirrasta, joka poistuu vyöhykkeestä 3, vyöhykkeeseen 2 vyöhykkeen 2 vastavir-tauksen rajakohdassa uutteen poistokohtaan, jolloin aikaansaadaan raffinaattimateriaalin syrjäyttäminen. Materiaalin virtaus vyöhykkeessä 2 tapahtuu myötävirtaan uutteen poisto-virrasta raaka-aineen syöttövirtaan.

Välittömästi myötävirtaan vyöhykkeeseen 2 nähden vyöhykkeessä 2 tapahtuvan virtauksen suhteen sijaitsee desorptiovyö-hyke eli vyöhyke 3. Tätä desorptiovyöhykettä rajoittaa ad-sorptioaine desorptioaineen sisääntulokohaan ja uutteenpois-tokohdan välissä. Tämän desorptiovyöhykkeen tehtävänä on mahdollistaa tähän vyöhykkeeseen tulevan desorptiomateriaa-lin aikaansaama sen uutekomponentin syrjäyttäminen, joka on adsorboitunut adsorptioaineeseen aikaisemman kosketuksen aikana vyöhykkeessä 1 olevan raaka-aineen kanssa käsittelyn aikaisemmassa jaksossa. Nestevirtaus vyöhykkeessä 3 tapahtuu oleellisesti samaan suuntaan kuin vyöhykkeissä 1 ja 2.

Muutamissa tapauksissa käytetään vapaaehtoista puskurivyöhykettä, vyöhykettä 4. Mikäli käytetään tätä vyöhykettä, jonka määrittelee adsorptioaine raffinaatin poistovirran ja desorptioaineen tulovirran välillä, se sijaitsee välittömästi vastavirrassa nestevirtauksen suhteen vyöhykkeeseen 3. Vyöhykettä 4 käytetään sen desorboimisaineen säilyttämiseksi, jota käytetään desorptiovaiheessa, koska osa raffinaatti-virrasta, joka poistetaan vyöhykkeestä 1, voidaan johtaa vyöhykkeeseen 4 tässä vyöhykkeessä olevan desorboimismate-riaalin syrjäyttämiseksi tästä vyöhykkeestä desorptiovyö-hykkeeseen. Vyöhyke 4 sisältää riittävästi adsorboimisai- 4 81267 netta niin, että raffinaattimateriaaliä, joka on siinä raf-finaattivirrassa, joka poistuu vyöhykkeestä 1 ja menee vyöhykkeeseen 4, voidaan estää joutumasta vyöhykkeeseen 3 ja likaamasta vyöhykeestä 3 poistuvaa uutevirtaa. Niissä tapauksissa, joissa neljättä käsittelyvyöhykettä ei käytetä, on vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 4 virtaavaa raffinaat-tivirtaa säädettävä huolellisesti niin, että virtaus suoraan vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 3 voidaan estää silloin, kun riittävä määrä raffinaattimateriaalia esiintyy vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 3 virtaavassa raffinaattivirrassa jottei uutteen poistovirtaus likaantuisi.

Syöttö- ja poistovirtojen syklinen johtaminen adsorptio-aineen kiinteän kerroksen lävitse voidaan aikaansaada käyttäen putkijärjestelmää, jossa olevat venttiilit toimivat peräkkäin aikaansaaden syöttö- ja poistovirtojen vaihtumisen, ja mahdollistavat täten nesteen virtauksen vastavirtaan kiinteän adsorptioaineen kautta. Eräs toinen käsittelytapa, joka voi aikaansaada kiinteän adsorboimisaineen vasta-virtauksen nestevirtaukseen nähden, käsittää pyörivän le-vyventtiilin käytön, jossa syöttö- ja poistovirrat ovat yhdistetyt tähän venttiiliin, ja ne johdot, joiden lävitse tapahtuu raaka-aineen syöttö, uutteen poisto, desorboimis-aineen syöttö ja raffinaatin poisto, on sovitettu samaan suuntaan adsorptiokerroksen lävitse. Sekä mainittu putkisto-vitelma että levyventtiilisovitelma ovat aikaisemmin tunnettuja. Määrätynlaisia pyöriviä lautasventtiilejä, joita voidaan käyttää tähän tarkoitukseen, on esitetty US-patenteissä 3 040 777 ja 3 422 848. Molemmat edellä mainitut patentit kuvaavat sellaista pyörivää venttiiliä, jonka avulla erilaisten syöttö- ja poistovirtausten sopiva liike kiinteistä syöttökohdista voidaan aikaansaada vaikeuksitta.

Useissa tapauksissa käsittelyvyöhyke sisältää paljon suuremman määrän adsorptioainetta kuin jokin muu käsittelyvyöhyke. Esimerkiksi määrätyissä käsittelyissä voi puskurivyöhyke sisältää pienemmän määrän adsorptioainetta verrattuna siihen adsorptioaineeseen, joka tarvitaan adsorptio- ja

II

5 81267 puhdistusvyöhykkeistä. Voidaan myös todeta, että niissä tapauksissa, joissa käytetään sellaista desorptioainetta, joka desorboi helposti uutemateriaalin adsorptioaineesta, tarvitaan desorptiovyöhykkeessä suhteellisen pieni määrä adsorboimisainetta verrattuna siihen adsorptioainemäärään, joka tarvitaan puskurivyöhykkeessä tai adsorptiovyöhykkeessä tai puhdistusvyöhykkeessä tai niissä kaikissa. Koska ei ole tarpeellista, että adsorptioaine sijaitsee yhdessä ainoassa patsaassa, kuuluu keksinnön piiriin myös useiden kammioiden tai patsassarjojen käyttö.

Ei ole välttämätöntä, että käytetään samanaikaisesti kaikkia syöttö- ja poistovirtoja, ja useissa tapauksissa useita näistä virtauksista voidaan sulkea muiden aikaansaadessa käsiteltävän materiaalin syötön ja poiston. Se laitteisto, jota voidaan käyttää aikaansaamaan tämän tunnetun menetelmän, voi myös sisältää sarjan erillisiä kerroksia, jotka on yhdistetty yhdysjohtojen avulla, joihin on sovitettu syöttöjä poistoventtiilit, ja joihin eri syöttö- ja poistovirrat voidaan yhdistää ja niitä vaihdella vuorotellen ja jaksottaisesti jatkuvan käsittelyn aikaansaamiseksi. Muutamissa tapauksissa voidaan yhdysjohdot liittää poistoventtiileihin, jotka normaalin käsittelyn aikana eivät toimi läpivir.taus-kohtina, joiden kautta käsiteltävä materiaali kulkeutuu käsittelyyn ja siitä pois.

Aikaisemmin tunnetuissa simuloiduissa liikkuvakerrosmenetel-missä on tavallisesti tärkeätä, että ainakin osa uutteen poistovirtaa johdetaan erotuslaitteisiin, joissa ainakin osa desorptiomateriaalia voidaan erottaa sellaisen uutetun tuotteen valmistamiseksi, joka sisältää alhaisemmassa määrin desorboimismateriaalia. Edullisesti ainakin osa raffinaatin poistovirtaa johdetaan myös erotuslaitteisiin, joissa ainakin osa desorptiomateriaalia voidaan erottaa sellaisen de-sorptioainevirran aikaansaamiseksi, jota voidaan käyttää käsittelyssä uudelleen, ja sellaisen raffinaattituotteen aikaansaamiseksi, joka sisältää vähemmässä määrin desorboi-vaa materiaalia. Erotuslaitteena käytetään tavallisesti 6 81267 fraktiopatsasta, jonka rakenne ja toiminta ovat tältä alalta hyvin tunnettuja.

Edelleen voidaan viitata US-patenttiin n:o 2 985 589 ja kirjoitukseen "Continuous Adsorptive Processing - New Separation Technique", jonka D.B. Broughton on esittänyt 34. Society of Chemical Engineers'in vuosikokouksessa Japanissa, Tokiossa 2.4. 1969, kuvaamaan edelleen simuloitua, liikkuvan kerroksen periaatteella toimivaa vastavirtapro-sessia.

On myös olemassa muita virtauskaavioita kuin edellä esitetty Broughton'in ym. peruskeksintö, jotka myös perustuvat jossain määrin syöttövirrassa olevien aineosien kromatografiseen erottamiseen aikaansaamalla näiden aineosien väkevyyseroja sellaisen adsorptiomateriaalin kerroksessa tai kerroksissa, jolla on selektiivinen adsorptiokyky eri aineosien suhteen. Esimerkiksi japanilaisessa julkisessa patenttihakemuksessa 118400/80 (julkaistu 11.9. 1980) on esitetty yhden ioninvaihtohartsipatsaan käyttö (ei simuloitu liikkuva kerros) , jossa syöttökohta sijaitsee kerroksen yläosassa ja poistokohta sen alaosassa, glukoosin erottamiseksi fruktoosista johtamalla patsaaseen peräkkäisesti sopivassa järjestyksessä syöttövirta, desorboimisaineen virta ja erilliset poistovirrat, joita pidetään välillä sijaitsevassa varastossa, jolloin kukin virtaus johdetaan sopivana ajankohtana patsaassa olevat väkevyyserot huomioon ottaen. Samalla tavoin US-patentin n:o 4 267 054 mukaisessa menetelmässä aikaansaadaan väkevyysero yhdessä tai useammassa patsaassa (simuloitu liikkuva kerros) johtamalla jaksottaisesti ja vuorotellen syöttö- ja desorptioainevirrat, mikä aikaansaa häiriöitä väkevyyseroissa ja erilaisten uudelleenkiertovir-tausten syöttämisen suoraan patsaasta poistuvasta aineesta (eikä välivarastosta), mikä on välttämätöntä väkevyyseron aikaansaamiseksi uudelleen. Muita esimerkkejä sellaisista menetelmistä, jotka käsittävät virtauskaavioita, jotka ovat samankaltaisia kuin edellä esitetyt, mutta jotka eivät li 7 81267 koske esillä olevaa keksintöä, on esitetty US-patenteissa n:ot 3 205 166 (todellisuudessa liikkuva kerros), 3 291 726, 3 310 486, 3 416 961, 3 455 815, 3 686 117, 3 715 409, 4 155 846, 4 157 267, 4 022 637, 4 031 155 ja 4 332 623.

Toisin kuin edellä esitetyssä aikaisemmassa tekniikassa aikaansaadaan keksinnön avulla raaka-aineseoksen aineosien kromatografinen erottaminen käyttäen simuloitua liikkuvaa kerrosta vastavirtajärjestelmässä mm. ilman puhdistus- tai puskurivyöhykkeitä (US-patentti n:o 2 985 589), välivarastointia tai käyttämättä jaksottaisia järjestelmiä.

Esillä olevan keksinnön muodostaa menetelmä uutekomponentin erottamiseksi raffinaattikomponentista, joita on raaka-aineseoksessa, joka menetelmä käsittää vaiheina: a) yksisuuntaisen nestevirtausjärjestelmän ylläpitämisen sarjassa erotusyksiköitä, jolloin komponenteilla on erilaiset virtausnopeudet johtuen selektiivisestä toisen komponentin suhteellisesta hidastumisesta tai nopeutumisesta, jolloin kullakin yksiköllä on nesteen tulo- ja poistokohta; b) raaka-aineseoksen johtamisen yhteen nesteen tulokohtaan ja syrjäyttävän nesteen johtamisen toiseen nesteen tulokohtaan, jolloin syrjäyttävä neste kykenee syrjäyttämään mainitut komponentit erotusyksiköistä. Keksinnössä on olennaista se, että c) aikaansaadaan järjestelmässä, joka käsittää nesteen virtausjärjestelmän, komponentin väkevyyden jakautuminen, jonka vyöhykkeet käsittävät peräkkäisesti puhtaimman syrjäy-tysnesteen (vyöhyke I), uutekomponentin, joka on laimennettu syrjäytysnesteellä (vyöhyke II), väkevöidyn uutekomponentin (vyöhyke III), uute- ja raffinaattikomponentin seoksen, jossa uutekomponentti on pääasiallinen komponentti (vyöhyke IV) , uute- ja raffinaattikomponenttiseoksen, jossa raffi-naattikomponentti on pääasiallinen komponentti (vyöhyke V) , väkevöidyn raffinaattikomponentin (vyöhyke VI) ja raf-finaattikomponentin, joka on laimennettu syrjäytysnesteellä (vyöhyke VII), jolloin kuhunkin vyöhykkeeseen II, IV, V ja VII on yhdistetty yksi nesteen tulokohta ja yksi nesteen e 81267 poistokohta, vyöhykkeeseen I on yhdistetty nesteen tulokohta syrjäytysnestettä varten, ja kuhunkin vyöhykkeistä III ja VI on yhdistetty nesteen poistokohta poistuvaa tuotevirtaa varten, raaka-aineseos johdetaan nesteen tulokohdan kautta, joka sijaitsee ainakin suunnilleen sellaisessa komponentin väkevyys jakautuman kohdassa, jossa suhteelliset määrät uute-ja raffinaattikomponentteja ovat samat kuin raaka-aineseok-sessa; d) poistetaan uutevirta, joka käsittää koko virtauksen vyöhykkeen III poistokohdasta, ja poistetaan myös raffinaat-tivirta, joka käsittää koko virtauksen vyöhykkeen VI poisto-kohdasta; e) johdetaan koko virtaus kustakin nesteen poistokohdasta vyöhykkeistä II, IV, V ja VII vastaavaan nesteen tulokohtaan, jolloin kunkin poisto- ja vastaavan tulokohdan sijainti on samassa komponentin väkevyys jakautuman vyöhykkeessä; ja f) suoritetaan seuraavat tulo- ja poistokohtien jaksottaiset vaihdot samanaikaisesti: raaka-aineseoksen tulokohdan vaihtaminen siihen, joka ennen vaihtamista oli vyöhykkeen tulo-kohta, vyöhykkeen V tulokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen VII tulokohta, vyöhykkeen VII tulokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen I tulokohta, vyöhykkeen I tulokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen II tulokohta, vyöhykkeen II tulokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen IV tulokohta, vyöhykkeen IV tulokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut syöttöseoksen tulokohta, vyöhykkeen II poistokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen III poistokohta, vyöhykkeen III poistokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen IV poistokohta, vyöhykkeen IV poistokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen V poistokohta, vyöhykkeen V poistokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen VI poistokohta, vyöhykkeen VI poistokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen VII poistokohta, ja vyöhykkeen VII poistokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen II poistokohta, jolloin tämä vaihtaminen toteutetaan ennen kuin mainitun komponentin väkevyys ja- 9 81267 kautuminen mainittujen yksiköiden kautta on tapahtunut siinä määrin, että johonkin vyöhykkeeseen tulevan tai siitä poistuvan tulo- tai poistovirran koostumus ei vastaa tässä vyöhykkeessä haluttua koostumusta.

