RU2467782C1

RU2467782C1 - Vibratory continuous-action extractor

Info

Publication number: RU2467782C1
Application number: RU2011122883/05A
Authority: RU
Inventors: Александр Филиппович Сорокопуд; Павел Петрович Иванов; Константин Валерьевич Карчин
Priority date: 2011-06-06
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2012-11-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to chemistry. Vibratory extractor comprises vertical cylindrical body 1 with phase inlets 2, 3, 5 and outlet 4. Said body 1 houses reciprocating rod 6 carrying perforated trays 8. Edges of said trays are furnished with collars directed opposite the direction of phases. Extractor is divided into sections by rigidly secured webs 6 with overflow slits arranged at web edges and center over extractor height. Every section accommodated trays with conical or cylindrical perforations. Extractor bottom section trays feature perforations of larger size.

EFFECT: higher yield of target component, improved operating performances.

1 dwg

Description

Изобретение относится к массообменным аппаратам непрерывного действия, предназначенным для экстрагирования (выщелачивания) ценных компонентов в системе твердое тело - жидкость, и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и некоторых других отраслях промышленности.The invention relates to continuous mass transfer apparatuses intended for the extraction (leaching) of valuable components in a solid-liquid system and can be used in food, pharmaceutical, chemical and some other industries.

Известны аппараты для проведения массообменных процессов, состоящие из цилиндрического корпуса, внутри которого размещены рабочие органы, выполненные в виде перфорированных пластин и совершающие возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости, создавая в аппарате виброожиженную область.Known apparatuses for conducting mass transfer processes, consisting of a cylindrical body, inside of which there are working bodies made in the form of perforated plates and making reciprocating motion in a vertical plane, creating a vibrated area in the apparatus.

Вибрационный аппарат [П.П.Лобода, А.Л.Игнатенко. Массообменный аппарат. Патент №778740. Опубл. в 1980, бюл №42], относящийся к группе массообменных для проведения процессов в системах твердое тело - жидкость, включает вертикальный корпус с устройствами ввода и вывода фаз. Установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении шток с закрепленными на нем тарелками, перфорированными окнами, с обеих сторон тарелок в окнах установлены сопла с фильтрующими элементами внутри. Недостатками этого экстрактора являются: сложность отвода насыщенной жидкости из нижней части экстрактора без твердой фазы; унос свежей жидкости с твердой фазой из верхней части аппарата; сложность герметизации загрузочного устройства в нижней части аппарата; кроме того, сложность изготовления тарелок.Vibration apparatus [P.P. Loboda, A.L. Ignatenko. Mass transfer apparatus. Patent No. 778740. Publ. in 1980, Bulletin No. 42], which refers to the group of mass transfer for carrying out processes in solid-liquid systems, includes a vertical housing with phase input and output devices. A rod installed in the housing with the possibility of reciprocating movement in the vertical direction with plates fixed on it, perforated windows, nozzles with filtering elements inside are installed on both sides of the plates in the windows. The disadvantages of this extractor are: the difficulty of draining saturated liquid from the bottom of the extractor without a solid phase; entrainment of fresh liquid with a solid phase from the upper part of the apparatus; the difficulty of sealing the boot device at the bottom of the apparatus; In addition, the complexity of manufacturing plates.

Наиболее близким по техническому решению является экстрактор вибрационный [А.Ф.Сорокопуд, П.П.Иванов, И.Н.Кустов. Патент №2257937. Опубл. в 2005. Бюл. №22], относящийся к группе массообменных аппаратов непрерывного действия. Экстрактор вибрационный включает: вертикальный корпус с устройствами ввода и вывода фаз, установленный в корпусе с возможностью продольного возвратно-поступательного движения шток с закрепленными на нем тарелками, перфорированными свободными отверстиями для прохода фаз, наклонный шнековый питатель для непрерывного ввода твердой фазы в нижнюю часть аппарата, устройство для одновременного вывода фаз в верхней части аппарата, при этом тарелки жестко закреплены на штоке и снабжены бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз. Недостатками данного технического решения являются недостаточная производительность и невысокая эффективность процесса.The closest in technical solution is a vibratory extractor [A.F. Sorokopud, P.P. Ivanov, I.N. Kustov. Patent No. 2257937. Publ. in 2005. Bull. No. 22], which belongs to the group of mass transfer apparatuses of continuous operation. The vibration extractor includes: a vertical housing with phase input and output devices installed in the housing with the possibility of longitudinal reciprocating movement of the rod with plates fixed on it, perforated free holes for the passage of phases, an inclined screw feeder for continuous input of the solid phase into the lower part of the apparatus, a device for simultaneously outputting phases in the upper part of the apparatus, while the plates are rigidly fixed to the rod and provided with sides directed in the direction opposite to the movement uw phases. The disadvantages of this technical solution are insufficient productivity and low process efficiency.

