專利名稱：從含固體溶質的產品中去除溶質的方法和裝置的制作方法
從含固體溶質的產品中去除溶質的方法和裝置 技術領域一般來說，本發(fā)明涉及從含溶質的固體產品中除去溶質的方法和裝置， 尤其涉及借助于瀝濾含油產品中的油的溶劑，從含油固體產品中除去油的 方法和裝置。
背景技術：
從固體含油產品從除去油的方法是本領域所熟知的。 一些這類方法在 抽提室中進行，其中將溶劑噴射到或另外注入含油產品上，以從固體產品 中瀝濾出油。這樣就產生了包含油和溶劑的混合物的溶劑混合油，溶劑混 合油再被輸送到油-溶劑分離室。一些方法利用液體溶劑，該溶劑在給定的抽提溫度和壓力值下為液態(tài)， 但在環(huán)境溫度和環(huán)境壓力下通常為氣態(tài)。在抽提室中用液態(tài)溶劑從固體產 品中瀝濾出油后，溶劑混合油在分離室中分成其截然不同的油組分和溶劑 組分，分離室加熱到一定的溫度，以至于溶劑在此溫度下變成為氣態(tài)，而 油保持為液態(tài)，這樣就可以容易且準確地收集油和溶劑。與這類現有技術方法相關的一個問題是，對油和/或固體加熱時，油和 固體常常會變性，而這是不愿看到的。變性的定義是指在溶質或固體產品 中產生的任何物理、化學、或分子的變化。在現有技術方法中，溶劑混合 油分離階段由于經常達到使油變性的較高溫度，這一問題尤其會發(fā)生。發(fā)明內容本發(fā)明涉及從含溶質的固體產品中分離溶質的方法，其包括以下步驟: -提供具有設定的抽提壓力值和溫度值的抽提室；
-控制所述抽提壓力，保持其在環(huán)境壓力值之上；-控制所述抽提溫度，保持其在既不使所述溶質變性也不使所述固體 產品變性的溫度；-將所述含溶質的固體產品進料到所述抽提室中；-提供在所述抽提壓力值和溫度值下主要為液態(tài)的溶劑，所述溶質在 所述抽提壓力值和溫度值下可溶于所述溶劑中；-在所述抽提室中將所述液態(tài)溶劑注入所述含溶質的產品上，用所述 溶劑從所述固體產品中瀝濾所述溶質；-確切地再生所述固體產品，由此至少部分所述溶質已被瀝濾，并且 包括所述溶劑和所述溶質的混合物的溶劑混合油從所述固體產品瀝濾掉；-將所述溶劑混合油輸送到具有確定的分離溫度值和壓力值的分離單 元，所述溶劑在所述分離溫度值和壓力值下主要保持為液態(tài)，控制所述分 離單元的溫度值，使其保持在不使所述溶質變性的溫度下；-在所述分離單元中通過液-液分離方法從所述溶質中分離所述溶劑；以及-確切地再生在所述分離單元中分離的所述溶劑和所述溶質；其中所 述溶劑在整個所述方法中主要保持為液態(tài)。在一個實施方案中，所述溶劑在環(huán)境溫度值和壓力值下為氣態(tài)，但在 所述抽提溫度值和壓力值下主要為液態(tài)。在一個實施方案中，所述抽提和分離溫度與環(huán)境溫度相同，借助于將 所述抽提和分離壓力保持高于環(huán)境壓力，使所述溶劑在整個所述方法中主 要保持為液態(tài)。在一個實施方案中，從所述分離單元中再生的所述溶劑在所述抽提室 中再利用，以從另外的所述含溶劑物質中抽提另外的溶質，由此所述溶劑 在閉環(huán)回路中使用，并且在整個所述閉環(huán)回路中主要保持為液態(tài)。在一個實施方案中，所述液-液分離方法為分子量、比重和粘度差分分 離方法之一。在一個實施方案中，所述方法為間歇方法，而在所述抽提室中進料所
