RU134435U1

RU134435U1 - EXTRACTIONAL INSTALLATION OF CONTINUOUS ACTION

Info

Publication number: RU134435U1
Application number: RU2013129745/05U
Authority: RU
Inventors: Эдуард Львович Аким; Леонид Асхатович Мазитов; Виктор Сергеевич Куров; Александр Дмитриевич Сергеев; Николай Петрович Мидуков; Аркадий Олегович Никифоров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Группа "Илим"
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2013-11-20

Abstract

Экстракционная установка непрерывного действия содержит расположенные последовательно по потоку твердой и жидкой фаз первый двухшнековый аппарат с входами для подачи древесного материала, воды и рециркулируемого экстракта, первый роторно-пульсационный насос, второй двухшнековый аппарат, второй роторно-пульсационный насос, третий шнековый аппарат с выходами для раздельного вывода твердой фазы и экстракта, сборник экстракта с входом и выходом, нагреватели массы, трубопроводы, связывающие шнековые аппараты и роторно-пульсационные насосы, трубопровод, связывающий выход для экстракта третьего шнекового аппарата с входом для этого потока первого двухшнекового аппарата, трубопровод, связывающий выход для экстракта третьего шнекового аппарата с входом сборника экстракта, датчик концентрации содержащихся в экстракте веществ и управляемый затвор, размещенные в трубопроводе между выходом для экстракта третьего шнекового аппарата и входом сборника экстракта, датчик объемной скорости рециркулируемой части экстракта в линии ее подачи в первый шнековый аппарат, управляемый затвор в линии подачи воды в установку, исполнительные средства для регулирования затворов, при этом датчики и исполнительные средства используются в качестве элементов компьютерной системы автоматического управления процессом экстракции.The continuous extraction plant contains a first twin-screw apparatus arranged in series with the flow of solid and liquid phases with inlets for supplying wood material, water and a recirculated extract, a first rotary pulsation pump, a second twin-screw apparatus, a second rotary pulsation pump, and a third screw apparatus with outputs for separate output of the solid phase and the extract, an extract collector with inlet and outlet, mass heaters, pipelines, screw augers and rotary-pulsating us sys, a pipeline connecting the outlet for the extract of the third screw apparatus with an inlet for the flow of the first twin-screw apparatus, a pipeline connecting the outlet for the extract of the third screw apparatus with the inlet of the extract collector, a concentration sensor of substances contained in the extract and a controlled shutter located in the pipeline between the outlet for the extract of the third screw apparatus and the input of the extractor, the volumetric velocity sensor of the recirculated part of the extract in the line of its supply to the first screw apparatus, controlled valve in the water supply line to the unit actuating means for adjusting the gate, wherein the actuating means and sensors are used as elements of a computer system of automatic control of the extraction process.

Description

Полезная модель относится к устройствам для проведения процессов экстракции различных компонентов из растительных материалов и может быть использована для извлечения арабиногалактана и дигидрокверцетина из древесины лиственницы.The utility model relates to devices for carrying out the extraction processes of various components from plant materials and can be used to extract arabinogalactan and dihydroquercetin from larch wood.

Известны способ и установка периодического действия для выделения дигидрокверцетина из измельченной до размера частиц 5-20 мм древесины лиственницы многоступенчатой экстракцией органическим растворителем (RU 2346941, C07D 311/40, 311/32, B01D 11/02, опубл. 20.02.2009 г.). Установка содержит бункер-питатель, узел подачи экстрагента, две или более линии экстракции, каждая из которых содержит экстрактор с подводящими и отводящими трубопроводами с вентилями (затворами), пульповый насос, подогреватель, низкочастотный пульсатор в виде диафрагменного насоса, средство отделения экстракта от твердой фазы. Установка содержит также общий сборник экстракта. При использовании такой установки в экстракт переводится до 70% дигидрокверцетина, содержащегося в древесине. Расход растворителя на переработку 1 кг абсолютно сухой древесины 2,8 л. Длительность обработки древесины в установке не менее 6 час.The known method and installation of periodic action for the separation of dihydroquercetin from crushed to a particle size of 5-20 mm larch wood by multistage extraction with an organic solvent (RU 2346941, C07D 311/40, 311/32, B01D 11/02, publ. 02.20.2009) . The installation comprises a hopper feeder, an extractant supply unit, two or more extraction lines, each of which contains an extractor with inlet and outlet pipelines with valves (gates), a pulp pump, a heater, a low-frequency pulsator in the form of a diaphragm pump, and a means for separating the extract from the solid phase . The installation also contains a general collection of extract. When using such a plant, up to 70% of the dihydroquercetin contained in the wood is transferred to the extract. Solvent consumption for processing 1 kg of absolutely dry wood 2.8 l. The duration of wood processing in the installation is at least 6 hours.