Keksintö käsittää myös edellä määritellyn menetelmän muunnelman, jolle on tunnusomaista se, että vyöhykkeet II ja III yhdistetään siten, että muodostuu yhtenä jatkuvana vyöhykkeenä toimiva vyöhykepari, jossa nesteen poistokohta vastaa vyöhykkeen III nesteen poistokohtaa, mutta josta vyöhykettä II vastaavat nesteen tulo- ja poistokohdat puuttuvat, ja että vaiheessa (f) vyöhykkeen I tulokohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut vyöhykkeen IV tulokohta, ja vyöhykkeen VII poistokohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut vyöhykkeen III poistokohta, jolloin maininnat vyöhykkeen II tulokohdan ja poistokohdan vaihtamisesta jätetään huomiotta .

Edelleen keksintö käsittää edellä esitetyn menetelmän muunnelman, jolle on tunnusomaista se, että vyöhykkeet III ja IV yhdistetään siten, että muodostuu yhtenä jatkuvana vyöhykkeenä toimiva vyöhykepari, jossa nesteen poistokohta vastaa vyöhykkeen III nesteen poistokohtaa, mutta josta vyöhykettä IV vastaavat nesteen tulo- ja poistokohdat puuttuvat, ja että vaiheessa (f) vyöhykkeen II tulokohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut raaka-aineseoksen tulokohta ja vyöhykkeen III poistokohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut vyöhykkeen V poistokohta, jolloin maininnat vyöhykkeen IV tulo- ja poistokohtien vaihtamisesta jätetään huomiotta.

Edelleen keksintö käsittää edellä esitetyn menetelmän muunnelman, jolle on tunnusomaista se, että vyöhykkeet V ja VI yhdistetään siten, että muodostuu yhtenä jatkuvana vyöhykkeenä toimiva vyöhykepari, jossa nesteen poistokohta vastaa vyöhykkeen VI nesteen poistokohtaa, mutta josta vyöhykettä

V vastaavat nesteen tulo- ja poistokohdat puuttuvat, ja että vaiheessa (f) raaka-aineseoksen tulokohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut vyöhykkeen VII tulokohta ja vyöhykkeen IV

10 81 267 poistokohta tai vyöhykkeen III poistokohta siinä tapauksessa, että vyöhykkeet III ja IV on yhdistetty vyöhykepariksi, vaihdetaan siihen, joka oli ollut vyöhykkeen VI poistokohta, jolloin maininnat vyöhykkeen V tulo- ja poistokohtien vaihtamisesta jätetään huomiotta.

Edelleen keksintö käsittää edellä esitetyn menetelmän muunnelman, jolle on tunnusomaista se, että vyöhykkeet VI ja VII yhdistetään siten, että muodostuu yhtenä jatkuvana vyöhykkeenä toimiva vyöhykepari, jossa nesteen poistokohta vastaa vyöhykkeen VI nesteen poistokohtaa, mutta josta vyöhykettä VII vastaavat nesteen tulo- ja poistokohdat puuttuvat, ja että vaiheessa (f) vyöhykkeen V tulokohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut vyöhykkeen I tulokohta, ja vyöhykkeen VI poistokohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut vyöhykkeen II poistokohta tai vyöhykkeen III poisto-kohta siinä tapauksessa, että vyöhykkeet II ja III on yhdistetty vyöhykepariksi, jolloin maininnat vyöhykkeen VII tuloja poistokohtien vaihtamisesta jätetään huomiotta..

Keksinnön muut toteutusmuodot koskevat virtausnopeuksia, virtausolosuhteita ja käsittelyn yksityiskohtia, samoin kuin keksinnön mukaisen virtauskaavion spesifisiä rakenteita. Näiden osalta viitataan oheisiin patenttivaatimuksiin.

Oheen liitetyissä piirustuksissa kuvio 1 esittää niitä väkevyysjakaantumia, joihin keksintö perustuu, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisten erotusyksiköiden juoksu-kaaviota sekä erilaisia syöttö- ja poistovirtoja ja näiden virtojen sijaintia eräässä erittäin edullisessa keksinnön toteuttamismuodossa, kuviot 3-18 esittävät graafisesti arvoja, jotka on saatu tietokonesimulaatiokäsittelystä keksinnön mukaisesti, ja

II

n 81267 niitä on käsitelty jäljempänä yksityiskohtaisemmin toteuttamismuodoissa I ja II, kuviot 19-24 esittävät keksinnön mukaisia juoksukaavioita ja esittävät erilaisten syöttö- ja poistovirtojen edullisia rakenteita ja näiden virtauksien välisiä suhteita erilaisissa keksinnön toteuttamismuodoissa, joissa käytetään vyöhykepareja, kuviot 25-31 esittävät graafisesti arvoja, jotka on saatu keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamismuotojen tietokonesimuloinnin avulla ja jotka vastaavat kutakin edullista toteuttamismuotoa, ja niitä on esitetty yksityiskohtaisemmin jäljempänä toteutusmuotojen III - IX yhteydessä.

Aluksi on painotettava sitä, että on todettu, että keksintö on tehokas katsomatta siihen minkälaisia erotusyksiköi-tä käytetään. Ainoa yleinen rajoitus on se, että virtaukset ovat nestevirtoja ja että todellisuudessa erotus aikaansaadaan käyttäen kysymyksessä olevaa erotusyksikköä. Täten erotusyksiköt voivat käsittää esimerkiksi sellaisia yksiköitä, joissa valitun aineosan kulun kiihdyttäminen tai hidastaminen on seurauksena osittaisesta höyryyntymisestä, selektiivisestä dialyysistä, elektroforeesiksesta, selektiivisestä diffuusiosta tai johtamisesta molekyyliseulojen tai muiden selektiivisesti adsorboivien aineiden kerrosten lävitse. Mukavuussyistä painotetaan viimemainittua erotusta-paa seuraavassa keksinnön selityksessä, vaikkakin on ymmärrettävää, että keksintö ei ole rajoitettu tällaisten laitteiden käyttöön ja että adsorboivien erotuslaitteiden eri komponenteilla on funktionaalinen vastaavuus muissa laitteissa. Syöttöseoksen kosketus adsorboivan aineen kanssa tapahtuu adsorptio-olosuhteissa ja kosketus desorptioaineen kanssa desorptio-olosuhteissa, jolloin kaikki nämä olosuhteet käsittävät edullisesti sellaisen lämpötilan ja paineen, jotka aikaansaavat nestefaasin.

Seuraavassa määritellään ne eri termit, joita käytetään tässä selityksessä. "Raaka-aineseos" on seos, joka sisältää yhtä tai useampaa uutekomponenttia ja yhtä tai useampaa 12 81 267 raffinaattikomponenttia, jotka erotetaan tämän menetelmän avulla. "Raaka-ainevirta" tarkoittaa sellaista raaka-aine-seosta, joka johdetaan käsittelyssä käytettyyn adsorptio-aineeseen. "Uutekomponentti" on komponentti, joka johtuen siitä, että se on adsorboitunut, liikkuu hitaammin järjestelmän lävitse, kun taas "raffinaattikomponentti" on sellainen komponentti, joka johtuen vähemmän selektiivisestä adsorboitumisesta liikkuu nopeasti järjestelmän lävitse.

Termi "desorptiomateriaali" tarkoittaa yleensä syrjäytys-nestettä, joka kykenee desorboimaan tai syrjäyttämään sekä uute- että raffinaattikomponentit, mutta eri nopeuksilla. Termi "desorptioainevirta" tai "desorptioaineen syöttövirta" tarkoittaa sitä virtausta, jossa desorptiomateriaali kulkee järjestelmän lävitse. Termi "raffinaattivirta" tai "raffinaatin poistovirta" tarkoittaa virtausta, jossa raffi-naattikomponentti kulkee järjestelmän lävitse. Termi "uute-virta" tai "poistuva uutevirta" tarkoittaa sellaista virtausta, jossa uutemateriaali, joka on desorboitunut desorptio-materiaalin vaikutuksesta, poistetaan järjestelmästä. Käytännöllisesti katsoen uute- ja raffinaatin poistovirtauk-set laimenevat jossain määrin desorboimismateriaalilla vaikkakin huomattavasti vähemmän kuin siinä menetelmässä, joka on kuvattu edellä mainitussa US-patentissa n:o 2 985 589. Lopullinen erottaminen vaatii tämän johdosta tavallisesti sellaisia vaiheita, joissa desorptioaine poistetaan ja otetaan talteen kustakin erotetusta tuotevirrasta.

Adsorboimisaineen "selektiivinen huokostilavuus" on ad-sorptioaineen se tilavuus, joka selektiivisesti adsorboi uutekomponenttia raaka-aineseoksesta. Adsorptioaineen "ei-selektiivinen huokostilavuus" on adsorptioaineen se tilavuus, joka ei selektiivisesti pidätä uutekomponenttia raaka-aineseoksesta. Tähän tilavuuteen sisältyvät adsorptioaineen ne ontelot, jotka eivät sisällä adsorptiokohtia, ja adsorp-tio-osasten väliset ontelot. Selektiivinen huokostilavuus ja ei-selektiivinen tilavuus ilmoitetaan yleensä tilavuus-yksikköinä ja ne ovat tärkeät määrättäessä sen nesteen sopivia virtausnopeuksia, joka virtaa vyöhykkeissä tehokasta

II

13 81 267 käsittelyä silmällä pitäen ja määrättyä adsorptiomäärää käytettäessä. Kun adsorptioaine "virtaa" vyöhykkeeseen (siten kuin jäljempänä määritellään ja kuvataan), kuljettaa sen ei-selektiivinen ontelotilavuus yhdessä selektiivisen huokostilavuuden kanssa nestettä tähän vyöhykkeeseen. Adsorptioaineen selektiivinen huokostilavuus voi määrätyissä tapauksissa adsorboida osia raffinaattimateriaalista adsorptioainetta ympäröivästä nesteestä, koska määrätyissä tapauksissa tapahtuu määrätty kilpailu uutemateriaalin ja raffinaattimateriaalin välillä adsorptiokohdissa selektiivisessä huokostilavuudessa. Jos suuri määrä raffinaatti-materiaalia uutemateriaaliin verrattuna ympäröi adsorptioainetta, voi raffinaattimateriaali olla tarpeeksi kilpailukykyinen adsorboitumaan adsorptioaineeseen.

