PL222134B1 - Ekstraktor - Google Patents

Description

(21) Numer zgłoszenia: 399845 ^{(51) Int.Cl.}

B01D 11/04 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 06.07.2012

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej

(54)		Ekstraktor
			(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:		ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL
	07.01.2014 BUP 01/14		(72) Twórca(y) wynalazku:
			MARIAN KORDAS, Góralice, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.07.2016 WUP 07/16		STANISŁAW MASIUK, Szczecin, PL RAFAŁ RAKOCZY, Szczecin, PL
			(74) Pełnomocnik:
			rzecz. pat. Renata Zawadzka

PL 222 134 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ekstraktor przeznaczony do rozdzielenia mieszanin ciekłych za pomocą rozpuszczalnika, w którym składniki mieszaniny wykazują różną rozpuszczalność.

Proces ekstrakcji może być prowadzony w reżimie okresowym lub ciągłym.

W ekstrakcji ciągłej stosuje się zazwyczaj kolumny ekstrakcyjne półkowe lub wypełnione. Powszechnie stosuje się również aparaty wyposażone w mieszadła mechaniczne wykonujące ruchy obrotowe, posuwisto-zwrotne lub pulsacyjne.

Głównym celem tych urządzeń jest rozwinięcie powierzchni kontaktu między fazami ciekłymi i uzyskanie efektywniejszego procesu przenikania masy składnika ekstrahowanego do rozpuszczalnika. Znane z opisu patentowego CN101822911 urządzenie składa się z równolegle umieszczonych poziomych rurowych ekstraktorów połączonych ze sobą rurowymi łącznikami. W każdym rurowym ekstraktorze umieszczone jest ślimakowe mieszadło mieszające rozpuszczalnik z surówką ekstrakcyjną. Znany z opisu patentowego CN201375007 ekstraktor składa się z ukośnie ustawionej obudowy. W jej wnętrzu umieszczono dwa współdziałające wolnoobrotowe mieszadła ślimakowe. Krawędzie mieszadeł ślimakowych są ząbkowane, a skok ślimaka maleje w przeciwnym kierunku względem urządzenia zasilającego.

Celem opracowania nowej konstrukcji ekstraktora jest usunięcie dotychczasowych niedoskonałości znanych z opisów patentowych i opracowanie nowej konstrukcji nadającej się do pracy w systemach technologicznych.

Ekstraktor, według wynalazku, zawierający mieszalnik, łącznik oraz kolumnę rozdziału, króćce doprowadzające i odprowadzające, pokrywy, charakteryzuje się tym, że zawiera poziomy mieszalnik połączony poprzez łącznik z pionową kolumną rozdziału. Poziomy mieszalnik, zamknięty pionową pokrywą, wyposażony jest w dwa wały, górny i dolny. Na wałach umieszczone są mieszadła o zazębiających się wzajemnie łopatkach. Pierwszy łuskowy element każdej łopatki połączony jest z jednej strony poprzecznie z drugim łuskowym elementem, a z drugiej strony z piastą umieszczoną odpowiednio na wale górnym lub dolnym. Z jednej strony łożyskowania wałów znajdują się w pionowej pokrywie. Zaś z drugiej strony wały są łożyskowane w przegrodzie umieszczonej pomiędzy poziomym mieszalnikiem a łącznikiem.

Pionowa kolumna rozdziału w centralnej części zawiera stożkowy, perforowany kosz połączony podstawą z łącznikiem wbudowanym w kolumnę. Łącznik ten umożliwia połączenie kolumny z mieszalnikiem. Perforowany kosz pozwala na rozproszenie mieszaniny ekstrakcyjnej w pionowej kolumnie rozdziału.

Poniżej i powyżej kosza znajduje się górny i dolny zestaw przegród składający się z pierścieni stożkowych usztywnionych na krótkich prętach przymocowanych do tulei. Tuleje górnych i dolnych zestawów przegród są osadzone na odrębnych pionowych długich prętach umieszczonych w osi kolumny rozdziału.

Każde kolejne mieszadło na wale jest lustrzanym odbiciem mieszadła poprzedniego w płaszczyźnie prostopadłej względem osi wału.

Korzystnie pierwszy łuskowy element i/lub drugi łuskowy element ma perforowaną powierzchnię, co dodatkowo intensyfikuje mieszanie.

Korzystnie na wałach górnym i dolnym znajdują się dodatkowe mieszadła, rozmieszczone w pobliżu kosza z jednej strony i pionowej pokrywy z drugiej strony, warunkujące przepływ strumienia płynów w kierunku osiowym.

Korzystnie pionowa pokrywa połączona jest poprzecznie z poziomą przegrodą.

Poziomy mieszalnik ma króćce doprowadzające surówkę ekstrakcyjną i rozpuszczalnik usytuowane w pobliżu pionowej pokrywy.