Недостатками установки являются большая длительность осуществляемого с ее использованием процесса, его периодичность.The disadvantages of the installation are the long duration of the process carried out with its use, its frequency.

Новыми техническими результатами от использования предлагаемой полезной модели являются обеспечение возможности проведения процесса экстракции с ее использованием в непрерывном режиме, сокращение его длительности, обеспечение возможности его проведения в режиме с автоматическим управлением.New technical results from the use of the proposed utility model are providing the possibility of carrying out the extraction process with its use in continuous mode, reducing its duration, ensuring the possibility of carrying out it in the automatic control mode.

Указанные результаты достигаются тем, что согласно предложению, экстракционная установка непрерывного действия содержит расположенные последовательно по потоку твердой и жидкой фаз первый двухшнековый аппарат с входами для подачи древесного материала, воды и рециркулируемого экстракта, первый роторно-пульсационный насос, второй двухшнековый аппарат, второй роторно-пульсационный насос, третий шнековый аппарат с выходами для раздельного вывода твердой фазы и экстракта, сборник экстракта с входом и выходом, нагреватели массы, трубопроводы, связывающие шнековые аппараты и роторно-пульсационные насосы, трубопровод, связывающий выход для экстракта третьего шнекового аппарата с входом для этого потока первого двухшнекового аппарата, трубопровод, связывающий выход для экстракта третьего шнекового аппарата с входом сборника экстракта, датчик концентрации содержащихся в экстракте веществ и управляемый затвор, размещенные в трубопроводе между выходом для экстракта третьего шнекового аппарата и входом сборника экстракта, датчик объемной скорости рециркулируемой части экстракта в линии ее подачи в первый шнековый аппарат, управляемый затвор в линии подачи воды в установку, исполнительные средства для регулирования затворов, при этом датчики и исполнительные средства используются в качестве элементов компьютерной системы автоматического управления процессом экстракции.These results are achieved by the fact that, according to the proposal, the continuous extraction plant comprises a first twin-screw apparatus arranged in series with the flow of solid and liquid phases with inlets for supplying wood material, water and a recirculated extract, a first rotary pulsation pump, a second twin-screw apparatus, and a second rotary pulsation pump, third screw apparatus with outputs for separate output of the solid phase and the extract, extract collector with input and output, mass heaters, piping water connecting screw devices and rotary pulsation pumps, a pipe connecting the output for the extract of the third screw device with the inlet for the flow of the first twin-screw device, a pipe connecting the output for the extract of the third screw device with the input of the extract collector, the concentration sensor of substances contained in the extract and controlled shutter placed in the pipeline between the outlet for the extract of the third screw apparatus and the inlet of the extract collector, the volumetric velocity sensor of the recirculated part a krakt in the line of its supply to the first screw apparatus, a controlled shutter in the line of water supply to the installation, actuating means for regulating the valves, while sensors and actuating means are used as elements of a computer system for automatically controlling the extraction process.

Схема экстракционной установки непрерывного действия показана на Фиг.1, где 1 - первый многофункциональный двухшнековый аппарат, 2 - первый роторно-пульсационный аппарат, 3 - второй многофункциональный шнековый аппарат, 4 - второй роторно-пульсационный аппарат, 5 - третий многофункциональный шнековый аппарат, 6, 7, 8 - нагреватели, 9 - датчик концентрации веществ в экстракте, 10 - управляемый затвор в линии вывода экстракта, 11 - исполнительное устройство, 12 - сборник экстракта, 13 - датчик объемной скорости рециркулируемой части экстракта, 14 - управляемый затвор в линии подачи воды, 15 - исполнительное устройство, КСУ - компьютерная система управления процессом.The scheme of a continuous extraction plant is shown in Fig. 1, where 1 is the first multifunction twin-screw apparatus, 2 is the first rotary pulsation apparatus, 3 is the second multifunction screw apparatus, 4 is the second rotary pulsation apparatus, 5 is the third multifunction screw apparatus, 6 , 7, 8 - heaters, 9 - a sensor of the concentration of substances in the extract, 10 - a controlled shutter in the extract outlet line, 11 - an actuator, 12 - an extract collector, 13 - a volumetric velocity sensor of the recirculated part of the extract, 14 - control the second shutter in the water supply line, 15 - actuator, KSU - computer process control system.