Desorboimisaineet, joita on käytetty erilaisissa aikaisemmin tunnetuissa adsorptio-erotuskäsittelyissä, vaihtelevat riippuen sellaisista tekijöistä kuin käytetystä käsittelytavasta. "Heilurikerrosjärjestelmässä", jossa selektiivisesti adsorboitunut syöttökomponentti poistetaan adsorptioainees-ta huuhteluvirran avulla, ei desorboimisaineen valinta ole yhtä kriittinen ja desorboimismateriaalia, joka käsittää kaasumaisia hiilivetyjä, kuten metaania, etaania jne. tai muuntyyppisiä kaasuja, kuten typpeä tai vetyä, voidaan käyttää korotetuissa lämpötiloissa tai alennetuissa paineissa, tai näitä kumpaakin käyttäen, adsorboidun aineen tehokkaaksi poistamiseksi adsorboimisaineesta mikäli adsorboitu raaka-aineessa oleva komponentti on haihtuva. Adsorboivissa erotuskäsittelyissä, jotka yleensä toimivat jatkuvasti pääasiallisesti vakiopaineissa ja -lämpötiloissa, on nestemäisen faasin takaamiseksi desorboimisaine kuitenkin valittava oikein useiden ehtojen täyttämiseksi. Ensinnäkin desorboivan materiaalin on poistettava uutettava aineosa adsorboimisaineesta massan virtausnopeuden ollessa kohtuullinen ilman, että se itse adsorboituu voimakkaasti niin, että tämä estää uutekomponentin syrjäyttämästä desorboitua materiaalia seuraavassa adsorptiovaiheessa. Selektiivisyyden 14 81 267 perusteella (käsitellään jäljempänä tarkemmin) on edullista, että adsorboimisaine on selektiivisempi kaikkien uute-komponenttien suhteen raffinaattikomponenttiin verrattuna kuin desorptioaine raffinaattikomponenttiin verrattuna. Toiseksi desorptioaineen täytyy sopia yhteen määräryn ad-sorptioaineen ja käytetyn raaka-aineseoksen kanssa. Toisin sanoen se ei saa pienentää tai huonontaa adsorptioaineen kriittistä selektiivisyyttä uutekomponentin suhteen raffi-naattikomponenttiin verrattuna. Lisäksi eivät desorptioai-neet saa reagoida kemiallisesti uutekomponentin tai raffi-naattikomponentin kanssa tai aiheuttaa niissä kemiallista reaktiota. Sekä uutevirta että raffinaattivirta poistetaan tavallisesti adsorptioaineesta seoksena desorboimisaineen kanssa, ja jokainen kemiallinen reaktio, johon ottaa osaa desorboimisaine ja uutekomponentti tai raffinaattikomponent-ti, pienentää uutetuotteen tai raffinaattituotteen tai näiden molempien puhtautta. Koska raffinaattivirta ja uute-virta sisältävät tavallisesti desorboimismateriaaleja, tulee desorboimisaineiden olla lisäksi sellaisia aineita, jotka voidaan erottaa helposti siitä raaka-ainevirrasta, joka johdetaan käsittelyyn. Ilman menetelmää, jolla erotetaan ainakin osa uutevirrassa ja raffinaattivirrassa olevasta desorboimismateriaalista, ei uutetuotteessa olevan uute-komponentin ja raffinaattituotteessa olevan raffinaattikom-ponentin väkevyys ole mahdollisesti halutun suuruinen eikä desorptiomateriaalia voida käyttää uudelleen menetelmässä.

On huomattava, että ainakin osa desorboimismateriaalia olisi erotettava uute- ja raffinaattivirroista tislaamalla tai haihduttamalla, mutta myös muita erotusmenetelmiä, kuten käänteisosmoosia, voidaan myös käyttää yksinään tai yhdessä tislauksen tai haihduttamisen kanssa. Jos raffinaatti- ja uutetuotteet ovat ravintoaineita, jotka on tarkoitettu ihmisten käyttöön, tulee desorboimisaineiden olla myös myrkyttömiä. Lopuksi desorboimisaineiden tulee olla sellaisia, jotka ovat helposti saatavissa ja tämän johdosta hinnaltaan huokeita.

Il is 81267

Aikaisemmin on jo todettu, että adsorboimisaineiden määrätyt ominaisuudet ovat erittäin toivottavia elleivät täysin välttämättömiä selektiivisen adsorptiokäsittelyn menestykselliseksi toteuttamiseksi. Nämä ominaisuudet ovat myös tärkeitä keksinnön mukaisessa menetelmässä. Tällaisia ominaisuuksia ovat: uutekomponentin määrätyn tilavuusmäärän ad-sorptiokyky määrättyä tilavuutta kohden adsorptioainetta, uutekomponentin selektiivinen adsorboituminen raffinaatti-komponenttiin ja desorptiomateriaaliin verrattuna, ja uute-komponentin riittävän suuri adsorptio- ja desorptionopeus adsorptioaineeseen ja siitä pois. Adsorptioaineen kyky adsorboida määrätty määrä uutekomponenttia on luonnollisesti välttämätöntä. Ilman tällaista kykyä adsorptioaine on käyttökelvoton adsorboivaan erottamiseen. Lisäksi mitä suurempi on adsorboimisaineen kapasiteetti uutekomponentin suhteen, sitä parempi on adsorptioaine. Määrätyn adsorptioaineen lisääntynyt kyky adsorboida mahdollistaa sen adsorptioaineen määrän pienentämisen, joka tarvitaan erottamaan tunnetun väkevyyden omaava uutekomponentti määrätyllä nopeudella johdetusta raaka-aineseoksesta. Sen adsorptioaineen määrän pienentäminen, joka tarvitaan määrättyä adsorboivaa erottamista varten, pienentää erotuskäsittelyn kustannuksia. On tärkeätä, että adsorptioaineen hyvä alkukapasiteetti ylläpidetään erotus-käsittelyn aikana taloudellisesti edullisella alueella.

Toinen välttämätön adsorptioaineen ominaisuus on kyky erottaa raaka-aineessa olevat komponenti, eli toisin sanoen, että adsorptio tapahtuu selektiivisesti, (B), eri komponenttien suhteen. Suhteellinen seletiivisyys voidaan esittää ei ainoastaan määrätyn sisäänjohdetun aineosan suhteen johonkin toiseen verrattuna vaan myös minkä hyvänsä raaka-aineseoksessa olevan aineosan ja desorptiomateriaalin välillä. Selektiivisyyttä (B) käytetään tässä selityksessä määrittelemään kahden adsorboutuneessa faasissa olevan aineosan suhdetta samojen kahden aineosan suhteeseen ei-adsorboituneessa faasissa tasapaino-olosuhteissa. Tämä suhteellinen selektiivisyys esitetään seuraavassa yhtälön 1 avulla: 16 81 267

Yhtälö 1 „ ...... ,„t (til. -% C/til. -% D) „

Selektuvisyys = (B) = - A

(til.-% C/til.-% D)u jossa yhtälössä C ja D ovat syötetyn seoksen kaksi komponenttia esitettyinä tilavuusprosentteina ja indeksit A ja U ovat vastaavasti adsorboituja ja ei-adsorboituja faaseja. Tasapaino-olosuhteet määritellään silloin, kun se virtaus, joka kulkee adsorptioaineen kerroksen kautta, ei muuta koostumustaan kosketuksensa jälkeen adsorptiokerroksen kanssa.

Toisin sanoen materiaalin siirtymistä ei tapahdu ei-adsor-boidun ja adsorboituneen faasin välillä. Kun näiden kahden aineosan selektiivisyys lähenee arvoa 1,0, ei tapahtu oleellista toisen komponentin adsorboitumista adsorptioaineen avulla toiseen verrattuna. Ne ovat molemmat adsorboituneet (tai ei-adsorboituneet) suunnilleen samassa määrin toisiinsa nähden. Kun arvo (B) muuttuu pienemmäksi tai suuremmaksi kuin 1,0, adsorboi adsorboimisaine toista komponenttia enemmän kuin toista. Verrattaessa adsorboimisaineen selektiivi-syyttä komponenttien C ja D välillä osoittaa sellainen arvo (B), joka on suurempi kuin 1,0, pääasiallisesti aineosan C adsorboitumista. Jos suureen (B) arvo on pienempi kuin 1,0, . . osoittaa se, että aineosa D adsorboituu enemmän, jolloin jäljelle jää adsorboitumaton faasi, jossa on enemmän komponenttia C, ja adsorboitunut faasi, jossa on enemmän komponenttia D. Ihannetapauksessa desorptioaineen selektiivisyyden talisi olla noin 1 tai hieman vähemmän kuin 1 kaikkien uutekorponenttien suhteen niin, että kaikki uutekomponentit voidaan desorboida yhtenä ryhmänä käyttäen desorboimismateriaalin kohtuullista virtausnopeutta, jolloin uutekomponentit voivat syrjäyttää desorboimismateriaalin seuraavassa adsorptiovaiheessa. Vaikkakin uutekomponentin erottaminen raffinaattikomponentista on teoreettisesti mahdollinen kun adsorptioaineen selektiivisyys uutekomponentin suhteen raffinaattikomponenttiin verrattuna on suurempi kuin 1,0, on edullista, että tällainen selektiivisyys on suurempi kuin 2,0. Samoin kuin suhteellinen haihtuvuus, niin mitä suurempi on selektiivisyys, sitä helpompaa on suorittaa erottaminen. Suurempi selektiivisyys

II

17 81 267 mahdollistaa adsorptioaineen pienemmän määrän käytön. Kolmas tärkeä ominaisuus on raaka-aineseoksen uutekomponentin vaihtumisnopeus, toisin sanoen uutekomponentin suhteellinen desorptionopeus. Tämä ominaisuus vaikuttaa suoraan siihen desorboimismateriaalin määrään, jota on käytettävä käsittelyssä uutekomponentin talteenottamiseksi adsorboimisainees-ta. Suuremmat reaktionopeudet pienentävät sen desorboimis-aineen määrää, joka tarvitaan poistamaan uutekomponentti, ja tämän johdosta mahdollistaa käsittelykustannusten pienentämisen. Käytettäessä suurempia vaihtonopeuksia on vähemmän desorboimisainetta pumpattava menetelmän kautta ja erotettava uutevirrasta uudelleenkäyttöä varten käsittelyssä.

Seuraavassa käsitellään esillä olevaa keksintöä tarkemmin edellä esitettyjen taustatietojen perusteella. Kuviossa 1 on esitetty kaksi päällekkäistä käyrää, joista toinen on, kuten mainittu, järjestelmän pidättämän aineosan väkevyys-ero (väkevyysgradientti) ja toinen esittää, kuten mainittu, vastaavaa väkevyyseroa ei-pidätetylle eli poistuvalle komponentille. Pidätys- ja läpivirtaussuhde, riippuen kysymykse-sä olevista erotuslaitteista, riippuu selektiivisestä adsorptiosta, haihtuvuudesta, diffuusiosta ja reaktioista eri komponenttien eri vyöhykkeissä. Piirroksen ordinaatalla on esitetty aineosan väkevyys kysymyksessä olevassa kohdassa käyrällä, kun taas abskissalla on esitetty tämän kohdan sijainti järjestelmässä määrätyllä hetkellä. Kuvion 1 käyrien voidaan katsoa esittävän selektiivisemmin adsorboituneen aineosan (aineosa 1) ja vähemmän selektiivisesti adsorboituneen aineosan (aineosa 2) väkevyyseroja kiinteän kerroksen muodostavassa adsorptiojärjestelmässä tiiviissä kerroksessa määrättynä hetkenä sen jälkeen, kun aineosien seoksen käsittävä syötetty erä on johdettu kerrokseen, jota seuraa syrjäytysnesteen (desorboimisaineen) jatkuva virtaus, joka aine kykenee aikaansaamaan aineosan 1 desorboitumisen adsorptioaineesta. Aineosat 1 ja 2 erottuvat lopuksi osittain johtuen aineosan 1 selektiivisestä pidättäytymisestä ja tästä seurauksena olevasta aineosan 1 selektiivisestä adsorboitumisesta.

ie 81267

Kuviossa 1 esitetty käyrä on keksinnön ymmärtämiseksi jaettu seitsemään erilliseen vyöhykkeeseen. Ensimmäinen vyöhyke (vyöhyke I) käsittää puhtaan (tai puhtaimman) syr-jäytysnesteen (desorboimisaine), joka sijaitsee järjestelmän siinä kohdassa, jossa desorboimisaine johdetaan siihen. Toinen vyöhyke (vyöhyke II) käsittää uutekomponentin (aineosa 1), joka on laimentunut desorboimisaineella. Kolmas vyöhyke (vyöhyke III) käsittää väkevöidyn uuteaineosan. Neljäs vyöhyke (vyöhyke IV) käsittää epäpuhtaan uutteen eli uute-ja raffinaattiaineosan (aineosa 2) muodostaman seoksen, joista uuteaineosa muodostaa pääasiallisen komponentin. Viides vyöhyke (vyöhyke V) käsittää epäpuhtaan raff:Lnaatin tai uute- ja raffinaattiaineosien seoksen, jossa raffinaattiai-neosa on pääasiallinen komponentti. Kuudes vyöhyke (vyöhyke VI) käsittää väkevöidyn raffinaattikomponentin. Seitsemäs vyöhyke (vyöhyke VII) käsittää desorboimisaineella laimennetun raffinaattikomponentin.

Keksintö perustuu siihen ainutlaatuiseen menetelmään, joka on esitetty kuviossa 1, joka esittää käsittelyvyöhykkeitä ' dynaamisena järjestelmänä sarjassa erotusyksiköitä. Keksin- / : töä kehitettäessä on ajateltu syöttövirran kuhunkin vyöhyk- V: keeseen ja raaka-ainevirran olevan analogisia syottövirto- : jen kanssa sarjaan erotusyksiköitä, jolloin yksiköiden syöt- tövirrat on sovitettu samalla tavoin kuin syöttövirrat kuvion 1 mukaisiin vyöhykkeisiin. Täten aloitettaessa mielivaltaisesti raaka-ainevirrasta, joka on syöttövirta ensimmäiseen erotusyksikköön (erotusyksiköt on numeroitu peräkkäin vasemmalta oikealle) ja katsottaessa oikealta vasemmalle kuvion 1 mukaisessa piirustuksessa, on syöttövirta seuraavaan eli toiseen erotusyksikköön peräisin vyöhykkeestä IV, syöttövirta kolmanteen erotusyksikköön peräisin vyö-hykkeestä II (vyöhyke III on väkevöityä uutetta eli tuotevirtaa varten ja sillä ei tällaisena ole mitään syöttövirtaa), ja syöttövirta neljänteen erotusyksikköön on peräisin vyöhykkeestä I, syöttövirta viidenteen erotusyksikköön vyö-hykkeestä VII (jatkuu piirroksen vastakkaisessa päässä ja

II

19 81 267 jälleen oikealta vasemmalle), ja syöttövirta kuudenteen erotusyksikköön peräisin vyöhykkeestä V (vyöhyke VI on tarkoitettu väkevöityä raffinaattia eli tuotevirtaa varten ja siihen ei tästä syystä ole yhdistetty mitään syöttövirtaa).