Korzystnie poziomy mieszalnik ma płaszcz obróbki termicznej.

Korzystnie pionowa kolumna rozdziału w środkowej części ma króćce do recyrkulacji mieszaniny ekstrakcyjnej.

Pionowa kolumna rozdziału połączona jest kołnierzowo od góry z poziomą pokrywą i od dołu dennicą, zaopatrzonymi w króćce. Króćce te pozwalają na odbiór ekstraktu i rafinatu.

Korzystnie każdy pionowy długi pręt usztywniony jest z jednej strony w pierścieniu umieszczonym na skraju pionowej kolumny rozdziału, a z drugiej strony we wsporniku trójramiennym umieszczonym w pobliżu kosza.

PL 222 134 B1

Zestaw przegród składa się z trzech elementów, umieszczonych jeden nad drugim, przy czym w elemencie najbliższym do kosza stożkowe pierścienie tworzą stożek o podstawie zwróconej ku koszowi, a w najbardziej oddalonym od kosza elemencie stożkowe pierścienie tworzą tarczę ze szczelinami.

Korzystnie kosz ma na całej powierzchni pobocznicy otwory rozmieszczone na okręgach albo kosz ma na górnej i dolnej powierzchni pobocznicy perforację szczelinową.

Proponowane rozwiązanie konstrukcyjne ekstraktora zapewnia wytworzenie odpowiedniej powierzchni kontaktu międzyfazowego, zależnej od intensywności procesu mieszania. Proces grawitacyjnej separacji ekstraktu i rafinatu realizuje się w kolumnie rozdziału wyposażonej w nieruchome przegrody. W wyniku dostarczenia energii mechanicznej w mieszalniku wytwarza się stan równowagi dynamicznej. Stan ten jest utrzymywany przez czas wymagany do przebiegu określonego procesu. Zaletą wynalazku jest to, że nowa konstrukcja rozwija powierzchnię kontaktu między fazami, oraz minimalizuje zjawisko unoszenia jednej fazy przez drugą co zwiększa skuteczność odzysku pożądanego składnika.

Wynalazek pozwala na uzyskanie ekstraktu o odpowiednim stężeniu i rafinatu możliwie najbardziej pozbawionego składnika ekstrahowanego w lepszym stopniu niż w znanych ze stanu techniki urządzeniach.

Urządzenie według wynalazku przedstawione jest w przykładach wykonania oraz na rysunku, gdzie Fig. 1 przedstawia ekstraktor w widoku ogólnym; Fig. 2 przedstawia ekstraktor w przekroju poprzecznym, Fig. 3 przedstawia poziomy mieszalnik w przekroju osiowym; Fig. 4 przedstawia poziomy mieszalnik w przekroju poprzecznym; Fig. 5 przedstawia przegrodę w rzucie od lewej strony; Fig. 6 przedstawia mieszadło w widoku ogólnym, Fig. 7 przedstawia rozmieszczenie mieszadeł względem siebie na wałach dolnym i górnym w widoku ogólnym; Fig. 8 przedstawia pionową kolumnę rozdziału w przekroju osiowym; Fig. 9 przedstawia pierścień usztywniający w rzucie z góry; Fig. 10 przedstawia wspornik trójramienny w rzucie z góry, Fig. 11 przedstawia zestaw przegród w widoku ogólnym z góry; Fig. 12 przedstawia zestaw przegród w widoku ogólnym z dołu.