Установка работает следующим образом. Измельченная до размера частиц не крупнее 5,0 мм древесина лиственницы из бункера-питателя (на схеме не показан) подается с заданной скоростью в первый двухшнековый аппарат 1, в который с заданной объемной скоростью подаются подогретая до 75-80°C вода, а также, в установившемся режиме работы установки, с заданной объемной скоростью рециркулируемая часть экстракта. Этот аппарат имеет зоны сжатия частиц древесины с их разрушением путем раздавливания и истирания без укорочения волокон, зоны диспергирования частично разволокненных древесных частиц. Из этого аппарата они выходят полностью пропитанными водой в виде в значительной степени гомогенизированной диспергированной массы, жидкая фаза которой содержит определенное количество экстрагированных веществ. Соответственно, обработку древесного материала в аппарате 1 можно считать первой ступенью экстракции.Installation works as follows. Crushed to a particle size of no larger than 5.0 mm, larch wood from a hopper-feeder (not shown in the diagram) is supplied at a given speed to the first twin-screw apparatus 1, into which water heated to 75-80 ° C is supplied with a given volume velocity, as well as , in the steady-state mode of operation of the installation, with a given volumetric rate, the recycled part of the extract. This apparatus has zones of compression of wood particles with their destruction by crushing and abrasion without shortening the fibers, a dispersion zone of partially dispersed wood particles. From this apparatus they exit completely saturated with water in the form of a substantially homogenized dispersed mass, the liquid phase of which contains a certain amount of extracted substances. Accordingly, the processing of wood material in the apparatus 1 can be considered the first stage of extraction.

Далее масса из аппарата 1 подается в нагреватель 6 и затем в первый роторно-пульсационный аппарат 2, в пульсирующем поле которого она подвергается гидроударам с частотой пульсаций насоса. В этих условиях степень разволокнения частиц увеличивается, скорость экстрагирования растворимых веществ из пор волокнистых пучков также возрастает.Next, the mass from the apparatus 1 is fed to the heater 6 and then to the first rotary-pulsation apparatus 2, in the pulsating field of which it is subjected to water hammer with a pulsation frequency of the pump. Under these conditions, the degree of particle dispersion increases, and the rate of extraction of soluble substances from the pores of the fiber bundles also increases.

Обработку массы в этом аппарате можно считать второй ступенью экстракции.The mass treatment in this apparatus can be considered the second stage of extraction.

Из насоса 2 масса подается в нагреватель 7 и затем во второй шнековый аппарат 3. Его устройство и, соответственно, принцип работы аналогичны устройству и принципу работы аппарата 1. Степень гомогенизации массы в аппарате 3 возрастает еще более, становится выше скорость экстракции веществ. Это третья ступень процесса экстракции.From the pump 2, the mass is fed to the heater 7 and then to the second screw apparatus 3. Its device and, accordingly, the principle of operation are similar to the device and principle of operation of the apparatus 1. The degree of homogenization of the mass in apparatus 3 increases even more, the extraction rate of substances becomes higher. This is the third stage of the extraction process.

Заключительная ступень экстракции проводится с предварительным подогревом массы в нагревателе 8 во втором роторно-пульсационном насосе 4 в условиях гидроударов с частотой пульсаций насоса. Суммарная степень экстракции веществ на выходе из этого насоса может достигать 87-90%.The final stage of extraction is carried out with pre-heating the mass in the heater 8 in the second rotary pulsation pump 4 under conditions of water hammer with a pulsation frequency of the pump. The total degree of extraction of substances at the outlet of this pump can reach 87-90%.