Samalla tavoin yksiköiden poistovirrat on sovitettu samaan järjestykseen kuin poistovirrat kuvion 1 vyöhykkeisiin.

Täten aloitettaessa mielivaltaisesti vyöhykkeen IV poisto-virrasta, joka on poistovirta ensimmäiseen erotusyksikköön, ja katsottaessa oikealta vasemmalle piirustuksessa 1, on poistovirta toiseen erotusyksikköön peräisin vyöhykkeestä III (uutettu tuote), poistovirta kolmanteen erotusyksikköön peräisin vyöhykkeestä II, poistovirta neljänteen erotusvyö-hykkeeseen vyöhykkeestä VII (vyöhyke I on desorboimisaineen syöttökohta, varsinaisesti syöttövirtaus, ja sellaisenaan siihen ei ole yhdistetty poistovirtausta), poistovirta viidenteen erotusyksikköön on peräisin vyöhykkeestä VI ja poistovirta kuudenteen erotusyksikköön peräisin vyöhykkeestä V.

Seuraavassa tarkastellaan kuviota 2, joka esittää kaavallisesti edellä mainittua kuutta erotusyksikköä (yksiköt on numeroitu peräkkäin vasemmalta oikealle edellä esitetyn mukaisesti) ja niihin yhdistettyjä syöttö- ja poistovirtauk-sia edellä kuvatulla tavalla. Syöttövirtasarja ja poisto-virtasarja ovat kukin yhdistetyt siten kuin kuviossa 1 on esitetty, eivätkä muutu. Se, joka voi vaihdella, on vastaa-vaisuus erotusyksikköjen syöttö- ja poistokohtien välillä, sillä kuten edellä mainittiin, on lähtökohta mentäessä syöttö- ja poistovirtaussarjän lävitse mielivaltainen, so. jos edellä esitetyssä selityksessä vyöhykkeen III (väke-vöity uute) poistokohta määriteltiin ensimmäisen erotus-yksikön poistokohdaksi, niin kukin kuviossa 2 esitetty poistokohta siirtyy yhden askeleen vasemmalle, jolloin vyöhykkeen IV poistokohta tulee kuudennen erotusyksikön poisto-kohdaksi. Tämän johdosta on olemassa kuusi mahdollista keksinnön mukaisen kuuden astian toteuttamismuotoa, joista yksi on esitetty kuviossa 2.

20 81 267

Eräs toinen tärkeä keksinnön piirre on se, että syöttöjä poistokohdat, jotka ovat samassa vyöhykkeessä, ovat yhdistetyt toisiinsa, kuten myös ilmenee kuviosta 2, esimerkiksi ensimmäisen erotusyksikön poistokohta on yhdistetty toisen syöttökohtaan, koska nämä syöttö- ja poisto-kohdat sijaitsevat molemmat vyöhykkeessä IV. Kuviossa 2 esitetyn keksinnön toteuttamismuodon suhteen on huomattava, että vyöhykkeet II ja V sijaitsevat kokonaisuudessaan vastaavasti kolmannessa ja kuudennessa erotusyksikössä. Kummankin näiden kahden yksikön syöttö- ja poistokohdat ovat tämän johdosta yhdistetyt toisiinsa ja virtaus, joka tapahtuu kummassakin tapauksessa näistä poistokohdista tulokohtiin, on saanut nimen "kiertopumppaus". Jäljempänä esitetyistä syistä ne kaksi keksinnön toteuttamismuotoa, joissa on kaksi erotusyksikköä, joissa kiertopumppaus tapahtuu, ovat edullisimpia toteuttamismuotoja.

Nestevirtaus erotusyksiköiden lävitse, kuten kuviossa 2 on esitetty, on jatkuvaa yhdensuuntaista. Tällaisen virtauksen kuluessa kuvion 1 mukainen väkevyysero, joka esiintyy todellisuudessa, ei ole mitenkään staattinen, vaan sillä on taipumus edetä aaltomaisesti (liikkuen oikealle) järjestelmän lävitse ja tämän johdosta vyöhykkeet etenevät samalla tavoin. Eri syöttö- ja poistovirrat eivät täten enää liittyisi vastaaviin vyöhykkeisiin ellei käytettäisi määrättyjä kompensoivia laitteita. Nämä kompensoimiskeinot ovat samanlaisia kuin ne, jotka on esitetty simuloidussa liikkuvaan kerrokseen perustuvassa järjestelmässä US-paten-tissa 2 985 589, so. syöttö- ja poistokohdat vaihdetaan samanaikaisesti jaksottaisesti niin, että käyrät voivat muuttua halutulla tavalla. Kuitenkin toisin kuin simuloidussa, edellä mainitussa liikkuvaan kerrokseen perustuvassa vastavirtausjärjestelmässä, on vaihtamisen vaikutuksena esillä olevassa keksinnössä kerrosten samansuuntainen virtaus nestevirtauksen kanssa. Aikaansaatu vaihto en seuraa-va: raaka-aineseoksen syöttö siihen, joka ennen vaihtoa oli vyöhykkeen V syöttökohta, vyöhykkeen V syöttökoht.a siihen,

II

2i 81267 joka aikaisemmin oli vyöhykkeen VII syöttökohta, vyöhykkeen VII syöttökohta siihen, joka aikaisemmin oli vyöhykkeen I syöttökohta, vyöhykkeen I syöttökohta siihen, joka oli vyöhykkeen II syöttökohta, vyöhykkeen II syöttökohta siihen, joka aikaisemmin oli vyöhykkeen IV syöttökohta, vyöhykkeen IV syöttökohta siihen, joka aikaisemmin oli raaka-aineseok-sen syöttökohta, vyöhykkeen II poistokohta siihen, joka aikaisemmin oli vyöhykkeen III poistokohta, vyöhykkeen III poistokohta siihen, joka aikaisemmin oli vyöhykkeen IV poistokohta, vyöhykkeen IV poistokohta siihen, joka aikaisemmin oli vyöhykkeen V poistokohta, vyöhykkeen V poisto-kohta siihen, joka aikaisemmin oli vyöhykkeen VI poistokohta, vyöhykkeen VI poistokohta siihen, joka aikaisemmin oli vyöhykkeen VII poistokohta, ja vyöhykkeen VII poistokohta siihen, joka aikaisemmin oli vyöhykkeen II poistokohta. Edellä mainittu vaihtaminen on joka kerran suoritettava ennen kuin aineosan väkevyyden jakaantuminen tapahtuu yksiköissä siinä määrin, että syöttö- ja poistovirtojen koostumus kuhunkin vyöhykkeeseen ja siitä pois ei sovellu yhteen halutun koostumuksen kanssa mainitussa vyöhykkeessä.

Verrattaessa edelleen US-patentin n:o 2 985 589 mukaiseen menetelmään, on olemassa perusteellisia eroja tämän patentin mukaisen menetelmän ja keksinnön mukaisen menetelmän välillä. Ensinmainitussa menetelmässä tapahtuu nesteen vakio uudelleenkierrättäminen jatkuvan adsorptiokerroksen lävitse, jossa eri vyöhykkeet sijaitsevat, ja syöttö- ja poistovir-rat eivät koskaan muodosta enempää kuin osan virtauksesta kerroksen lävitse niiden syöttö- ja poistokohdassa. On välttämätöntä aikaansaada seosten rajapinnat kerroksessa estämään, seurauksena kerroksen simuloidusta liikkeestä, kerroksen aikaansaama raffinaatin kulkeutuminen desorptiovyöhyk-keeseen ja uutteen kulkeutuminen adsorptiovyöhykkeeseen. Täten puhdistusvyöhykkeen tarkoituksena on aikaansaada yksi tällainen rajapinta ja poistaa raffinaattiaineosa osasta kerrosta desorptiovyöhykkeestä tulevalla nesteellä ennen kuin tämä osa muodostaa osan desorptiovyöhykettä, ja 22 81 267 puskuroimisvyöhykkeen tarkoituksena on aikaansaada toinen rajapinta ja poistaa uutekomponentti osasta kerrosta ad-sorptiovyöhykkeestä peräisin olevalla nesteellä ennen kuin tämä osa muodostaa adsorptiovyöhykkeen osan. Tässä aikaisemmin tunnetussa menetelmässä tapahtuu tämän johdosta jatkuva uute- ja raffinaattikomponenttien uudelleen sekoittuminen, jotka jo on erotettu toisistaan, josta on seurauksena tälle menetelmälle ominainen ja pakollinen tehottomuus.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä erilliset erotusyksiköt, verrattuna aikaisemmin tunnettujen menetelmien jatkuvaan adsorptiokerrokseen, mahdollistavat sen, että erilliset kerrosten nesteseokset pysyvät väkevyyserojen muuttumisen tasolla eikä tarvita määrätyn kerroksen huuhtelemista, puhdistamista tai puskuroimista ennen sen vaihtamista määrättyyn vyöhykkeeseen, koska tämä kerros on jo saavuttanut sopivan koostumuksen. Kuusi astiaa käsittävässä toteuttamismuodossa ei esiinny väkevöidyn uutteen tai raffinaatin sekoittamista epäpuhtaiden nesteseosten kanssa, koskei koko nes-tevirtaus väkevöidyn raffinaatin ja uutteen vyöhykkeissä poistetaan järjestelmästä poistovirtoina erotusyksiköistä näissä vyöhykkeissä. Epäpuhtaat ja laimeat virtaukset pysyvät järjestelmässä edelleen puhdistamista ja väkevoimistä varten. Kuten myöhemmin esitetään, voidaan tätä järjestelmää modifioida jossain määrin sellaisten toteuttamismuotojen saamiseksi, joissa on vähemmän kuin kuusi astiaa.

Sellaisen puhdistuksen ja puskuroimisen aikaansaamiseksi, joka vaaditaan aikaisemmin tunnetussa US-patentin 2 985 589 mukaisessa menetelmässä, on suuri määrä desorboimisainetta injektoitava järjestelmään uudelleen kierrättämistä varten vyöhykkeiden lävitse. Tämä desorboimisaine on lopuksi poistettava huomattavana laimennusaineena tuotevirroissa, joista se vuorostaan on poistettava esimerkiksi tavanomaisien tislauksen avulla väkevöidyn tuotteen saamiseksi. Keksiinnön mukaiset tuotevirrat laimennetaan myös desorboimismateriaa-lilla, mutta paljon vähäisemmässä määrin, mikä mahdollistaa : sen energian huomattavan säästön, joka tarvitaan desorboi- 23 81 267 misaineen talteenottamiseksi tuotevirroista verrattuna aikaisemmin tunnettuihin menetelmiin.

On olemassa myös muita huomattavia esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän etuja verrattuna aikaisemmin tunnettuihin menetelmiin, erikoisesti edellä mainitun US-patentin mukaiseen menetelmään. Vähäisempi nesteen kierrättämisnopeus erikoisesti erotusyksiköiden lävitse, jonka keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa, tekee mahdolliseksi adsorptio-järjestelmän tiiviimmän pakkaamisen johtuen suhteellisesti pienemmästä paineputouksesta alhaisemmilla nopeuksilla, mikä vuorostaan pienentää kanavoitumista adsorptiokerroksen lävitse samoin kuin pienentää huokostilavuutta, mikä viimemainittu aiheuttaa nopeamman erottumisen. Se, että keksinnön mukaisista erotusyksiköista puuttuu välillä sijaitsevat syöttö- ja poistovirtaukset, poistaa tarpeen sellaisten rakenteiden aikaansaamiseksi, joita vaaditaan tällaisia virtauksia käytettäessä.

Optimierottaminen käytettäessä esillä olevaa keksintöä johtuu erilaisten virtausnopeuskomponenttien koordinoinnista erotusyksiköiden lävitse sekä vaiheiden jaksotuksesta ja syöttö- ja poistoyksiköiden välisistä kierrätysnopeuksista. Täten nestevirtojen virtausnopeudet nesteiden tulokohtiin ja nesteiden poistokohdista säädetään niin, että aikaansaadaan kunkin syöttö- ja poistovirran halutut koostumukset jokaisen virtausjakson alussa ja lopussa kunkin vaiheen välillä. Toinen tällaisten muuttuvien koostumusten säätö aikaansaadaan käytettäessä esillä olevan keksinnön sellaisia toteuttamismuotoja, joissa esiintyy edellä mainittu ympäri-pumppaus, joka mahdollistaa koostumuksen jakautumisen kussakin erillisessä yksikössä, jossa ympäripumppaus tapahtuu, jota säädetään vaihtelemalla pumppausnopeutta järjestelmän muusta osasta riippumatta. Näin ollen määrätty pumppausno-peus näissä toteuttamismuodoissa voi olla nolla mikäli muissa vyöhykkeissä sallitaan alhaisempi kuin ideaalinen väkevyysero. Yksi erotusyksikkö voidaan täten jättää pois mikä mahdollistaa pääoma- ja käyttökustannusten säästön.

