книги из ГПНТБ / Масликов, В. А. Технологическое оборудование производства растительных масел учеб. пособие

311

ограничиться промывкой в соляном растворе или применением простых мешочных фильтров.

Благодаря соблюдению противотока и длительному времени экстракции в экстракторе этого типа, по данным фирмы, получа­ емый шрот имеет масличность 0,3—0,5%.

Несмотря на достоинства этого экстрактора, он имеет неко­ торые недостатки: границы зон не определены, поэтому происхо­ дит смешение мисцеллы различной концентрации, что уменьша­ ет градиент концентрации, а следовательно, удлиняет процесс экстракции; подшипники валов звездочек помещены внутри кор­ пуса экстрактора, поэтому их неудобно смазывать и наблюдать за ними; отверстия в накладочном листе (8X8 мм) забиваются, поэтому нужно устанавливать листы с отверстиями размером 20X20 мм; большая металлоемкость; для работы используется только одна ветвь конвейера, что увеличивает габариты экстрак­ тора; наличие большого воздушного пространства внутри эк­ страктора, заполненного насыщенными парами бензина, что представляет большую пожарную опасность.

Т ех н и ч е ск а я х а р а к т е р и с т и к а э к с т р а к т о р а л е н то ч н о го т и п а ( Д С - 1 3 0 )

экстракторам с многократным орошением. Принципиальная схе­ ма его работы аналогична схеме экстрактора системы «ДеСмет», но по своему конструктивному решению значительно от­ личается от последнего.

Устроен экстрактор следующим образом: в пустотелом па­ раллелепипеде 1, сваренном из листовой стали, помещены два вала, несущие на себе по паре звездочек 2 для цепи. По этим звездочкам натягивается цепь; к ним же крепятся 68 трехсторон­ них рамок 3 (без дна), в рабочем состоянии образующих ковши. Цепь с прикрепленными рамками образует рамный конвейер, служащий для помещения и транспортировки экстрагируемо­ го материала. Под верхней и нижней ветвями рамного конвейе­ ра натянуты подвижные сетчатые ленты 4, которые движут­ ся строго синхронно с движением рамного конвейера; это дости­ гается за счет привода от одного вала. Сетчатые ленты выполня­ ют роль днища для рамок конвейера. Между ветвями верхней сетчатой ленты установлены приемные емкости 5 для относи-

.312

телыю крепких мисцелл. Под нижней ветвью нижней сетчатой ленты имеется два ряда емкостей 6 для сбора получающихся мисцелл. Правые емкости (смотря по ходу материала) служат для сбора относительно крепкой мисцеллы, а левые — для сла­ бой мисцеллы. Емкости, расположенные между ветвями верхней сетчатой ленты, переливными трубами связаны с правыми ниж­ ними емкостями.

Материал

Р и с . V I — 12. С х е м а э к с т р а к т о р а к о н с т р у к ц и и « Л у р ги » .

Для распыления мисцеллы над верхней и нижней ветвями рамного конвейера расположены форсунки 7. В форсунку, рас­ положенную у выхода материала с рамного конвейера, подается чистый растворитель. Осуществление противотока здесь достига­ ется так же, как и у экстрактора конструкции «Де-Смет», — пу­ тем перекачки мисцеллы насосами. Для поддержания постоян­ ной температуры (40—50° С) растворитель и промежуточные мисцеллы подогреваются в трубчатых теплообменниках 8, рас­ положенных на каждой нагнетательной линии перекачивающего насоса.

Рамный конвейер и, следовательно, сетчатые ленты приводят­ ся в движение от электродвигателя мощностью 3,5 кВт через редуктор и вариатор. Такая система привода позволяет изменять скорость рабочих органов экстрактора от 2,7 до 9 м/ч, т. е. изме­ нять продолжительность экстракции от 2 до 6 ч.

313

Работает экстрактор следующим образом. Экстрагируемый материал из бункера-пордионника загружается в рамки, из ко­ торых материал не высыпается, так как он поддерживается сет­ чатой лентой. Продвигаясь по верхней ветви рамного конвейера, материал орошается мисцеллами со все убывающей концентра­ цией. Находящийся в рамке экстрагируемый материал, пройдя всю длину сетчатой ленты и выйдя за ее пределы, просыпается в рамку, лежащую на нижней ветви рамного конвейера. Таким образом осуществляется передача экстрагируемого материала с верхней на нижнюю ветвь рамного конвейера. На нижней вет­ ви рамного конвейера экстрагируемый материал 'проходит всю длину сетчатой ленты и по ее окончании высыпается в бункер для проэкстрагированного материала — шрота, из которого он удаляется через шлюзовый затвор для дальнейшей обработки.