P r z y k ł a d I

Ekstraktor zawiera poziomy mieszalnik 1 połączony poprzez łącznik 2 z pionową kolumną rozdziału 3. Poziomy mieszalnik 1 zamknięty jest pionową pokrywą 4 oraz wyposażony w dwa wały, górny 5 i dolny 6. Na każdym z wałów górnym 5 i dolny 6 umieszczone są mieszadła 7 z sześcioma łopatkami. Mieszadła 7 na walach górnym 5 i dolny 6 rozmieszczone są tak, że zazębiają się, ale równocześnie współpracują bezkolizyjnie. Łopatki mieszadeł 7 zbudowane są z pierwszego łuskowego elementu 8 połączonego poprzecznie z drugim łuskowym elementem 9. Równocześnie pierwszy łuskowy element 8 z drugiej strony połączony jest z piastą 10. Piasty 10 umieszczone są odpowiednio na wale górnym 5 lub dolnym 6. Łożyskowania walów górnego 5 i dolnego 6 zamontowane są w pionowej pokrywie 4 i przegrodzie 11, znajdującej się pomiędzy poziomym mieszalnikiem 1 a łącznikiem 2. Pionowa kolumna rozdziału 3 w centralnej części zawiera połączony u podstawy z łącznikiem 2 stożkowy, perforowany kosz 12. Kosz 12 ma na całej powierzchni pobocznicy otwory rozmieszczone na okręgach. Poniżej i powyżej kosza 12 znajduje się górny 13 i dolny 13' zestaw przegród. Każdy z zestawów przegród 13 składa się z trzech elementów, umieszczonych jeden nad drugim. Każdy element składa się z trzech pierścieni stożkowych 14 o różnych bieżniach usztywnionych na krótkich prętach 15 przymocowanych do tulei 16 osadzonych na pionowym długim pręcie 17. W elemencie najbliższym do kosza 12 stożkowe pierścienie tworzą stożek o podstawie zwróconej ku koszowi 12, a w najbardziej oddalonym od kosza 12 elemencie stożkowe pierścienie tworzą tarczę ze szczelinami, a wraz ze zbliżaniem się do kosza 12 elementy zestawu przegród mają stożkowe pierścienie coraz mocniej rozsunięte wzdłuż osi pionowej kolumny rozdziału 3. Każde kolejne mieszadło na wale górnym 5 i dolnym 6 jest lustrzanym odbiciem mieszadła poprzedniego w płaszczyźnie prostopadłej względem osi wału górnego 5 i dolnego 6. Na wałach górnym 5 i dolnym 6 znajdują się dodatkowe mieszadła 18, rozmieszczone w pobliżu kosza 12 z jednej strony i pionowej pokrywy 4 z drugiej strony. Pionowa pokrywa 4 połączona jest poprzecznie z poziomą przegrodą 19. Poziomy mieszalnik 1 ma króćce 20 doprowadzające surówkę ekstrakcyjną usytuowane w pobliżu pionowej pokrywy 4. Poziomy mieszalnik 1 ma płaszcz obróbki termicznej. Pionowa kolumna rozdziału 3 w środkowej części na króćce 21 do recyrkulacji mieszaniny ekstrakcyjnej. Pionowa kolumna rozdziału 3 połączona jest kołnierzowo od góry z poziomą pokrywą 22 z króćcem, a od dołu z dennicą 23 z króćcem. Pionowe długie pręty 17 usztywnione są z jednej strony w pier4

PL 222 134 B1 ścieniu usztywniającym 24 umieszczonym na skraju pionowej kolumny rozdziału 3, a z drugiej strony we wsporniku trójramiennym 25 umieszczonym w pobliżu kosza 12.

Składniki procesu ekstrakcji doprowadzane są króćcami 20 do poziomego mieszalnika 1. W zależności od gęstości składników dostarczane są one do króćców 20 umieszczonych od góry lub od dołu. Przy czym lekkie składniki doprowadzane są do króćca 20 umieszczonego na dole mieszalnika, zaś ciężkie do króćca 20 górnego. W celu uniknięcia niekorzystnej wczesnej segregacji składników pomiędzy wylotami króćców 20 umieszczono poziomą przegrodę 19. W skutek różnicy gęstości składniki fazy ciężkiej przemieszcza się ku dołowi mieszalnika, zaś składnik lekki unosi się. Układ mieszadeł 7 przeciwdziała tej segregacji i wytwarza warunki odpowiedniego kontaktu składników. Na wałach 5 i 6 umieszczone są dodatkowe mieszadła 18 o przepływie osiowym. Składniki po przejściu przez strefę intensywnego mieszania kierowane są do perforowanego kosza 12, który uspakaja przepływ. Mieszanina po opuszczeniu perforowanego kosza 12 wpływa do pionowej kolumny rozdziału 3. W kolumnie faza lekka przemieszcza się ku górze, gdzie wpływa w obszar górnego zestawu przegród 13. Przegrody przyspieszają oddzielenie składników lekkich od unoszonych resztkowych składników ciężkich. Składniki lekkie gromadzą się w górnej części kolumny, gdzie są odprowadzane króćcem w pokrywie 22. Równocześnie faza ciężka w kolumnie 3 przemieszcza się ku dołowi, gdzie wpływa w obszar dolnego zestawu przegród 13'. Przegrody przyspieszają oddzielenie składników ciężkich od porywanych resztkowych składników lekkich. Składniki ciężkie gromadzą się w dolnej części kolumny, gdzie są odprowadzane króćcem w dennicy 23. Przy niepełnej ekstrakcji resztkowe składniki ciężkie znajdujące się w obszarze nad koszem oraz resztkowe składniki lekkie znajdujące w obszarze pod koszem pobierane są króćcami 21 i króćcami 20 wprowadzane są do mieszalnika. Proces ekstrakcji z recyklem odbywa się do momentu uzyskania żądanego stopnia rozdziału składników.

P r z y k ł a d II

Ekstraktor wykonany analogicznie jak w przykładzie I, przy czym drugi łuskowy element 9 ma perforowaną powierzchnię. Kosz 12 ma na górnej i dolnej powierzchni pobocznicy perforację szczelinową.