24 81 267

Voi myös olla mahdollista aikaansaada määrätynlainen itsenäisyys nesteen virtausnopeuden suhteen yhdessä erotusyk-sikössä silloinkin, kun tämä yksikkö on kytketty muiden yksiköiden kanssa, käyttäen kokoonpuristettavaa kaasufaasia tämän yksikön muodostavan patsaan yläosassa, jolloin mahdollistetaan nopeuden säätö patsaassa olevan nestemäärän lisäämisen tai pienentämisen avulla, jolloin haluttu säätö riippuu patsaan sisältämän ainekomponentin väkevyysjakaantumasta kysymyksessä olevana ajankohtana.

Kuten edellä mainittiin, niin kuviossa 2 esitetyn, kuusi säiliötä sisältävän toteuttamismuodon lisäksi on olemassa viisi muuta kuuden säiliön käsittävän järjestelmän toteuttamismuotoa, jotka riippuvat syöttö- ja poistoiohtojen spesifisestä järjestämisestä erotusyksiköissä. Toinen toteuttamismuoto, jossa on kaksi pumppauskierrosta, on sellainen jossa: (a) ensimmäisen erotusyksikön syöttö- ja poistovir-rat käsittävät vastaavasti raaka-aineseoksen syöttokohdan ja vyöhykkeen V poistokohdan, (b) toisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen II syöttokohdan ja vyöhykkeen III poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I syöttokohdan ja vyöhykkeen II poistokohdan, (d) neljännen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsit-‘ tävät vastaavasti vyöhykkeen V syöttokohdan ja vyöhykkeen VI poistokohdan, jolloin on olemassa ainakin yksi lisä-erotusyksikkö, jossa nestevirtaus käsittää (e) yks;ikön, jossa syöttö- ja poistovirrat käsittävät syöttö- ja poisto-kohdan vastaavasti vyöhykkeeseen IV, tai (f) yksikön, jonka syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti syöttö- ja poistokohdan vyöhykkeeseen VII. Nesteen virtausnopeus jom-massa kummassa edellä mainitussa yksikössä (e) tai (f) voi olla nolla.

Kolmas toteuttamismuoto on sellainen» jossa: (a) ensimmäisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaa-- - vasti raaka-aineseoksen syöttokohdan ja vyöhykkeen II pois tokohdan, (b) toisen erotusyksikön syöttö- ja poistovir- li 25 81267 rat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV syöttökohdan ja vyöhykkeen VII poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vyöhykkeen II syöttökohdan ja vastaavasti vyöhykkeen VI poistokohdan, (d) neljännen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I syöttökohdan ja vyöhykkeen V poistokohdan, (e) viidennen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen VII syöttökohdan ja vyöhykkeen IV poistokohdan, ja (f) kuudennen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen V syöttökohdan ja vyöhykkeen III poistokohdan.

Neljäs toteuttamismuoto on sellainen, jossa: (a) ensimmäisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti syöttöseoksen syöttökohdan ja vyöhykkeen III poisto-kohdan, (b) toisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV syöttökohdan ja vyöhykkeen II poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön syöttöjä poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen II syöttö-kohdan ja vyöhykkeen VII poistokohdan, (d) neljännen erotus-yksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I syöttökohdan ja vyöhykkeen VI poistokohdan, (e) viidennen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen VII syöttökohdan ja vyöhykkeen V poistokohdan, ja (f) kuudennen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen V syöttökohdan ja vyöhykkeen IV poistokohdan.

Viides toteuttamismuoto on sellainen, jossa: (a) ensimmäisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti raakaseoksen syöttökohdan ja vyöhykkeen VI poistokohdan, (b) toisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV syöttökohdan ja vyöhykkeen V poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen II syöttökohdan ja vyöhykkeen IV poistokohdan, (d) neljännen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaa- 26 81 267 vasti vyöhykkeen I syöttökohdan ja vyöhykkeen III poisto-kohdan, (e) viidennen erotusyksikön syöttö- ja poistovir-rat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen VII syöttökohdan ja vyöhykkeen II poistokohdan, ja (f) kuudennen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen V syöttökohdan ja vyöhykkeen VII poistokohdan.

Kuudes toteuttamismuoto on sellainen, jossa: (a) ensimmäisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti raaka-aineseoksen syöttökohdan ja vyöhykkeen VII poistokohdan, (b) toisen erotusyksikön syöttö- ja poisto-virrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV syöttökohdan ja vyöhykkeen VI poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen II syöttökohdan ja vyöhykkeen V poistokohdan, (d) neljännen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I syöttökohdan ja vyöhykkeen IV poistokohdan, (e) viidennen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen VII syöttökohdan ja vyöhykkeen III poistokohdan, ja (f) kuudennen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen V syöttökohdan ja vyöhykkeen II poistokohdan.

Tarkasteltaessa edelleen kuviota 1 on ilmeistä, eztä mikäli kompromissi voidaan aikaansaada esim. tuotteen puhtauden, sen talteenoton ja väkevyyden välillä, voidaan vyöhykkeitä yhdistää tai parittaa, jolloin pienennetään tarvittavien erotusyksiköiden määrää ja luonnollisesti alennetaan järjestelmän vaatimia pääomakustannuksia. Määrätyt vyöhykkeistä ovat todellisuudessa toisiinsa yhdistettäviä, jolloin saadaan erikoisesti yksi tai kaksi vyöhykeparia II ja III tai III ja IV, ja V ja VI tai VI ja VII, jolloin kukin pari katsotaan jatkuvaksi vyöhykkeeksi. Kukin vyöhyke voi käsittää ainoastaan yhden parin muodostavan osan. Kuhunkin vyö-hykepariin II ja III tai III ja IV ja vyöhykepareihin V ja VI tai VI ja VII on yhdistetty nesteen poistojohto tuotteen poistovirtausta varten, so. uutetun tuotteen poistamiseksi li 27 81 267 vyöhykeparien II ja III tai III ja IV, ja raffinaattituot-teen poistamiseksi vyöhykeparien V ja VI tai VI ja VII kautta.

Erotusyksiköiden syöttö- ja poistojohtojen vaihtaminen voidaan edullisesti aikaansaada käyttäen virtausanalysaatto-ria, joka jatkuvasti säätää tuotteen poistovirran koostumusta ja aikaansaa vaihdon sellaisten seosten suhteen, jotka ovat saavuttaneet määrätyn optimiarvon. Säätö voidaan suorittaa uutekomponentin väkevyyden perusteella vyöhykkeen III poistovirrassa, vyöhykepareissa II ja III tai vyöhyke-parissa III ja IV, ja ennakolta määrätyn optimiarvon muodostaa uutekomponentin haluttu väkevyys.

Siinä tapauksessa, että suoritetaan fruktoosin adorptio-erotus fruktoosin ja glukoosin vesiliuoksesta, jolloin ad-sorptioaine on selektiivinen fruktoosiin nähden ja fruktoosi otetaan talteen desorboimalla desorboimisaineen avulla, käsittävät erotusyksiköt patsaita, jotka ovat ainakin osaksi täytetyt adsorptioaineella, jolloin on olemassa ainakin yksi patsas kutakin erotusyksikköä varten. Raaka-aineseos saatetaan kosketuksiin adsorptioaineen kanssa adsorptio-olosuhteissa ja desorptioaine kosketuksiin adsorptioaineen kanssa desorptio-olosuhteissa uutetuotevirtauksen saamiseksi. Adsorptio- ja desorptio-olosuhteet käsittävät lämpötilan 20-200°C ja riittävän paineen nestefaasin ylläpitämiseksi. Adsorptioaineita, joiden tiedetään olevan tehokkaita tällaisessa erotuksessa ovat erilaiset kationinvaihtajät, esim.

X- ja Y-tyyppiset zeoliitit, kuten esim. US-patentissä n:o 4 014 711 on esitetty. Kaikkein tavallisin desorboimisaine on vesi.

Fruktoosin väkevyyttä uutetussa tuotteessa säädetään, ja vaihtaminen tapahtuu fruktoosin sen väkevyyden perusteella, joka laskee tasolle, josta on seurauksena se, että sokerin keskimääräinen väkevyys uutetussa tuotteessa määrätyssä käsittelyvaiheessa on yhtä suuri kuin fruktoosin väkevyys 28 81 267 raaka-aineseoksessa. Tällainen säätö voidaan toteuttaa käyttäen heijastusmittaria ja mikroprosessoria, jotka jatkuvasti mittaavat sokerin väkevyyden uutevirrassa, analysoivat vastaavat laskelmat ja aktivoivat venttiilijärjestelmän sopivana ajankohtana. Edullinen kuusisäiliöinen keksinnön toteuttamismuoto fruktoosin ja glukoosin erottamiseksi toisistaan on esitetty kuviossa 2.

Seuraavat kuvaavat toteuttamismuodot I ja II perustuvat kuviossa 2 esitettyyn keksinnön toteuttamismuotoon ja käsittävät tietokonesimulaatiot fruktoosin erottamiseksi fruktoosin ja glukoosin vesiliuoksesta, ja paraksyleenin erottamiseksi paraksyleenin ja etyleenibentseenin liuoksesta, käyttäen erotusyksikköjä, jotka sisältävät patsaita, joissa on zeoliitti-adsorboimisainetta, jolla on määrätty selek-tiivisyys vastaavasti fruktoosin ja paraksyleenin suhteen.

Toteuttamismuoto I

Tässä esimerkissä fruktoosin erottamiseksi fruktoosin ja glukoosin vesiliuoksesta käytettiin seuraavia parametrejä:

Raaka-aineen koostumus: 21 paino-% fruktoosia 29 paino-% glukoosia 50 paino-% vettä

Desorptioaine: 100 % vettä

Virtausnopeudet:

Syöttö/uute 1,25 ml/min

Desorboimisaine/raffinaatti 1,31 ml/mm

Uudelleenkierto I 1,07 ml/min

Uudelleenkierto II 1,13 ml/min

Adsorptioaineen tilavuus: 600 ml Kiertoaika: 60 min

Kiertoaika on se aika määrätyssä patsaassa tai erotusyksi-kössä, joka tarvitaan täudellisen kiertojakson aikaansaamiseksi kaikkien vyöhykkeiden kautta. Jakso jaetaan kenfe°^ yhtä pitkään vaiheeseen, tässä tapauksessa näin ellen 10 min/vaihe, jolloin eri syöttö- ja poistovirtausten vaihtaminen tapahtuu kerran kunkin vaiheen lopussa.

Il 29 81 267

Adsorptioaineen tilavuus on kokonaistilavuus kaikkia kuutta erotusyksikköä varten (100 ml kukin).

Uudelleenkierto I ja uudelleenkierto II ovat kiertopumppaus-virtausnopeuksia erotusyksiköissä 3 ja 6, kuten kuviosta 2 ilmenee.

Fruktoosin selektiivisyyden glukoosin suhteen ja veden selektiivisyyden glukoosin suhteen oletettiin olevan vastaavasti 5,8 ja 5,4.

Nesteiden yhdensuuntaista virtausta patsaiden lävitse ei oletettu tapahtuvan so. oletettiin tapahtuvan määrätynlainen aksiaalinen sekoittuminen.

Uute- ja raffinaattipoistovirtausten koostumusten lasketut arvot yhden vaiheen aikana on esitetty vastaavasti kuvioissa 3 ja 4. On huomattava, että esitetyt kiinteäaineväkevyy-det ovat noin 25 % korkeammat kuin mitä voitiin odottaa vastaavan tunnetun simuloidun, liikkuvaa kerrosta käyttävän • menetelmän perusteella. Toisin kuin aikaisemmin tunnetuis sa menetelmissä, voi lisäksi olla mahdollista käyttää syöt-tövirtauksessa korkeampia kiinteäainepitoisuuksia kuin esitetty 50 paino-%, koska alhaisemmat virtaukset kerrosten lävitse keksinnön mukaisessa menetelmässä aikaansaavat alhaisemman ja pysyvämmän paineputouksen liuoksen määrättyä viskositeettia käytettäessä.

Muita laskettuja arvoja on esitetty kuvioissa 5-10 ja ne käsittävät vastaavasti fruktoosin ja glukoosin liuoksen koostumuksen profiilit erotusyksiköiden 1-6 yläosasta niiden pohjalle. Nämä profiilit on esitetty sellaisina kuin ne ovat kunkin vaiheen lopussa. Esimerkiksi kuvio 9 vastaa erotusyksikköä (säiliötä) 5 ja osoittaa, että tämän säiliön pohjalla on kysymyksessä olevana hetkenä sellainen iiuoskoos-tumus, jossa on melkein puhdasta glukoosia kuivana laskettuna, joka luonnollisesti on haluttu koostumus, koska kattilan 5 pohjalta poistuva aine on raffinaattipoistovirta.