述含溶質固體產品的步驟通過在所述抽提室中載入一批含溶質的固體產品 實現。在另一個實施方案中，所述方法為連續(xù)方法，而在所述抽提室中進料 所述含溶質固體產品的步驟通過連續(xù)循環(huán)含溶質產品穿過所述抽提室，以 及連續(xù)再生固體產品來實現，由此至少部分油在所述抽提室的出口被瀝濾 掉。在一個實施方案中，所述抽提室包括多個抽提室區(qū)，所述含溶質產品 穿過這些區(qū)而順序循環(huán)，以從含溶質的固體產品抽提溶質，每個抽提室區(qū) 定義相應的抽提室參數，并且在不同的抽提室之間至少一些抽提室的參數 互有差別。在一個實施方案中，在所述抽提室中注入所述溶劑的步驟通過在所述 抽提室中延伸的、可形成渦流狀溶劑噴射模式的至少一個噴嘴實現。在一個實施方案中，穿過所述抽提室的所述含溶質產品的連續(xù)循環(huán)步 驟通過利用裝有攪拌槳的螺旋輸送器實現，所述方法還包括攪拌所述含溶 質產品粒子以促進形成自由流動的固體產品粒子的步驟，這些粒子至少部 分被帶入所述渦流狀溶劑的噴射模式中。在一個實施方案中，控制所述抽提壓力，以保持其高于環(huán)境壓力值的 步驟通過利用氣體注入器在所述抽提室中注入所述溶劑蒸氣和與所述溶 劑、油和固體產品不反應的氣體之一種實現。本發(fā)明還涉及從含油的固體產品中分離油的裝置，其包括-抽提室；-溶劑注入器，用于在所述抽提室中注入溶劑，以從含油固體產品中 瀝濾油，形成包括溶劑和油的混合物的溶劑混合油；-所述抽提室中的溶劑混合油出口，用于收集溶劑混合油；以及-與所述溶劑混合油出口相連的液-液分離單元，用于將溶劑混合油分離成相應的油和溶劑組分；其中在所述抽提中注入的溶劑主要保持為液態(tài)，以從含油產品中瀝濾
油，并以此形成溶劑混合油，而所述溶劑在所述液-液分離單元中主要保持 為液態(tài)。在一個實施方案中，該裝置還包括-入口閥，其位于所述抽提室的上游，用于使所述含油固體產品進入 所述抽提室，并且使流體在所述抽提室與大氣之間不通過；-出口閥，其位于所述抽提室的下游，用于使油已被瀝濾掉的固體產 品排出所述抽提室，并且使流體在所述抽提室與大氣之間不通過；以及-推進器，用于循環(huán)所述固體產品從所述入口閥朝向所述出口閥穿過 所述抽提室；其中所述裝置可以連續(xù)將固體產品輸送到所述入口閥，連續(xù)從固體產 品中瀝濾油，連續(xù)從所述出口閥排出固體產品，以及連續(xù)在所述溶劑混合 油出口收集溶劑混合油。在一個實施方案中，該裝置還包括在所述出口閥下游的安全溶劑抽提 單元，用于通過對固體產品加熱來除去殘余溶劑蒸氣。本發(fā)明還涉及一種限制入口和出口的閥，用于使固體產品從所述入口 通行到所述出口，同時防止流體在所述入口和出口間發(fā)生交換，其包括-在所述入口和所述出口之間延伸的內通道；-在所述內通道中所述入口與出口之間的流體排出口 ，所述流體排出口 與真空泵相連，并裝配有過濾器，可使流體穿過所述流體排出口，但防止 固體產品穿過所述流體排出口 ；-位于所述內通道中、并且可在其中旋轉的旋轉閥元件，所述旋轉閥元 件包括以流體密閉的方式接合所述內通道、并且具有延長的橫向通道的主 體，所述旋轉閥元件能夠在第一位置與第二位置之間旋轉，在第一位置中 所述橫向通道同時延伸，并與所述閥的內通道相連通，其中所述主體阻斷 所述流體排出口，而在第二位置中所述橫向通道對準所述流體排出口、并 與其相連通，所述主體阻斷所述閥的內通道；以及活塞，其可在兩個限定位置之間的所述延長的橫向通道內縱向移動。