Wykaz oznaczeń

1. poziomy mieszalnik

2. łącznik

3. pionowa kolumna rozdziału

4. pionowa pokrywa

5. wał górny

6. wał dolny

7. mieszadła

8. pierwszy łuskowy element

9. drugi łuskowy element

10. piasta

11. przegroda

12. kosz

13. zestaw przegród

14. pierścień stożkowy

15. krótki pręt

16. tuleja

17. długi pręt

18. dodatkowe mieszadło

19. pozioma przegroda

20. króciec doprowadzający surówkę

21. króciec po recyrkulacji

22. pozioma pokrywa

23. dennica

24. pierścień usztywniający

25. wspornik trójramienny

PL 222 134 B1

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Ekstraktor zawierający mieszalnik, łącznik oraz kolumnę rozdziału, króćce doprowadzające i odprowadzające, pokrywy, znamienny tym, że zawiera poziomy mieszalnik (1) połączony poprzez łącznik (2) z pionową kolumną rozdziału (3), przy czym poziomy mieszalnik (1) zamknięty pionową pokrywą (4) wyposażony jest w dwa wały, górny (5) i dolny (6), z mieszadłami (7) z zazębiającymi się łopatkami, które stanowi pierwszy łuskowy element (8) połączony z jednej strony poprzecznie z drugim łuskowym elementem (9), a z drugiej strony z piastą (10) umieszczoną odpowiednio na wale górnym (5) lub dolnym (6), których łożyskowania znajdują się w pionowej pokrywie (4) i przegrodzie (11), znajdującej się pomiędzy poziomym mieszalnikiem (1) a łącznikiem (2), zaś pionowa kolumna rozdziału (3) w centralnej części zawiera połączony u podstawy z łącznikiem (2) stożkowy, perforowany kosz (12), poniżej i powyżej którego znajduje się górny i dolny zestaw przegród (13) składający się z pierścieni stożkowych (14) usztywnionych na krótkich prętach (15) przymocowanych do tulei (16) osadzonych na pionowym długim pręcie (17).
2. 2. Ekstraktor według zastrz. 1, znamienny tym, że każde kolejne mieszadło na wale (5, 6) jest lustrzanym odbiciem mieszadła poprzedniego w płaszczyźnie prostopadłej względem osi wału (5, 6).
3. 3. Ekstraktor według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy łuskowy element (8) i/lub drugi łuskowy element (9) ma perforowaną powierzchnię.
4. 4. Ekstraktor według zastrz. 1, znamienny tym, że na wałach górnym (5) i dolnym (6) znajdują się dodatkowe mieszadła (18), rozmieszczone w pobliżu kosza (12) z jednej strony i pionowej pokrywy (4) z drugiej strony.
5. 5. Ekstraktor według zastrz. 1, znamienny tym, że pionowa pokrywa (4) połączona jest poprzecznie z poziomą przegrodą (19).
6. 6. Ekstraktor według zastrz. 1, znamienny tym, że poziomy mieszalnik (1) ma króćce (20) doprowadzające surówkę ekstrakcyjną usytuowane w pobliżu pionowej pokrywy (4).
7. 7. Ekstraktor według zastrz. 1, znamienny tym, że poziomy mieszalnik (1) ma płaszcz obróbki termicznej.
8. 8. Ekstraktor według zastrz. 1, znamienny tym, że pionowa kolumna rozdziału (3) w środkowej części na króćce (21) do recyrkulacji mieszaniny ekstrakcyjnej.
9. 9. Ekstraktor według zastrz. 1, znamienny tym, że pionowa kolumna rozdziału (3) połączona jest kołnierzowo od góry z poziomą pokrywą (22) z króćcem, a od dołu z dennicą (23) z króćcem.
10. 10. Ekstraktor według zastrz. 1, znamienny tym, że pionowy długi pręt (17) usztywniony jest z jednej strony w pierścieniu (24) usztywniającym umieszczonym na skraju pionowej kolumny rozdziału (3), a z drugiej strony we wsporniku trójramiennym (25) umieszczonym w pobliżu kosza (12).
11. 11. Ekstraktor według zastrz. 1, znamienny tym, że zestaw przegród (13) składa się z trzech elementów, umieszczonych jeden nad drugim, przy czym w elemencie najbliższym do kosza (12) stożkowe pierścienie tworzą stożek o podstawie zwróconej ku koszowi (12), a w najbardziej oddalonym od kosza (12) elemencie stożkowe pierścienie tworzą tarczę ze szczelinami.
12. 12. Ekstraktor według zastrz. 1, znamienny tym, że kosz (12) ma na całej powierzchni pobocznicy otwory rozmieszczone na okręgach.
13. 13. Ekstraktor według zastrz. 1, znamienny tym, że kosz (12) ma na górnej i dolnej powierzchni pobocznicy perforację szczelinową.