30 8 1 2 6 7

Uudelleenkierto I ja uudelleenkierto II ovat kiertopump-pausvirtausnopeuksia erotusyksiköissä 3 ja 6, kuten kuviosta 2 ilmenee.

Fruktoosin selektiivisyyden glukoosin suhteen ja veden se-lektiivisyyden glukoosin suhteen oletettiin olevan vastaavasti 5,8 ja 5,4.

Nesteiden yhdensuuntaista virtausta patsaiden lävitse ei oletettu tapahtuvan, so. oletettiin tapahtuvan määrätynlainen aksiaalinen sekoittuminen.

Uute- ja raffinaattipoistovirtausten koostumusten lasketut arvot yhden vaiheen aikana on esitetty vastaavasti kuvioissa 3 ja 4. On huomattava, että esitetyt kiinteäaineväkevyydet ovat noin 25 % korkeammat kuin mitä voitiin odottaa vastaavan tunnetun simuloidun, liikkuvaa kerrosta käyttävän menetelmän perusteella. Toisin kuin aikaisemmin tunnetuissa menetelmissä, voi lisäksi olla mahdollista käyttää svöttövir-tauksessa korkeampia kiinteäainepitoisuuksia kuin esitetty 50 paino-%, koska alhaisemmat virtaukset kerrosten lävitse keksinnön mukaisessa menetelmässä aikaansaavat alhaisemman ja pysyvämmän paineputouksen liuoksen määrättyä viskositeettia käytettäessä.

Muita laskettuja arvoja on esitetty kuvioissa 5-10 ja ne käsittävät vastaavasti fruktoosin ja glukoosin liuoksen koostumuksen profiilit erotusyksiköiden 1-6 yläosasta niiden pohjalle. Nämä profiilit on esitetty sellaisina kuin ne ovat kunkin vaiheen lopussa. Esimerkiksi kuvio 9 vastaa erotus-yksikköä (säiliötä) 5 ja osoittaa, että tämän säiliön pohjalla on kysymyksessä olevana hetkenä sellainen iiuoskoostu-mus, jossa on melkein puhdasta glukoosia kuivana laskettuna, joka luonnollisesti on haluttu koostumus, koska kattilan 5 pohjalta poistuva aine on raffinaattipoistcvirta.

Laskettu uutteen keskimääräinen puhtaus desorptioainevapaa-na on 91,4 % ja uutteen talteenotto uutteen poiste virrassa 91,5%.

Il 31 81267

Toteuttamismuoto II

Tässä esimerkissä käytettiin erotettaessa paraksyleeni paraksyleenin ja etyylibentseenin liuoksesta seuraavia parametreja:

Raaka-aineen koostumus: 25 paino-% paraksyleeniä 75 paino-% etyylibentseeniä

Desorptioaine: 100 % paradietyylibentseeniä

Virtausnopeudet:

Syöttö/uute 1/5, ml/min

Desorboimisaine/raffinaatti 2,20 ml/min

Uudelleenkierto I 2,75 ml/min

Uudelleenkierto II 2,20 ml/min

Adsorptioaineen tilavuus: 900 ml

Kiertoaika: 60 min

Paraksyleenin selektiivisyys etyylibentseenin suhteen ja paradietyylibentseenin selektiivisyys etyylibentseenin suhteen ovat vastaavasti 2,0 ja 1,5.

Tasaisen virtauksen oletettiin tapahtuvan ilman aksiaalista sekoittumista.

Määritelmät ja selitykset, jotka on esitetty eri termeistä toteuttamismuodoissa I, pätevät myös tässä toteuttamismuodossa .

Uute- ja raffinaattipoistovirtausten koostumusten lasketut arvot yhden vaiheen aikana on esitetty vastaavasti kuvioissa 11 ja 12.

Muita laskettuja arvoja on esitetty kuvioissa 13 - 18, ja ne käsittävät paraksyleenin ja etyleenibentseenin liuoksen koostumuksen vastaavasti erotusyksiköissä 1-6 niiden yläosasta niiden pohjaosaan siirryttäessä.Arvot on laskettu kunkin vaiheen lopussa.

Uutteen laskettu keskimääräinen puhtaus desorboimisaineva- 32 81 267 paana on 99,8 % ja uutteen talteenotto uutteen poistovirras-sa 82,9 %.

Seuraavat kuvaavat toteuttamismuodot III-IX perustuvat keksinnön niihin toteuttamismuotoihin, jotka on esitetty kuvioissa 2 ja 19 - 24, ja ne käsittävät tietokonesimulaatiot fruktoosin erottamisesta fruktoosin ja glukoosin vesiliuoksesta käyttäen sellaisia erotusyksiköitä, jotka käsittävät ^eoliitti-adsorptioaineella täytetyt patsaat, jolla aineella on selektiivisyys fruktoosiin nähden (ellei muuta ole mainittu) . Kaikissa tapauksissa raaka-aine käsitti 21 paino-% fruktoosia, 29 paino-% glukoosia ja 50 paino-% vettä, de-sorboimisaineen muodosti 100 %:nen vesi ja kiertoaika oli 60 min. Lisäksi oletettiin tasasuuntaisen virtauksen tapahtuvan kaikissa tapauksissa patsaiden lävitse, so. oletettiin ettei aksiaalista sekoittumista tapahtunut. Tämän olettamuksen todettiin olevan lähellä todellisia virtausolosuhteita käytettäessä fruktoosi/glukoosi-vesiliuoksia ja se mahdollistaa myös eri tapausten paremman vertailun toisiinsa. Tällaiset vertailut voivat tässä vaiheessa olla kuitenkin ainoastaan kvalitatiivisia, koska virtauskaaviota ei kussakin tapauksessa ole vielä optimoitu virtausnopeuksien ja muiden olosuhteiden suhteen. Tämän johdosta suora vertailu puhtauksien ja talteenottomäärien suhteen, joka on esitetty seuraa-vissa kuvaavissa toteuttamismuodoissa, ei ole kovin merkityksellinen. Nämä kuvaavat toteuttamismuodot on esitetty ainoastaan kuvaamaan kunkin virtaus järjestelmän käyttökelpoisuutta, mutta ne eivät vertaile keskenään esitettyjä, ei-opti-moituja järjestelmiä.

Toteuttamismuoto III

Tässä esimerkissä fruktoosin erottamiseksi fruktoosin ja glukoosin vesiliuoksesta, käyttäen kuusi säiliötä käsittävää keksinnön toteuttamismuotoa siten kuin kuviossa 2 on esitetty, käytettiin seuraavia virtausnopeuksia; 33 81 267

Syöttö/uute 5,80 ml/min

Desorboimisaine/raffinaatti 6,38 ml/min

Uudelleenkierto I 5,80 ml/min

Uudelleenkierto II 5,80 ml/min

Adsorptioaineen tilavuus: 3000 ml

Kiertoaika: 60 min

Kiertoaika on se aika määrätyssä patsaassa tai erotusyksi-kössä, jossa täysi jakso tapahtuu kaikkien vyöhykkeiden lävitse. Jakso on jaettu yhtä pitkiin vaiheisiin, tässä tapauksessa näin ollen 10 min pituisiin per jakso, jolloin eri syöttö- ja poistovirtausten vaihto tapahtuu kerran kunkin vaiheen lopussa. Kaikissa seuraavissa kuvauksissa kiertojak-son aika on myös 60 min.

Adsorptiotilavuus on kokonaistilavuus kaikissa erotusyksi-köissä (tässä ja seuraavissa kuvauksissa).

Uudelleenkierto I ja uudelleenkierto II ovat kiertopumppauk-sen virtausnopeuksia vastaavasti erotusyksiköissä 3 ja 6 kuten kuviossa 2 on esitetty.

Fruktoosin ja veden selektiivisyyden glukoosin suhteen oletetaan olevan oleellisesti suuremman kuin 2,0 näissä kuvaavissa toteuttamismuodoissa (ellei muuta ole mainittu).

Poistuva aine yhdestä näistä kuudesta patsaasta täyden kierron aikana on esitetty kuviossa 25. Tämä patsas on jakson alussa patsaan 1-asemassa, jona ajankohtana siitä poistuva aine käsittää vyöhykkeen IV epäpuhtaan uutteen. Jakson jäljellä olevan osan aikana patsas siirtyy peräkkäisesti asemiin 2, 3, 4, 5 ja 6.

Laskettu keskimääräinen uutteen puhtaus desorptioainevapaa-na on 93,9 % ja uutteen talteenotto uutteen poistovirtauk-sessa 94,9 %.

Toteuttamismuoto IV

Vähemmän puhtaan uutetuotteen valmistamiseksi voidaan 34 81 267 käyttää erästä toista virtauskaaviota, joka käsittää myös keksinnön erään toteuttamismuodon. Tässä kaaviossa tarvitaan ainoastaan viisi säiliötä, koska puhdas väkevöity uute (vyöhyke III) ja vähemmän puhdas (mutta erittäin väkevä) epäpuhdas uute (vyöhyke IV) on yhdistetty toisiinsa. Tällainen kaavio ei ole ainoastaan vähemmän monimutkainen mekaanisesti kuin kuuden säiliön järjestelmä, vaan se aikaansaa myös suuremman adsorptioaineen talteenottamisen. Tätä kaaviota voidaan suositella sellaisissa menetelmissä, joissa on tärkeämpää ottaa talteen väkevä uutekomponentti (fruktoosi) kuin tuotteen puhtaus.

Edullisin viidestä mahdollisesta tämän kaavion muunnoksesta on esitetty kuviossa 19.

Tässä kuvauksessa käytettiin seuraavia virtausnopeuksia:

Syöttö/raffinaatti 5,80 ml/min

Uute/desorboimisaine 6,38 ml/min

Uudelleenkierto 5,80 ml/min

Uudelleenkiertonopeus on erotusyksikön 4 kiertopumppausno-peus, kuten kuviosta 19 ilmenee.

Yhden näistä viidestä patsaasta poistuvan aineen koostumuksen lasketut arvot yhden täyden jakson aikana on esitetty kuviossa 26.

Mukavuussyistä tässä ja seuraavissa esitetyissä toteuttamismuodoissa on eri vyöhykkeet kuvioissa 19-24 esitetty roomalaisilla numeroilla.

Kuten kuviosta 19 ilmenee, esiintyy seuraava vastaavaisuus yksiköiden syöttö- ja poistokohtien välillä: (a) ensimmäisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirta käsittävät raaka-aine-seoksen tulokohdan ja vastaavasti vyöhykkeen V poistokohdan, (b) toisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen II tulokohdan ja vyöhykeparin III ja li 35 81267 IV poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I tulokohdan ja vyöhykkeen II poistokohdan, (d) neljännen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen VII tulo- ja poistokohdan, ja (e) viidennen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen V tulokohdan ja vyöhykkeen VI poistokohdan.

Tämä mainittu patsas on patsaan 1 asemassa jakson alussa, jonka ajankohtana siitä poistuva aine käsittää raffir.aatin poistovirran. Jakson jäljellä olevan osan aikana tämä patsas on peräkkäin asemissa 2, 3, 4 ja 5.

Laskettu keskimääräinen uutteen puhtaus desorboimisaine-vapaana on 89,8 % ja uutteen talteenotto uutteen poistovir-rassa 97,8 %.

Toteuttamismuoto V

Vähemmän konsentroitua raffinaattituotteen valmistamista varten voidaan käyttää toista vaihtoehtoista keksinnön erään toisen toteuttamismuodon mukaista virtauskaaviota. Tarvitaan viisi säiliötä, koska puhdas väkevöity raffinaatti (vyöhyke VI) ja vähemmän väkevöity puhdas raffinaatti (vyöhyke VII) yhdistetään toisiinsa. Tätä kaaviota suositellaan silloin, kun haluttua erittäin puhdasta raffinaattia voidaan saada talteenoton tai raffinaattituotteen väkevöimisen yhteydessä.

Kaikkein edullisin viidestä mahdollisesta tämän kaavion muunnelmasta on esitetty kuviossa 20. Kuten kuviosta 20 ilmenee, on olemassa seuraava vastaavaisuus yksiköiden syöttö- ja pois-tokohtien välillä: (a) ensimmäisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti syöttöseoksen syöttö-kohdan ja vyöhykkeen III poistokohdan, (b) toisen erotus-yksikön syöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV syöttökohdan ja vyöhykkeen II poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikän syöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen II syöttökohdan ja vyöhyke-parin VI ja VII poistokohdan, (d) neljännen erotusyksikön 36 8 1 2 6 7 syöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I syöttökohdan ja vyöhykkeen V poistokohdan, ja (e) viidennen erotusyksikön syöttö- ja poistokohdat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen V syöttökohdan ja vyöhykkeen IV poistokohdan .

Tässä kokeessa käytettiin seuraavia virtausnopeuksia:

Syöttö/uute 6,98 ml/min

Desorboimisaine./raffinaatti 9,86 ml/min Tässä kokeessa ei käytetty uudelleenkierto (kiertopump- paus)-virtaa.