Чистый растворитель с температурой 40—50° С подается на­ сосом на нижнюю ветвь рамного конвейера незадолго перед его удалением в бункер шрота. Профильтровавшись через слой ма­ териала, растворитель становится слабой мисцеллой, собирается в соответствующей емкости, откуда насосом передается в пре­ дыдущие форсунки. Таким образом осуществляется передача мисцеллы противотоком в отношении движения экстрагируемого материала. Относительно крепкая мисцелла поступает на свеже­ загруженный материал и образует крепкую мисцеллу концен­ трацией до 25%. Далее она стекает в соответствующую емкость, из которой отводится для дальнейшей обработки.

Достоинствами экстрактора фирмы «Лурги» являются: боль­ шая производительность; высокая концентрация отходящей мис­ целлы; использование обеих ветвей транспортера для осущест­ вления процесса экстракции; малое содержание твердой фазы в отходящей мнсцелле за счет ее фильтрации через слой экстра­ гируемого материала; меньшая степень смешивания мисцелл различной концентрации, чем в экстракторе системы «Де-Смет», отсюда поддержание более высокого градиента концентрации и ускорение процесса экстракции.

Наряду с достоинствами экстрактор системы «Лурги» имеет недостатки: сложность конструкции и трудность эксплуатации из-за большого количества болтовых соединений и неравномер­ ности загрузки рамок; наличие большого воздушного объема внутри экстрактора, насыщенного парами растворителя, что соз­ дает большую пожарную опасность.

Экстрактор конструкции «Блау-Нокс». Этот экстрактор получил распространение главным образом в США и относится к противоточным фильтрующим ротационным экстракторам мно­ гократного орошения. Для э^ого экстрактора характерны высо­ кий слой экстрагируемого материала и сток мисцеллы под дей­ ствием силы тяжести. Экстрактор выпускается различных типо­ размеров с производительностью от 25 до 350 т/сут семян.

314

и отводится. По мере вращения ротора заполненные камеры-сек­ тора экстрагируются неоднократным орошением мисцеллы в противотоке таким образом, что наиболее обезжиренный мате­ риал подвергается воздействию самого чистого растворителя и в конце чистым растворителем.

Наиболее крепкая мисцелла с концентрацией 25—30% обра­

ствием силы тяжести выгружается в бункер. Экстракционный цикл повторяется вновь.

Из 18 камер-секторов ротора 15 находятся в процессе эк­ стракции, а три камеры-сектора — на вспомогательных опера­ циях (разгрузка, поднятие днища, загрузка).

Этот экстрактор имеет целый ряд достоинств: большой диа­ пазон производительности, малое содержание твердой фазы в отходящей мисцелле за счет ее фильтрации через слой мате­ риала, высокая концентрация мисцеллы, простота конструкции и спокойная работа, малая металлоемкость.

Недостатком этого экстрактора является промой и слежива­ ние экстрагируемого материала, что снижает эффективность дейетвия растворителя. Однако, по данным Бейля, такие экстракторы работают с остаточной масличностью шрота

0,5%.

В Англии фирма «Роздаунс» выпускает аналогичный эк­ страктор под наименованием «Роутосел».

РАСЧЕТ ЭКСТРАКТОРОВ

Статика процесса экстракции не зависит от конструк­ ции экстрактора, поэтому материальный и тепловой балан­ сы, изложенные ниже, справедливы для экстракторов любого типа.

Рассмотрим материальный баланс экстрактора.

В экстрактор поступает жмых в количестве Gm, который со­ держит масло, влагу и сухое обезжиренное вещество в соответ­ ствии с его составом. Кроме того, противоточно жмыху в эк­ страктор поступает бензин в количестве Gб.

Из экстрактора выходит шрот в количестве Gmp, который со­ держит то же количество сухого обезжиренного вещества и вла­ ги, которое содержалось в поступающем жмыхе. Кроме того, в шроте остается примерно 40% бензина от сухого обезжиренно­ го вещества шрота и некоторое количество масла, определяюще­ еся остаточной масличностью шрота.

Выходящая из экстрактора мисцелла состоит из бензина и растворенного в нем масла.

3 1 6

Составим материальный баланс.

Материальный баланс

Пр и х о д

1.Количество поступающего жмыха б ж:

а) сухого обезжиренного вещества GC.B, б) масла GM;

в) влаги GB.

2.Количество поступающего бензина G,-.

Итог о : Gc.b+ G ji+ G b, Gn. ,

Ра с х о д

3.Количество уходящего шрота Gmp:

а) сухого обезжиренного вещества GC.B; б) влаги GB;

в) масла G'M;

г) бензина G6 = 0,4GCB.