Техническим заданием являлось повышение интенсивности массообмена и увеличение производительности аппарата.The technical task was to increase the intensity of mass transfer and increase the productivity of the apparatus.

Технический результат в предлагаемом техническом решении достигается разделением аппарата по высоте на секции жестко закрепленными перегородками с переточными щелями, расположенными на периферии и по центру перегородок попеременно по высоте аппарата, что позволит обеспечить в каждой секции более интенсивное смывание частиц твердой фазы экстрагентом, увеличит время контакта фаз; установка в каждой секции аппарата тарелок с конической или цилиндрической формой отверстий перфорации, позволит улучшить условия измельчения твердой фазы и повысить интенсивность массообмена, при этом размер отверстий перфорации тарелок в нижних секциях аппарата будет больше, чем в последующих.The technical result in the proposed technical solution is achieved by dividing the apparatus in height into sections by rigidly fixed partitions with overflow slots located on the periphery and in the center of the partitions alternately in height of the apparatus, which will allow for more intensive washing of particles of the solid phase with extractant in each section, and will increase the phase contact time ; the installation in each section of the apparatus of plates with a conical or cylindrical shape of the perforation holes will improve the grinding conditions of the solid phase and increase the intensity of mass transfer, while the size of the holes of the plate perforation in the lower sections of the apparatus will be larger than in the subsequent ones.

На чертеже изображен аппарат, вертикальный разрез, с необходимыми сечениями и разрезами.The drawing shows the apparatus, a vertical section, with the necessary sections and cuts.

Вибрационный экстрактор непрерывного действия состоит из: вертикального цилиндрического корпуса 1, с устройствами ввода экстрагента 2 и 3 и вывода суспензии 4, шнекового питателя 5. Корпус аппарата секционирован неподвижными перегородками 6, с щелями для прохода суспензии. Щели расположены на периферии и в центре перегородок попеременно по высоте аппарата, причем площади сечения щелей равны. В корпусе установлен шток 7 с закрепленными на нем перфорированными тарелками 8, по одной в каждой секции. Размер отверстий перфорации, а также их форма в каждой тарелке будут разными и определяются технологической задачей и свойствами обрабатываемого сырья. Тарелки снабжены по периферии бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз.The continuous vibratory extractor consists of: a vertical cylindrical body 1, with input devices for extractant 2 and 3 and a suspension outlet 4, a screw feeder 5. The device body is partitioned by fixed partitions 6, with slots for passing the suspension. The slots are located on the periphery and in the center of the partitions alternately along the height of the apparatus, and the cross-sectional areas of the slots are equal. A rod 7 is installed in the housing with perforated plates 8 fixed thereon, one in each section. The size of the perforation holes, as well as their shape in each plate will be different and are determined by the technological task and the properties of the processed raw materials. Plates are provided on the periphery with sides directed in the direction opposite to the movement of the phases.

Аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая твердая фаза подается в шнековый питатель 5, обеспечивающий заданный расход, и транспортируется в нижнюю часть аппарата. Экстрагент подается под нижнюю тарелку через патрубок ввода 2. Патрубок 3 предусмотрен для ввода дополнительного экстрагента, с целью увеличения движущей силы процесса экстрагирования и повышения степени извлечения целевого компонента.The device operates as follows. The processed solid phase is fed into the screw feeder 5, which provides a given flow rate, and is transported to the lower part of the apparatus. The extractant is supplied under the lower plate through the input pipe 2. The pipe 3 is provided for introducing additional extractant, in order to increase the driving force of the extraction process and increase the degree of extraction of the target component.