Yhden ensimmäisen patsaan poistovirtauksen koostumuksen täydellinen analyysi yhden täyden jakson aikana on esitetty kuviossa 27. Tämä patsas oli patsaan 1 asemassa jakson alussa, jona ajankohtana siitä poistuva aine käsitti epäpuhtaan uutteen (vyöhykkeestä IV poistuva aine). Jakson jäljellä olevan osan aikana patsas oli peräkkäin asemissa 2, 3, 4 ja 5.

Laskettu keskimääräinen uutteen puhtaus desorboimisainevapaa-na oli 85,7 I ja uutteen talteenotto uutteen poistovirras-sa 98,9 %.

Toteuttamismuoto VI

Vyöhykkeiden III ja IV ja vyöhykkeiden VI ja VII kombinoiminen aikaansaa neljän säiliön käsittävän järjestelmän, jossa ei ole epäpuhdasta uutteen sisäistä virtausta eikä laimeata raffinaatin sisäistä virtausta. Tällaisen järjestelmän päämäärät ovat seuraavat: 1. Saada suhteellisen laimea raffinaattituotevirta, joka on erittäin puhdas uutetuotteeseen verrattuna.

2. Aikaansaada kohtuullisen puhdas uutevirta, joka on erittäin väkevä.

3. Kierrättää uudelleen laimea uute- ja epäpuhdasraffinaat-tifraktio jatkuvasti.

37 81267

Keksinnön tämä toteuttamismuoto voi olla erittäin käyttökelpoinen puhdistettaessa paljon fruktoosia sisältävää mais-sisiirappia 42 paino-%:n fruktoosipitoisuudesta 55 paino-%:n fruktoosipitoisuuteen (kiinteistä aineista laskettuna). Viimemainittu paljon fruktoosia sisältävä siirappi on sopiva käytettäväksi virvoitusjuomissa sen kasvaneesta makeusasteesta johtuen. Tällainen käyttökelpoisuus parantaa luonnollisesti huomattavasti tämän siirapin kaupallista arvoa.

Edullisin neljästä mahdollisesta tämän kaavion muunnoksesta on esitetty kuviossa 21. Kuten kuviosta 21 ilmenee, esiintyy seuraava vastaavaisuus yksikköjen syöttö- ja poistokohtien välillä: (a) ensimmäisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirta käsittää vastaavasti raaka-aineseoksen syöttökohdan ja vyö-hykeparin III ja IV poistokohdan, (b) toisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirta käsittää vastaavasti vyöhykkeen II syöttö- ja poistokohdat, (c) kolmannen erotusyksikön syöttöjä poistovirta käsittää vastaavasti syöttökohdan vyöhykkeeseen I ja poistokohdan vyöhykkeeseen VI ja VII, ja (e) neljännen erotusyksikön syöttö- ja poistovirta käsittää vastaavasti Vyöhykkeen V syöttö- ja poistokohdan.

Tässä toteuttamismuodossa käytettiin seuraavia virtausnopeuksia:

Syöttö/uute 5,80 ml/min

Desorboimisaine/raffinaatti 6,38 ml/min

Uudelleenkierto I 12,18 ml/min

Uudelleenkierto II 12,18 ml/min

Uudelleenkierto I ja uudelleenkierto II ovat vastaavasti erotusyksikköjen 2 ja 4 kiertopumppausnopeuksia siten kuin kuviossa 21 on esitetty.

Yhden neljästä patsaasta poistovirran koostumuksen täydellinen esitys yhden täyden virtausjakson aikana on esitetty kuviossa 28. Tämä patsas on patsaan 1 asemassa jakson alussa, jona ajankohtana siitä poistuva aine käsittää uutevirran (vyöhykeparista III ja IV poistuva aine). Jakson jäljellä 38 81 267 olevan osan aikana patsas siirtyy peräkkäisesti asemiin 2, 3 ja 4 .

Laskettu keskimääräinen uutteen puhtaus desorboimisainevapaa-na on 91,1 % ja uutteen talteenotto uutteen poistovirrassa 98,8 %.

Toteuttamismuoto VII

Valmistettaessa alhaisemman väkevyyden omavaa uutettua tuotetta voidaan vyöhykkeet II ja III yhdistää toisiinsa. Tässä kaaviossa tarvitaan ainoastaan viittä säiliötä.

Edullisin viidestä mahdollisesta tämän kaavion muunnoksesta on esitetty kuviossa 22. Kuten kuviosta 22 ilmenee, niin esiintyy seuraava vastaavaisuus yksikköjen syöttö- ja poisto-kohtien välillä: (a) ensimmäisen erotusyksikön syöttö- ja poistovirrat käsittävät raaka-aineseoksen syöttökohdan ja vyöhykkeen IV poistokohdan, (b) toisen erotusyksikön syöttöjä poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV syöttökohdan ja vyöhykeparin II ja III poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön vyöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I syöttökohdan ja vyöhykkeen VII poistokohdan, (d) neljännen erotusyksikön syöttö- ja poisto-virtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen VII syöttökohdan ja vyöhykkeen VI poistokohdan, ja (e) viidennen erotus-yksikön syöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen V syöttö- ja poistokohdat.

Tässä toteuttamismuodossa käytettiin seuraavia virtausnopeuksia :

Syöttö/uute 5,80 ml/min

Desorboimisaine/raffinaatti 6,38 ml/min

Uudelleenkierto 12,18 ml/min

Uudelleenkiertonopeus on erotusyksikön 5 kiertopumppausno-peus kuten kuviosta 22 ilmenee.

Erään viidestä patsaasta poistuvan aineen koostumuksen lasketut arvot yhden täyden jakson aikana on esitetty kuviossa 29.

Il 39 81 267 Tämä patsas on patsaan 1 asemassa jakson alussa, jona ajankohtana siitä poistuva aine käsittää vyöhykkeestä IV poistuvan aineen. Jakson jäljellä olevan osan aikana patsas siirtyy peräkkäisesti asemiin 2, 3, 4 ja 5. Uutteen keskimääräiset väkevyydet, kun tämä yksikkö on asemassa 2, ovat suhteelliset alhaiset.

Laskettu keskimääräinen uutteen puhtaus desorptioainevapaana on 99,6 % ja uutteen talteenotto uutteen poistovirroissa 88,4 %.

Toteuttamismuoto VIII

Kun kiinteäainepitoisuus sekä uutteessa että raffinaatissa ei ole kovinkaan tärkeä, voidaan vyöhykkeet VI ja VII, samoin kuin vyöhykkeet II ja III, yhdistää toisiinsa. Tässä kaaviossa tarvitaan ainoastaan neljä säiliötä.

Edullisin neljästä mahdollisesta tämän kaavion muunnoksesta on esitetty kuviossa 23. Kuten kuviosta 23 ilmenee, esiintyy seuraava vastaavaisuus yksikköjen syöttö- ja poistokoh-tien välillä: (a) ensimmäisen erotusvyöhykkeen syöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti raaka-aineseoksen syöttökohdan ja vyöhykkeen IV poistökohdan, (b) toisen ero- tusyksikön syöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV syöttökohdan ja vyöhykeparin II ja III poisto-kohdan, (c) kolmannen erotusyksikön syöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I syöttökohdan ja vyöhykeparin VI ja VII poistokohdan, ja (d) neljännen erotus-yksikön syöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen V syöttö- ja poistokohdat.

Seuraavia virtausnopeuksia käytettiin tässä toteuttamismuodossa:

Syöttö/uute 5,80 ml/min

Desorboimisaine/raffinaatti 6,38 ml/min

Uudelleenkierto 18,56 ml/min

Uudelleenkiertonopeus on kiertopumppauksen virtausnopeus erotusyksikössä 4, kuten kuviosta 23 ilmenee.

40 81 267

Yhden neljästä patsaasta poistuvan aineen koostumuksen lasketut arvot yhden täyden jakson aikana on esitetty kuviossa 30. Tämä patsas on patsaan 1 asemassa jakson alussa, jona · ajankohtana siitä poistuva virtaus käsittää vyöhykkeestä IV poistuvan virtauksen. Jakson jäljellä olevan osan aikana patsas siirtyy peräkkäisesti asemiin 2, 3 ja 4. Uutteen ja raffi-naatin keskimääräisten väkevyyksien yksikön ollessa vastaavasti asemissa 2 ja 3 voidaan katsoa olevan suhteellisen alhaisten.

Uutteen laskettu keskimääräinen puhtaus desorboimisaineva-paana on 93,7 % ja uutteen talteenotto uutteen poistovirras-sa 86,9 %.

Toteuttamismuoto IX

Kun raffinaatin puhtausaste ei ole ensiarvoisen tärkeä, mutta halutaan suurempi talteenottomäärä ja desorptioaineen minimikulutus, voidaan vyöhykkeet V ja VI yhdistää toisiinsa. Tässä kaaviossa tarvitaan viittä säiliötä.

Tämän kaavion viidestä mahdollisesta muunnoksesta edullisin on esitetty kuviossa 24. Kuten kuviosta 24 ilmenee, esiintyy seuraava vastaavaisuus yksiköiden syöttö- ja poistokohtien välillä: (a) ensimmäisen erotusyksikön syöttö- ja poistovir- rat käsittävät raaka-aineseoksen syöttökohdan ja vastaavasti vyöhykkeen IV poistokohdan, (b) toisen erotusyksikön syöttö jä poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV syöttökohdan ja vyöhykkeen III poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön syöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen II syöttö- ja poistokohdat, (d) neljännen erotusyksikön syöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I syöttökohdan ja vyöhykkeen VII poistokohdan, ja (e) viidennen erotusyksikön syöttö- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen VII syöttökohdan ja vyöhykeparin V ja VI poistokohdan.

Tässä toteuttamismuodossa käytettiin seuraavia virtausnopeuksia: li 81267

Syöttö/uute 5,80 ml/min

Desorboimisaine/raffinaatti 6,38 ml/min

Uudelleenkierto 11,60 ml/min

Uudelleenkiertonopeus on erotusyksikön III kiertQpumppaus- nopeus kuten kuviosta 24 ilmenee.

Yhden näistä viidestä patsaasta poistuvan aineen koostumuksen lasketut arvot yhden täyden jakson aikana on esitetty kuviossa 31. Tämä patsas on patsaan 1 asemassa jakson alussa, jona ajankohtana siitä poistuva aine käsittää vyöhykkeestä IV poistuvan aineen. Jakson loppuosan aikana patsas siirtyy peräkkäin asemiin 2, 3, 4 ja 5. Raffinaatin keskimääräistä puhtautta yksikön ollessa asemassa 5 voidaan pitää suhteellisen alhaisena.

On huomattava, että tässä tapauksessa komponentti n:o 1 (fruktoosi) on se aineosa, jota adsorptioaine ei adsorboi.

Raffinaatin keskimääräinen laskettu puhtaus oli desorboimis-ainevapaana 86,2 % ja raffinaattikomponentin talteenotto sen poistovirrassa 97,3 %.

Claims (19)