4. Количество уходящей мисделлы GM( „:

а) масла в мисцелле GM—GM;

б) бензина в мисцелле G6 — G6.

Ит ог о : 1,4Gc в+ GB+ GM+ (Gu—GM) + (G6—G6).

Из этого материального баланса определяют количество по­ даваемого в экстрактор бензина Gc илу же концентрацию мисцеллы, выходящей из него, при подаче определенного количества бензина.

Для определения температуры отходящей мисцеллы и шрота составляется тепловой баланс экстрактора.

Тепловой баланс

Пр и х о д

1.Тепло, вносимое сухим обезжиренным веществом жмыха,

жет быть принята равной 2090 Дж/(кг-К);

^ — температура поступающего лепестка или крупки (обычно t\ = 40-Ь

-i-50oC ).

2.Тепло, вносимое влагой в жмыхе,

3. Тепло, вносимое маслом в жмыхе, ■

где см — теплоемкость масла, см находят по таблице в зависимости от Щ

3 1 7

4. Тепло, вносимое бензином,

Ит о г о : Q1+ Q2 + Q 3 + Q 4.

Ра с х о д

5.Тепло, уносимое сухим обезжиренным веществом шрота,

где tluр— температура шрота, которая принимается средней между темпе­ ратурой поступающего бензина t2 и температурой отходящей мисцеллы /мсц;

6. Тепло, уносимое влагой в шроте,

Итог о : Q5 + Q 6 + Q 7 + Q s+ Q 9 + Q l0-

При решении уравнения теплового баланса в расходной ча­ сти вместо ^Шр нужно подставлять ее значение

Таким образом, в расходной части будет только одна неиз­ вестная величина (мсц, которая и определяется из приведенного баланса.

3 1 8

4. АППАРАТЫ ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ МИСЦЕЛЛЫ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЛЬТРАЦИИ МИСЦЕЛЛЫ

Из экстрактора любого типа отходят два продукта: раствор масла в бензине (мисцелла) и остаток проэкстрагированного материала с бензином (шрот). Каждый из этих продуктов пред­ ставляет ценность, а потому подвергается обработке.

Выходящая из экстрактора мисцелла содержит твердую фа­ зу, количество которой зависит от качества подготовки материа­ ла к экстракции, а также от типа экстрактора, в котором ведется экстракция.

а в

Рис. VI—14. Значение коэффициента фильтрации для мнсцеллы:

а — по уравнению Н. Д. Алексеева; б — по уравнению Рута.

Твердую фазу нужно удалять из мисцеллы потому, что при дальнейшей тепловой обработке мисцеллы она будет выделяться на поверхности нагрева аппарата. Отлагающаяся твердая фаза увеличивает термическое сопротивление стенки и тем самым снижает общий коэффициент теплопередачи; следовательно, уменьшается производительность аппарата. Кроме того, очистка поверхности нагрева от пригоревшей твердой фазы представля­ ет значительные трудности. С технологической стороны необхо­ димость очистки мисцеллы от твердой фазы вызывается тем, что, как показали исследования Р. И. Спинова [65], при термической обработке нерастворимые примеси в мисцеллах вызывают рез­ кое повышение кислотности масла и сильное потемнение его.

Для отделения твердой фазы от мисцеллы ее фильтруют в фильтрах различной конструкции.

319

Процесс фильтрации мисцеллы подчиняется обычным зако­ нам фильтрации; поэтому теоретические положения фильтрации, изложенные в разделе «Аппараты для первичной очистки мас­ ла», полностью приложимы к фильтрации мисцеллы.

Осадок твердой фазы — шлам — представляет собой различ­ ные части клеток, и эти частички имеют размер в пределах 2—1000 мкм [66]. Построенная интегральная кривая позволяет

шлама позволяет легко пересчитать массовый отстой в процен­

Согласно исследованиям автора, осадок, образующийся при фильтрации мисцеллы, относится к группе сжимаемых осадков, т. е. к таким осадкам, которые уплотняются при повышении дав­ ления фильтрации. Это свойство осадка оказывает влияние на коэффициент фильтрации. Вначале коэффициент фильтрации линейно растет с увеличением давления фильтрации, но когда давление фильтрации достигает 0,2 МПа, коэффициент фильтра­ ции увеличивается с меньшей интенсивностью. Это является следствием сжатия осадка под действием давления фильтрации.

данных для расчета фильтров непрерывного действия. Ниже из: лагаются основные результаты этих исследований.

3 2 0