Способ экстракции для системы твердое вещество-жидкость

(51 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН бменным и может для сись, наприиз оксивеществ,ыи слои ие произеличения рез слой.стракции ильтрующим устмый споВ аппар им устрой рева, пода аемое уст АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(56) Аксельруд Г. А Лысянский В. М. Экстрагирование. Система твердое тело - жидкость. - Л,: Химия, 1974, с. 189 - 191.(57) Изобретение относится к массообменным процессам химической технологии и может быть использовано при экстракции твердое вещество - жидкость и позволяет повысить производительность процесса за счет увеличения скорости движения экстрагента через слой. В аппарат, снабженный перемешивающим устройством и рубашкой Изобретение относится к массоо процессам химической технологии быть использовано при экстракции тем твердое вещество - жидкост мер, для экстрагирования примесей пропилцеллюлозы и других твердых способных образовывать взвешенн в экстрагенте.Цель изобретения - повышен водительности процесса за счет ув скорости движения экстрагента чеНа чертеже показана схема эк твердого вещества в аппарате с ф щей перегородкой и перемешиваю ройством, реализующая предлагае соб т 1, снабженный перемешиваю- твом 2 и рубашкой 3 для оботся последовательно через ороройство 4 экстрагент и через для обогрева, подается последовательно через орошаемое устройство экстрагент и через штуцер простой эфир целлюлозы, например оксипропилцеллюлоза (ОПЦ) при соотношении 8 - 10;1. Предварительно экстрагент нагревается до температуры, необходимой для образования в нем взвешенного слоя твердых частиц. В результате контакта частиц ОПЦ, температура которых 20 - 30 С, с горячим экстрагентом происходит процесс флотации, в результате чего образуется взвешенный слой. Через орошаемое устройство непрерывно подается экстра- гент до достижения требуемой концентрации извлекаемого компонента в экстракте. Образование взвешенного слоя приводит к тому, что частицы минимально деформируются, в результате чего обеспечивается а максимальная порозность слоя и, как следствие, высокая скорость движения экстрагента через слой. 1 ил 1 табл. штуцер 5 твердое вещество при массовом соотношении 8 - 10:1. Предварительно экстрагент нагревается в теплообменнике 6 до температуры, необходимой для образования в нем взвешенного слоя твердых частиц. Твердое вещество подается в аппарат при 20 - 30 С. В результате контакта часгнц твердого вещества с горячим экстрагентом из твердого вещества происходит выделение воздуха, который адсорбируется на поверхности частиц. В результате процесса флотации образуется взвешенный в экстрагенте слой твердого вещества 7. В силу, например контакта с перемешивающим устройством отдельные частицы могут опуститься вниз. Для их улавливания в нижней части аппарата устанавливается фильтрующая перегородка 8, Непосредственно перед экстрагированием отношение высоты свободной зоны к высоте взвешенного слоя уменьшается:1до 0,010,2 путем слива части экстрагецта из аппарата через штуцер 9. Далее через орошаемое устройство 4 непрерывно подается экстрагецт, который, проходя через взвешенный слой, обогщается извлекаемым ком поцентом, Экстракт выводится через штуцер 9, уровень жидкой фазы в аппарате поддерживается постоянным, Окончание процесса экстрагирования определяется по достижению требуемой концентрации из влекаемого компонента в экстракте. Подача экстрагента прекращается, включается пе ремешивающее устройство 2 и взвешенный слой разрушается. Образовавшаяся суспензия выводится из аппарата через штуцер 1 О и разделяется любым известным способом (центрифугированием, отжимным шнек-прессом и др.). Образование взвешенного слоя твердого вещества приводит к тому, что частицы твердого вещества минимально деформиру, ются, в результате чего обеспечивается максимальная цорозцость слоя (доля свободного объема слоя) и, как следствие, высокаяскорость прохождения экстрагента через слой, что приводит к сокращению времени экстрагирования и повышению производительности процесса. Взвешенный слой образуется при контакте частиц твердого вещества, имеющих температуру 20 - 30 С, с горячим экстрагецтом, В результате повышения температуры твердого вещества растворимость воздуха в порах твердого вещества уменьшается, воздух выделяется в газообразном виде и адсорбируется на поверхнос, ти частиц. Б результате флотации частицы твердого вещества всплывают, при этом образуются взвешенный слой и зона чистого экстракта, свободная от твердых частиц. Соотношение экстрагента и твердого ве. щества должно обеспечивать всплытие с пузырьками воздуха всех частиц, т. е. образование стабильного взвешенного слоя. При соотношении экстрагецта и твердого вещества ниже 8:1 часть частиц, которые це успевают прогреться до цс обходи мой температуры, оседают на фильтрующую перегородку, что может привести к забивацию отверстий фильтрующей перегородки и, какследствие, к понижению скорости движения экстрагента. Повышение соотношения экстрагент: твердое вещество ведет к дополнительному