Гомогенизированная масса поступает в шнековый аппарат 5. предназначенный для ее принудительного отжима и раздельного вывода обезвоженных твердых веществ (волокнистой массы) и, под давлением, экстракта, содержащего дигодрокверцетин, арабиногалактан и некоторые количества смол и жиров.The homogenized mass enters the screw apparatus 5. designed for its forced extraction and separate withdrawal of dehydrated solids (pulp) and, under pressure, an extract containing dihydroquercetin, arabinogalactan and some amounts of resins and fats.

В установившемся режиме работы часть экстракта поступает через управляемый затвор 10 в сборник экстракта 12, а вторая часть - рециркулируемый экстракт - направляется в шнековый аппарат 1. Количественное соотношение между этими частями определяется по сигналу датчика 9 концентрации растворенных веществ в экстракте. Величины необходимых для программы управления процессом в автоматическом режиме опорных сигналов датчиков 9 и 13 определяют в пусковых режимах при экстракционной обработке древесных материалов, различающихся по содержанию веществ, способных экстрагироваться в условиях, создаваемых в установке. При определенном соотношении текущего и опорного сигналов датчика 9 компьютерная система управления (КСУ) приводит в действие исполнительное устройство 11, которое изменяет скорость потока через управляемый затвор 10, то есть скорость вывода экстракта в сборник 12. Соответственно, изменяется объемная скорость рециркулируемого потока экстракта, изменяется величина сигнала датчика 13 этой скорости. При сравнении текущего сигнала датчика 13 с заранее измеренными в пусковой период опорными сигналами этого датчика КСУ в определенный заданной программой момент приводит в действие исполнительное устройство 15, которое изменяет скорость подачи воды через управляемый затвор 14 в аппарат 1. Манипулированием затворами 8 и 12 достигается постоянство скорости подачи жидкости (то есть постоянство гидромодуля) в аппарат 1.In the steady state operation, a part of the extract enters through the shutter 10 to the extractor 12, and the second part, the recirculated extract, is sent to the screw apparatus 1. The quantitative ratio between these parts is determined by the signal from the sensor 9 of the concentration of dissolved substances in the extract. The values of the reference signals of the sensors 9 and 13 necessary for the automatic process control program are determined in starting conditions during the extraction processing of wood materials, which differ in the content of substances that can be extracted under the conditions created in the installation. With a certain ratio of the current and reference signals of the sensor 9, the computer control system (KSU) drives an actuator 11, which changes the flow rate through the controlled gate 10, that is, the output rate of the extract to the collector 12. Accordingly, the volumetric rate of the recirculated extract flow changes the magnitude of the signal of the sensor 13 of this speed. When comparing the current signal of the sensor 13 with the reference signals of this KSU sensor previously measured during the start-up period, the actuator 15 activates the actuator 15, which changes the speed of water supply through the controlled gate 14 to the apparatus 1. By manipulating the shutters 8 and 12, a constant speed is achieved fluid supply (i.e. constancy of the hydraulic module) to the apparatus 1.

Таким образом, с использованием предлагаемой установки экстракцию можно проводить в непрерывном управляемом режиме с оптимальной степенью экстракции при переработке древесины с разным содержанием экстрагируемых веществ.Thus, using the proposed installation, extraction can be carried out in a continuous controlled mode with an optimal degree of extraction during processing of wood with different contents of extractable substances.

Claims

The continuous extraction plant contains a first twin-screw apparatus arranged in series with the flow of solid and liquid phases with inlets for supplying wood material, water and a recirculated extract, a first rotary pulsation pump, a second twin-screw apparatus, a second rotary pulsation pump, and a third screw apparatus with outputs for separate output of the solid phase and the extract, an extract collector with inlet and outlet, mass heaters, pipelines, screw augers and rotary-pulsating us sys, a pipeline connecting the outlet for the extract of the third screw apparatus with an inlet for the flow of the first twin-screw apparatus, a pipeline connecting the outlet for the extract of the third screw apparatus with the inlet of the extract collector, a concentration sensor of substances contained in the extract and a controlled shutter located in the pipeline between the outlet for the extract of the third screw apparatus and the input of the extractor, the volumetric velocity sensor of the recirculated part of the extract in the line of its supply to the first screw apparatus, controlled valve in the water supply line to the unit actuating means for adjusting the gate, wherein the actuating means and sensors are used as elements of a computer system of automatic control of the extraction process.