42 81267

1. Menetelmä uutekomponentin erottamiseksi raffinaattikom-ponentista, joita on raaka-aineseoksessa, joka menetelmä käsittää vaiheina: a) yksisuuntaisen nestevirtausjärjestelmän ylläpitämisen sarjassa erotusyksiköitä, jolloin komponenteilla on erilaiset virtausnopeudet johtuen selektiivisestä yhden komponentin suhteellisesta hidastumisesta tai nopeutumisesta, jolloin kullakin yksiköllä on nesteen tulo- ja poistokohta; b) raaka-aineseoksen johtamisen yhteen nesteen tulokohtaan ja syrjäyttävän nesteen johtamisen toiseen nesteen tulokoh taan, jolloin syrjäyttävä neste kykenee syrjäyttämään mainitut komponentit erotusyksiköistä; tunnettu siitä, että c) aikaansaadaan järjestelmässä, joka käsittää nesteen virtausjärjestelmän, komponentin väkevyyden jakautuminen, jonka vyöhykkeet käsittävät peräkkäisesti puhtaimman syrjäy-tysnesteen (vyöhyke I), uutekomponentin, joka on laimennettu syrjäytysnesteellä (vyöhyke II), väkevöidyn uutekomponentin (vyöhyke III), uute- ja raffinaattikomponentin seoksen, jossa uutekomponentti on pääasiallinen komponentti (vyöhyke IV) , uute- ja raffinaattikomponenttiseoksen, jossa raffi-naattikomponentti on pääasiallinen komponentti (vyöhyke V) , väkevöidyn raffinaattikomponentin (vyöhyke VI) ja raf-finaattikomponentin, joka on laimennettu syrjäytysnesteellä (vyöhyke VII), jolloin kuhunkin vyöhykkeeseen II, IV, V ja VII on yhdistetty yksi nesteen tulokohta ja yksi nesteen poistokohta, vyöhykkeeseen I on yhdistetty nesteen tulokohta syrjäytysnestettä varten, ja kuhunkin vyöhykkeistä III ja VI on yhdistetty nesteen poistokohta poistuvaa tuotevirtaa varten, raaka-aineseos johdetaan nesteen tulokohdan kautta, joka sijaitsee ainakin suunnilleen sellaisessa komponentin väkevyysjakautuman kohdassa, jossa suhteelliset määrät uute-ja raffinaattikomponentteja ovat samat kuin raaka-aineseoksessa; d) poistetaan uutevirta, joka käsittää koko virtauksen vyöhykkeen III poistokohdasta, ja poistetaan myös raffinaat-tivirta, joka käsittää koko virtauksen vyöhykkeen VI poisto-kohdasta; « 81267 e) johdetaan koko virtaus kustakin nesteen poistokohdasta vyöhykkeistä II, IV, V ja VII vastaavaan nesteen tulokohtaan, jolloin kunkin poisto- ja vastaavan tulokohdan sijainti on samassa komponentin väkevyysjakautuman vyöhykkeessä; ja f) suoritetaan seuraavat tulo- ja poistokohtien jaksottaiset vaihdot samanaikaisesti: raaka-aineseoksen tulokohdan vaihtaminen siihen, joka ennen vaihtamista oli vyöhykkeen V tulokohta, vyöhykkeen V tulokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen VII tulokohta, vyöhykkeen VII tulokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen I tulokohta, vyöhykkeen I tulokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen II tulokohta, vyöhykkeen II tulokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen IV tulokohta, vyöhykkeen IV tulokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut syöttöseoksen tulokohta, vyöhykkeen II poistokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen III poistokohta, vyöhykkeen III poistokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen IV poistokohta, vyöhykkeen IV poistokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen V poistokohta, vyöhykkeen V poistokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen VI poistokohta, vyöhykkeen VI poistokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen VII poistokohta, ja vyöhykkeen VII poistokohdan vaihtaminen siihen, joka oli ollut vyöhykkeen II poistokohta, jolloin tämä vaihtaminen toteutetaan ennen kuin mainitun komponentin väkevyysjakautuminen mainittujen yksiköiden kautta on tapahtunut siinä määrin, että johonkin vyöhykkeeseen tulevan tai siitä poistuvan tulo- tai poistovirran koostumus ei vastaa tässä vyöhykkeessä haluttua koostumusta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän muunnelma, tunnettu siitä, että vyöhykkeet II ja III yhdistetään siten, että muodostuu yhtenä jatkuvana vyöhykkeenä toimiva vyöhyke-pari, jossa nesteen poistokohta vastaa vyöhykkeen III nesteen polstokohtaa, mutta josta vyöhykettä II vastaavat nesteen tulo- ja poistokohdat puuttuvat, ja että vaiheessa (f) vyöhykkeen I tulokohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut 44 81 267 vyöhykkeen IV tulokohta, ja vyöhykkeen VII poistokohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut vyöhykkeen III poistokohta, jolloin maininnat vyöhykkeen II tulokohdan ja poistokoh-dan vaihtamisesta jätetään huomiotta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän muunnelma, tunnettu siitä, että vyöhykkeet III ja IV yhdistetään siten, että muodostuu yhtenä jatkuvana vyöhykkeenä toimiva vyöhyke-pari, jossa nesteen poistokohta vastaa vyöhykkeen III nesteen poistokohtaa, mutta josta vyöhykettä IV vastaavat nesteen tulo- ja poistokohdat puuttuvat, ja että vaiheessa (f) vyöhykkeen II tulokohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut raaka-aineseoksen tulokohta ja vyöhykkeen III poisto-kohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut vyöhykkeen V poisto-kohta, jolloin maininnat vyöhykkeen IV tulo- ja poistokoh-tien vaihtamisesta jätetään huomiotta.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukaisen menetelmän muunnelma, tunnettu siitä, että vyöhykkeet V ja VI yhdistetään siten, että muodostuu yhtenä jatkuvana vyöhykkeenä toimiva vyöhykepari, jossa nesteen poistokohta vastaa vyöhykkeen VI nesteen poistokohtaa, mutta josta vyöhykettä V vastaavat nesteen tulo- ja poistokohdat puuttuvat, ja että vaiheessa (f) raaka-aineseoksen tulokohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut vyöhykkeen VII tulokohta ja vyöhykkeen IV poistokohta tai vyöhykkeen III poistokohta siinä tapauksessa, että vyöhykkeet III ja IV on yhdistetty vyöhykepariksi, vaihdetaan siihen, joka oli ollut vyöhykkeen VI poistokohta, jolloin maininnat vyöhykkeen V tulo- ja poistokohtien vaihtamisesta jätetään huomiotta.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukaisen menetelmän muunnelma, tunnettu siitä, että vyöhykkeet VI ja VII yhdistetään siten, että muodostuu yhtenä jatkuvana vyöhykkeenä toimiva vyöhykepari, jossa nesteen poistokohta vastaa vyöhykkeen VI nesteen poistokohtaa, mutta josta vyöhykettä VII vastaavat nesteen tulo- ja poistokohdat puuttuvat, ja että vaiheessa (f) vyöhykkeen V tulokohta vaihdetaan siihen, 45 81267 joka oli ollut vyöhykkeen I tulokohta, ja vyöhykkeen VI poistokohta vaihdetaan siihen, joka oli ollut vyöhykkeen II poistokohta tai vyöhykkeen III poistokohta siinä tapauksessa, että vyöhykkeet II ja III on yhdistetty vyöhykeparik-si, jolloin maininnat vyöhykkeen VII tulo- ja poistokohtien vaihtamisesta jätetään huomiotta.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vallitsee seuraava vastaavuus mainittujen yksiköiden tulo- ja poistokohtien välillä: (a) ensimmäisen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti raaka-aineseoksen tulokohdan ja vyöhykkeen IV poisto-kohdan; (b) toisen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV tulokohdan ja vyöhykkeen III poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön tuloja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I tulokohdan ja vyöhykkeen VII poistokohdan, (d) neljännen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen VII tulokohdan ja vyöhykkeen VI poistokohdan, jolloin on olemassa ainakin yksi nestevirtauksia käsittävä lisäerotusyksikkö, joka käsittää (e) yksikön, Jonka tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti tulon ja poiston vyöhykkeeseen II, tai (f) yksikön, jonka tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti tulon vyöhykkeeseen V ja poiston siitä.

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vallitsee seuraava vastaavuus mainittujen yksiköiden tulo- ja poistokohtien välillä: (a) ensimmäisen erotusyksikön tulo- ja poistovirrat käsittävät raaka-aineseoksen tulokohdan ja vastaavasti vyöhykkeen II poistokohdan, (b) toisen erotusyksikön tulo- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV tulokohdan ja vyöhykeparin III ja IV poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön tuloja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I tulokohdan ja vyöhykkeen II poistokohdan, (d) neljännen erotusyksikön tulo- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen VII tulo- ja poistokohdan, ja (e) viidennen erotusyksikön 46 81 267 tulo- ja poistovirrat käsittävät vastaavasti vyöhykkeen V tulokohdan ja vyöhykkeen VI poistokohdan.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainoastaan vyöhykkeet VI ja VII ovat yhdistetyt vyöhykepariksi VI ja VII, ja että seuraava vastaavuus vallitsee mainittujen yksiköiden tulo- ja poistokohtien välillä: (a) ensimmäisen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti syöttöseoksen tulokohdan jci vyöhykkeen III poistokohdan, (b) toisen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV tulo-kohdan ja vyöhykkeen II poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen II tulokohdan ja vyöhykeparin VI ja VII poisto-kohdan, (d) neljännen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I tulokohdan ja vyöhykkeen V poistokohdan, ja (e) viidennen erotusyksikön tuloja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen V tulokohdan ja vyöhykkeen IV poistokohdan.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vyöhykkeet III ja IV sekä VI ja VII ovat yhdistetyt vyöhykepariksi III ja IV ja vyöhykepariksi VI ja VII, ja että seuraava vastaavuus vallitsee mainittujen yksiköiden tulo- ja poistokohtien välillä: (a) ensimmäisen erotusyksikön tulo- ja poistovirta käsittää vastaavasti raaka-aine-seoksen tulokohdan ja vyöhykeparin III ja IV poistokohdan, (b) toisen erotusyksikön tulo- ja poistovirta käsittää vastaavasti vyöhykkeen II tulo- ja poistokohdat, (c) kolmannen erotusyksikön tulo- ja poistovirta käsittää vastaavasti tulokohdan vyöhykkeeseen I ja poistokohdan vyöhykeparista VI ja VII, ja (d) neljännen erotusyksikön tulo- ja poisto-virta käsittää vastaavasti vyöhykkeen V tulo- ja poistokohdan.

10. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seuraava vastaavuus vallitsee mainittujen yksiköiden tulo- ja poistokohtien välillä: (a) ensimmäisen II 47 81 2 67 erotusyksikön tulo- ja poistovirrat käsittävät raaka-ai-neseoksen tulokohdan ja vyöhykkeen IV poistokohdan; (b) toisen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV tulokohdan ja vyöhykeparin II ja III poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I tulo-kohdan ja vyöhykkeen VII poistokohdan, (d) neljännen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen VII tulokohdan ja vyöhykkeen VI poistokohdan, ja (e) viidennen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen V tulo- ja poistokohdat.

11. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vyöhykkeet II ja III ovat yhdistetyt vyöhykepa-riksi II ja III ja vyöhykkeet VI ja VII vyöhykepariksi VI ja VII, ja että seuraava vastaavuus vallitsee mainittujen yksiköiden tulo- ja poistokohtien välillä: (a) ensimmäisen erotusvyöhykkeen tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti raaka-aineseoksen tulokohdan ja vyöhykkeen IV poistokohdan; (b) toisen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV tulokohdan ja vyöhykeparin II ja III poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen I tulokohdan ja vyöhykeparin VI ja VII poistokohdan, ja (d) neljännen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen V tulo- ja poistokohdat.

12. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seuraava vastaavuus vallitsee mainittujen yksiköiden tulo- ja poistokohtien välillä: (a) ensimmäisen erotusyksikön tulo- ja poistovirrat käsittävät raaka-aineseoksen tulokohdan ja vastaavasti vyöhykkeen IV poistokohdan; (b) toisen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen IV tulokohdan ja vyöhykkeen III poistokohdan, (c) kolmannen erotusyksikön tuloja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen II tulo- ja poistokohdat, (d) neljännen erotusyksikön tulo- 48 8 1 2 6 7 ja poistovirtaukset käsittävät vastaavat! vyöhykkeen I tulokohdan ja vyöhykkeen VII poistokohdan, ja (e) viidennen erotusyksikön tulo- ja poistovirtaukset käsittävät vastaavasti vyöhykkeen VII tulokohdan ja vyöhykeparin V ja VI poistokohdan.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nestevirtausten virtausnopeudet mainittuihin nesteen tulojohtoihin ja nesteen poistojohdoista säädetään niin, että aikaansaadaan halutut kunkin tulo- ja poistovirran muuttuvat koostumukset kunkin jakson alussa ja lopussa vaihtamisen välillä.

14. Jonkin patenttivaatimuksista 1-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotusyksiköt käsittävät pylväitä, jotka on ainakin osittain täytetty adsorboimisaineella, joka adsorboi selektiivisesti mainittua uutekomponenttia verrattuna raffinaattikomponenttiin, jolloin on olemassa ainakin yksi pylväs kutakin erotusyksikköä varten, mainitun syrjäyttämisnesteen käsittäessä sellaisen desorboimisaineen, joka kykenee aikaansaamaan uutekomponentin desorption ad-sorptioaineesta, jolloin raaka-aineseos saatetaan kosketukseen adsorptioaineen kanssa adsorptio-olosuhteissa ja de-sorptioaine kosketukseen adsorptioaineen kanssa desorptio-olosuhteissa.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nestevirtausjärjestelmä on nestefaasissa ja adsorptio- ja desorptio-olosuhteet käsittävät sellaiset lämpötilat ja paineet, jotka aikaansaavat tämän nestefaasin.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kunkin pylvään yläosa käsittää kokoonpuristet-tavan kaasufaasin, joka mahdollistaa pylväässä olevan nestemäärän lisäämisen tai pienentämisen halutulla tavalla riippuen siitä komponenttien jakautuman osasta, josta mainirtu pylväs sisältää osan kyseessä olevana ajankohtana. li 49 81 267

17. Jonkin patenttivaatimuksista 1-16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että että poistuvan tuotteen koostumusta seurataan jatkuvasti virtausanalysaattorin avulla ja että mainittu vaihtaminen suoritetaan automaattisesti sen jälkeen kun koostumus on saavuttanut ennakolta määrätyn optimiarvon.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seurannan kohteena on uutekomponentin väkevyys vyöhykkeen III, vyöhykeparin II ja III, tai vyöhykeparin III ja IV poistovirrassa, ja että mainittu määrätty opti-miarvo on uutekomponentin haluttu väkevyys.

19. Jonkin patenttivaatimuksista 14-16 ja patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raaka-ainevirta käsittää fruktoosin ja glukoosin vesiliuoksen, jossa fruktoosi on selektiivisemmin adsorboituva uute-komponentti, että fruktoosin väkevyyttä uutetun tuotteen virrassa seurataan ja että vaihtaminen suoritetaan sen jäkeen, kun fruktoosin väkevyys on laskenut tasolle, joka aikaansaa sen sellaisen keskimääräisen väkevyyden uutetussa tuotevirrassa tässä käsittelyvaiheessa, joka on yhtä suuri kuin fruktoosin väkevyys käsiteltävässä raaka-aineessa.