Главная | Обратная связь

Способы непрерывной экстракции

Процесс непрерывной экстракции масла растворителем производится в основном тремя способами: способом погружения экстрагируемого материала в противоточно движущийся растворитель; способом ступенчатого орошения растворителем обрабатываемого материала, противоточно перемещающегося с помощью какого-либо конвейера; смешанным способом, при котором свежий материал, хорошо смоченный концентрированной мисцеллой (стадия замачивания), окончательно обезжиривается на конвейере собственно экстрактора путем ступенчатой промывки (стадия орошения) мисцеллой и чистым растворителем.

При экстракции способом погружения извлечение масла из масличного материала в процессе непрерывного прохождения его через поток растворителя (мисцеллы и чистого растворителя) протекает бесступенчато и в условиях абсолютного противотока, то есть в условиях, когда растворитель в экстрагируемый материал непрерывно передвигаются относительно друг друга. На всем пути экстракции имеет место плавное и постоянное падение концентраций мисцеллы как впитанной экстрагируемым материалом, так и свободно циркулирующей в аппарате. При заданных времени экстракции и масличности шрота в аппаратах, работающих по способу погружения, важным является фактор протяженности пути контактирования экстрагируемого материала и растворителя и их качественного соотношения. Это обусловливается тем, что в бесступенчатом процессе, каким является экстракция способом погружения, некоторая часть концентрированной мисцеллы увлекается материалом по ходу его движения и там вытесняется потоком мисцеллы более низкой концентрации.

Экстракция способом погружения имеет как положительные, так и отрицательные стороны. К положительным сторонам, в частности, относятся:

простота конструктивного оформления экстракционных аппаратов и малые площади, занимаемые ими;

высокий коэффициент полезного использования геометрического объема (до 98%) аппарата, снижающий возможность образования в аппаратах взрывоопасных смесей воздуха и растворителя.

Из недостатков способа нужно отметить:

низкие концентрации конечных мисцелл, обусловленные необходимостью обеспечения требуемого градиента концентрации;

значительное нарушение структуры экстрагируемого материала, помутнение мисцелл и связанное с этим усложнение системы фильтрации мутных мисцелл;

значительные габариты экстрактора;

возможность всплытия экстрагируемого материала в аппарате в случаях, когда плотность экстрагируемого материала ниже плотности конечной мисцеллы.

При экстракции способом ступенчатого орошения процесс извлечения масла протекает в условиях относительного противотока, так как здесь непрерывно перемещается только растворитель, а экстрагируемый материал от начала до конца может оставаться в покое в одной и той же перемешивающейся емкости (ковшах, камерах и т.п.) или на ленте. При использовании в качестве рабочего органа рамок или скребков материал может частично перемешиваться.

В экстракторах, работающих по этому способу, концентрация мисцеллы на поверхности частиц изменяется скачкообразно от ступени к ступени, а внутри плавно, соответственно кинетическим закономерностям процесса экстракции.

Количество ступеней при экстракции орошением может колебаться значительно (от 2 до 8), и выбор этого числа определяется заданной масличностью экстрагируемого материала, концентрацией конечной мисцеллы и масличностью шрота. Эффект извлечения масла при способе экстракции орошением зависит как от четкости разделения ступеней, так и от степени (полноты) стекания мисцеллы на отдельных ступенях.

Экстракция масла способом орошения по сравнению со способом экстракции погружением имеет следующие преимущества:

получение мисцеллы с повышенной концентрацией, что позволяет снизить соотношение количества растворителя и экстрагируемого материала;

получение чистой мисцеллы за счет самофильтрации ее через слой экстрагируемого материала.

К недостаткам способа относятся:

невысокий (не выше 45%) коэффициент использования геометрического объема аппарата и возможность образования взрывоопасных концентраций смеси паров растворителя и воздуха внутри аппарата;

более сложные коммуникации циркуляционной системы растворителя и значительное (до 9 штук) количество насосов в этой системе;

усложнение кинематической схемы привода аппарата.

При смешанном способе экстракции процесс извлечения масла протекает в две стадии. На первой стадии путем тщательного замачивания и перемешивания (стадия погружения) экстрагируемого материала в прямоточнодвижущемся растворителе ускоряется переход в мисцеллу масла, выделившегося на внешних и внутренних поверхностях экстрагируемых частиц. На второй стадии окончательное обезжиривание происходит при ступенчатой промывке (стадия орошения) масличного материала мисцеллой и чистым растворителем в условиях свободного тока, а иногда и принудительного отстаивания промежуточных мисцелл. Комбинирование двух способов экстракции в одной экстракционной установке позволяет использовать преимущества обоих, исключив основные недостатки, присущие как способу погружения, так и способу орошения.

Виды экстракторов

По способу погружения работает вертикальный шнековый экстрактор НД-1250 (рис. 22). Экстрактор состоит из загрузочной колонны с декантатором, горизонтального шнека и экстракционной колонны. Внутри корпуса экстрактора установлены перфорированные рабочие шнеки, которые приводятся во вращение от электродвигателя через редукторы. Диаметры отверстий в витках шнеков: 10 мм в экстракционной колонне и горизонтальном шнеке и 8 мм в загрузочной колонне. В верхней части шнекового вала экстракционной колонны установлен сбрасыватель шрота. В декантаторе происходит самофильтрация мисцеллы через слой экстрагируемого материала, а также ее отстаивание. Растворитель вводят через форсунки в верхней части экстракционной колонны.