увеличению расхода экстрагецта на образование взвешенного слоя. Определено, что оптимальным соотношением экст - рагента и твердого вещества является 8 - 10:1. Одним из основных показателей эффективности процесса массообмена для экстракции в системе твердое вещество жидкость служит расход экстрагента на единицу твердого вещества при заданной степени извлечения переходящего компонентаа. Структура потока при движении экстрагента в слое, лежащем на фильтрующей перегородке, близка к режиму идеального вытеснения, потому что частицы твердого вещества способствуют равномерному распределению жидкой фазы по сечению аппарата. При наличии свободной зоны экстракта между взвешенным слоем и фильтрующей перегородкой наблюдается два режима течения жидкой фазы в аппарате: в слое частиц - режим идеального вытеснения; в свободнои зоне экстракта - режимнблизкий к режиму идеального перемешивания. Кроме того, часть частиц, витающих между неподвижным слоем и фильтрующей перегородкой, также способствует идеаль ному перемешиванию экстракта ниже взвешенного слоя. Наличие свободной зоны экстракта приводит к увеличению расхода экстрагента, потому что необходимо вытеснить извлекаемый компонент не только из неподвижного слоя, но и из зоны экстракта.При этом дополнительный расход экстрагента будет минимальным при наличии идеального вытеснения в свободной зоне экстракта.Повышение продолжительности переме шивания в свободной зоне экстракта приводит к увеличению расхода дополнительно подаваемого экстрагента, которое при режиме идеального перемешивания должно быть максимальным. В связи с этим высота свободной зоны экстракта должна быть минимальной, но достаточной для предотвращения контакта слоя с фильтрующей перегородкой.При уменьшении расстояния между неподвижным слоем и фильтрующей перегородкой возможен частичный или полный контакт слоя с фильтрующей перегородкой.Это приводит к деформации частиц твердого вещества, в результате чего уменьшается порозность и, как следствие, снижается скорость движения жидкой фазы через слой, 40 что приводит к увеличению времени экстрагирования. Оптимальное отношение высоты свободной зоны к высоте взвешенного слоя составляет 0,01 - 0,2. Способ осуществлен в аппарате с перемешивающим устройством и рубашкой для обогрева. Диаметр аппарата 100 мм, высота 400 мм. В качестве твердого вещества используется простой эфир целлюлозы - оксипропилцеллюлоза, с начальной концентрацией фосфатов натрия 1,75 О,", Поскольку исходный продукт представляет собой гомогенизированную (гелеобразную) несыпучую массу, то предварительно его грацулируют при 20 - 30 С через фильеру. Диаметр гранул составляет 2 мм, длина гранул не превышает 5 мм. В качестве экстрагента используется вода при 85 С.Результаты испытаний сведены в таблицу,1551393 Результаты испытаний показывают, что использование предлагаемого способа ведения процесса экстракции обеспечивает по сравнению с известным способом повышение производительности процесса в среднем в 4,5 раза за счет увеличения скорости движения экстрагента через слой. Формула изобретения Способ экстракции для системы твердое1 О вещество - жидкость, например простой эфир целлюлозы - вода, включающий образование слоя экстрагируемого твердого вещества, экстрагирование через слой путем подачи экстрагента в верхнюю часть 15 аппарата с перемешивающим устройством и фильтрующей перегородкой и последуюИзвестный Предлагаемьп способ по ва1-1 1 Показатели ту сса твердых частиц 2 0,2 0 О,слоя к фосфатвердой онцентрациов натрияазе, Е:начальна 1,75О, 0561 1,75 1,75 0,057 О, 05 7:1:1 9:1 10 2 а 85 85 85 слоя твердыхтиц, мОтносительная высота свободной зоны экстракта на стадии:образования взвешенного слоя 0,25 О, 25 О,5 О,028 042 05 015 02 03 0,0413 0,150,005 О, О зкстраги Скорость дв экстрагент слой, л/ч Время зкст ровани ен а через1,33рагирования,180 6,0 04 6 10 6, 1 40 4 дельный расходкстрагента накстрагирование,0 20 07 20 36 20 24,конечнаяСоотношение экстрагент; твердое телоТемпература подаваемго экстрагента, СВысота взвешенного щей выгрузкой твердого вещества из нижней части, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, за счет увеличения скорости движения экстрагента через слой, образование слоя экстрагируемого твердого вещества проводят путем последовательной подачи в аппарат экстрагента и твердого вещества при соотношении 8 - 10:1, при этом экстрагент подают с температурой, при которой происходит выделение воздуха из твердого вещества, флотация с образованием взвешенного слоя экстрагируемого твердого вещества и свободной зоны экстракта между фильтрующей перегородкой и взвешенным слоем, причем отношение высоты свободной зоны к высоте взвешенного слоя уменьшают перед экстракцией до величины 0,01 - 0,20. 1,75 1,75 1,75О, 0562 О, 0560 О, 056тель С. Тререс ов изобретениям 5, Раушская т Патент г 101 Редактор Н. БобковаЗаказ 291НИИПИ Государственн113035,Производственно-издат Состав Техред И. В Тираж 550 о комитета по Москва, Ж - 3 ьский комбинКорректор В, ГирнякПодписноеоткрытиям при ГКНТ СССнабд, 4/5Ужгород, ул. Гагарина,