Твердая фаза, попадая в нижнюю часть аппарата, интенсивно перемешивается с экстрагентом в виброожиженном слое, создаваемом перфорированной тарелкой. Тарелки 8 совершают возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости вместе со штоком 7. При этом размер отверстий перфорации тарелок в нижних секциях аппарата будет больше, чем в последующих. Это обеспечивает разрушение твердой фазы по секциям при ее последовательном прохождении каждой секции аппарата. Секционирование аппарата неподвижными перегородками позволяет организовывать в каждой секции условия для интенсивного смывания частиц твердой фазы экстрагентом за счет энергии струй, создаваемых отверстиями перфорации тарелки в замкнутом объеме секции. Это способствует доизмельчению твердой фазы, интенсивному обновлению поверхности контакта фаз и проникновению экстрагента в частицы твердой фазы. За счет секционирования возрастает время контакта фаз, т.е. увеличивается время пребывания фаз в аппарате.The solid phase, falling into the lower part of the apparatus, is intensively mixed with the extractant in the vibro-fluidized bed created by the perforated plate. The plates 8 make a reciprocating movement in a vertical plane together with the rod 7. In this case, the size of the holes for the perforation of the plates in the lower sections of the apparatus will be larger than in the subsequent ones. This ensures the destruction of the solid phase in sections during its successive passage of each section of the apparatus. Partitioning the apparatus with fixed partitions makes it possible to organize in each section conditions for intensive washing off of solid particles by the extractant due to the energy of the jets created by the holes of the plate perforation in the closed volume of the section. This contributes to the regrinding of the solid phase, the intensive renewal of the contact surface of the phases and the penetration of the extractant into the particles of the solid phase. Due to sectioning, the phase contact time increases, i.e. the residence time of the phases in the apparatus increases.

Размер и форма отверстий перфорации тарелок определяют расстояние между перегородками, энергию струй, интенсивность обновления поверхности контакта фаз в секциях, степень измельчения твердой фазы.The size and shape of the holes of the perforation of the plates determine the distance between the partitions, the energy of the jets, the intensity of the renewal of the contact surface of the phases in the sections, the degree of grinding of the solid phase.

В частности, использование отверстий в форме усеченного конуса, расположенных большим основанием конуса вниз, обеспечит формирование направленных струй высокого давления при движении тарелки вниз и перемещение суспензии из нижней секции в верхнюю через щели перегородки при движении тарелки вверх.In particular, the use of truncated cone-shaped holes located with the large base of the cone down will ensure the formation of directed high-pressure jets when the plate moves down and the suspension moves from the lower section to the upper through the slits of the partition when the plate moves up.

Образовавшаяся в виброожиженном слое суспензия движется снизу вверх вдоль оси аппарата за счет вытеснения ее свежими объемами экстрагента и твердой фазы, поступающими в нижнюю часть аппарата.The suspension formed in the fluidized bed moves from bottom to top along the axis of the apparatus due to its displacement by fresh volumes of extractant and solid phase entering the lower part of the apparatus.

Время нахождения суспензии в аппарате определяется скоростью подачи фаз, гидродинамическими условиями, созданными в аппарате, а также длиной пути движения фаз в аппарате. При секционировании длина пути возрастает.The residence time of the suspension in the apparatus is determined by the feed rate of the phases, the hydrodynamic conditions created in the apparatus, as well as the length of the path of the phases in the apparatus. When partitioning, the path length increases.

Положительный эффект от предлагаемых технических решений заключается в повышении производительности аппарата и увеличении эффективности извлечения целевого компонента.The positive effect of the proposed technical solutions is to increase the productivity of the apparatus and increase the efficiency of extraction of the target component.

ЛитератураLiterature

1. П.П.Лобода, А.Л.Игнатенко. Массообменный аппарат. Патент №778740. Опубл. в 1980, бюл. №42.1. P.P. Loboda, A.L. Ignatenko. Mass transfer apparatus. Patent No. 778740. Publ. in 1980, bull. Number 42.

2. А.Ф.Сорокопуд, П.П.Иванов, И.Н.Кустов. Патент №2257937. Опубл. в 2005. Бюл. №22.2. A.F. Sorokopud, P.P. Ivanov, I.N. Kustov. Patent No. 2257937. Publ. in 2005. Bull. Number 22.

Claims

Continuous vibrating extractor, including a vertical cylindrical body with phase input and output devices, mounted in the body with the possibility of longitudinal reciprocating movement of the rod with plates fixed on it, perforated free openings for the passage of phases and provided on the sides with peripherals directed to the opposite side phase movement, characterized in that the apparatus is divided into sections by height of rigidly fixed partitions with transfer slots located at periphery and centered baffles alternately adjustment apparatus installed in each section plate, perforated holes conical or cylindrical, the size of the perforation holes in the lower sections of plates apparatus will be greater than in subsequent.