В днище экстракционной колонны расположен донный фильтр-цедилка для аварийного слива мисцеллы из экстрактора.

В загрузочной колонне предусмотрена установка форсунок для гидроразмыва запрессовок экстрагируемого материала растворителем, подаваемый внутрь колонны под избыточным давлением. Продолжительность одного оборота шнекового вала экстракционной колонны - 72 с, горизонтального шнека - 61 с, загрузочной колонны - 100 с (может изменяться от 42 до 240 с в зависимости от производительности экстрактора и вида экстрагируемого материала. Диаметры экстракционной колонны, горизонтального шнека и загрузочной колонны (ниже декантатора) - 1,25м. Диаметр декантатора 2,2 м. Высота экстракционной колонны - 13,115 м, загрузочной - 9,33 м.

Производительность модернизированного экстрактора НД-1250 при переработке форпрессового лепестка - 500 т/сут (в пересчете на подсолнечные или хлопковые семена).

В экстрактор подается 11-12 м³ бензина или нефраса в час, концентрация мисцеллы 15-20% масличность шрота не выше 1%.

Кроме экстрактора НД-1250, работающего по способу погружения материала в растворитель, на заводах применяют так же экстракторы «Олье-200», технологические характеристики которых в общем аналогичны характеристикам экстракторов НД-1250.

Экстракция ступенчатым орошением. В данном случае непрерывно перемещается только растворитель, а экстрагируемый материал остается в покое в одной и той же перемешивающей емкости (ковше, камере и т.п.) или на движущейся лен те. Экстракция масла способом орошения обеспечивает получение мисцеллы повышенной концентрации и более чистой в результате самофильтрации ее через слой экстрагируемого материала. К недостаткам способа относят большую длительность экстракции, невысокий коэффициент использования геометрического объема (не более 45%) аппарата и возможность образования взрывоопасных концентраций смеси паров растворителя и воздуха внутри аппарата, более сложную систему прокачки растворителя и значительное (до 9 шт.) количество насосов в ней.

По способу ступенчатого орошения работает горизонтальный ленточный экстрактор МЭЗ (рис.23), который представляет собой сварную прямоугольную коробку из листовой стали, внутри которой расположен металлический пластинчатый транспортер, являющийся рабочим органом экстрактора.

Транспортер состоит из рамок, прикрепленных болтами к щекам двух цепей, которые образуют каркас горизонтального пластинчатого транспортера. К рамам крепятся стальные перфорированные листы, называемые подкладными, с ячейками 8х8 или 20х20 мм. Подкладные листы обтянуты сверху металлической сеткой с ячейками 0,8х0,8 мм.

Лента приводится в движение от электродвигателя через редуктор и храповой механизм. Скорость ленты может изменяться от 0,7 10^-3 до 1,5 10^-3 м/с. Вся верхняя часть транспортера условно разбита на восемь зон орошения, поэтому под верхней (рабочей) частью установлено восемь сборников мисцеллы и два для сбора мисцеллы, промывающей ленту экстрактора и мисцеллы, перетекающей из последнего рециркуляционного сборника. Для предотвращения стекания растворителя по поверхности экстрагируемого материала в шротовыводной бункер ось ведущей звездочки установлена на 150 мм выше ведомой. Таким образом транспортер является наклонным.

Нижняя ветвь ленты нерабочая. Сетку ленты очищают от частиц экстрагируемого материала щетками и промывают мисцеллой.

Чтобы во время экстракции растворитель не проходил через слой материала по одним и тем же каналам, поверхность материала рыхлится на глубину 100 мм специальными подвесными рыхлителями. Мисцелла в зону орошения подается четырехсекционными блок-насосами, перед подачей на орошение мисцелла подогревается. Экстрагируемый материал сначала орошается мисцеллой убывающей концентрации, а затем растворителем.

Мисцелла или растворитель фильтруются через слой материала, экстрагируя из него масло в виде более крепкой мисцеллы, чем та, которая поступила на орошение, стекает в расположенный под этим участком сборник.

Мисцелла и материал движутся противотоком. Движение мисцеллы к выходу из экстрактора происходит только через мисцеллосборники. В стенках сборников находятся переливные отверстия, расположенные по нисходящей линии, понижаясь в сторону, противоположную движению материала. При циркуляции мисцелла подается на орошение «на себя», т.е. мисцелла, забираемая из сборника, секцией насоса подается на орошение своей же зоны. Следовательно, мисцелла образует замкнутый цикл циркуляции в своей зоне.

Рабочая длина ленты экстрактора МЭЗ-350 равна 14,4 м, ширина слоя материала на ней - 2,4 м, высота слоя - от 0,8 до 1,4 м. Над экстрагируемым материалом установлено 16 оросителей для мисцеллы и один для орошения растворителем. Кроме того, два оросителя установлено для промывки ленты.

Другие типы ленточных экстракторов, используемые в нашей стране (ДС-70, ДС-130), в принципе не отличаются от описанного.