在附圖中-圖1所示為根據從含油產品中除去油的連續(xù)方法來實施本發(fā)明的裝置 的示意圖；圖2所示為圖l裝置入口閥的放大的剖面示意圖；圖3-5所示為僅用于圖2的閥的縮小比例的旋轉閥元件的剖面示意圖， 依次顯示了在其三個位置上的旋轉閥元件，箭頭顯示閥元件的旋轉和活塞 的線性置換；圖6所示為根據本發(fā)明的閥組件另一個實施方案的剖面示意圖，其包 括兩個與圖2的閥相類似的閥；圖7所示為根據本發(fā)明的抽提室縱向剖面示意圖；圖8所示為沿圖7的線vm-vin的剖面示意圖；圖9所示為根據從含油產品中除去油的間歇方法來實施本發(fā)明的另一 個裝置的示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明通常涉及使用在貫穿整個油抽提方法中保持為液態(tài)的溶劑從含 溶質固體產品中除去溶質的方法和裝置。在一個實施方案中，溶劑在環(huán)境溫度值和壓力值下一般為氣態(tài)，但通過在裝置中保持適當的壓力值和溫度 值，以使溶劑保持為液態(tài)，由此該溶劑在本發(fā)明的方法和裝置中使用時為 液態(tài)。在另一個實施方案中，溶劑在環(huán)境溫度值和壓力值下已經是液態(tài)， 并且在本發(fā)明的裝置內保持此液態(tài)。根據本發(fā)明的一個實施方案，含溶質產品為含一定量的油或脂肪的固 體產品。該固體產品可以是，舉例來說，熔化的動物組織、工業(yè)、商業(yè)或 家用油性廢物、油性危險物、油性工業(yè)副產品、含油的沙子、地層、礦物、 巖層、不可食用或可食用的油炸或吸油物質、豆莢及其殼和外殼、種子及 其殼和/或外殼、堅果及其外殼和/或殼、樹葉、樹枝和根、植物的葉和莖、 基生葉及枝和根、海洋生物，無論其為有機的、哺乳的或水棲的、各種大
田作物和蔬菜，其用于從脂或天然油中分離固體，這些脂或天然油可以是 有機地或內在地包含、保留或懸浮在其中的。溶劑可以是所述溶質在確定的抽提壓力值和溫度值下可溶于其中的任 何合適溶劑。在一個實施方案中，如以上所指出，溶劑在環(huán)境溫度值和壓 力值下可以為氣態(tài)，但在抽提壓力值和溫度值下可保持為液態(tài)。舉例來說， 溶劑可以是丙垸或丁烷的混合物，或致冷劑。應當理解，本發(fā)明的方法和裝置可以使用許多不同的溶劑，溶劑的具體性質主要由含油產品和含油產品中所含的油來決定。更具體地，本發(fā)明從含溶質固體產品中分離溶質的方法包括以下步驟 -提供具有設定的抽提壓力值和溫度值的抽提室； -控制所述抽提壓力，保持其在環(huán)境壓力值之上；-控制所述抽提溫度，保持其在既不使所述溶質變性也不使所述固體 產品變性的溫度；-將所述含溶質的固體產品進料到所述抽提室中；-提供在所述抽提壓力值和溫度值下主要為液態(tài)的溶劑，所述溶質在 所述抽提壓力值和溫度值下可溶于所述溶劑中；-在所述抽提室中將所述液態(tài)溶劑注入所述含溶質的產品上，用所述 溶劑從所述固體產品中瀝濾所述溶質；-確切地再生所述固體產品，由此至少部分所述溶質已被瀝濾，并且 包括所述溶劑和所述溶質的混合物的溶劑混合油從所述固體產品瀝濾掉；-將所述溶劑混合油輸送到具有確定的分離溫度值和壓力值的分離單 元，所述溶劑在所述分離溫度值和壓力值下主要保持為液態(tài)，控制所述分 離單元的溫度值，使其保持在不使所述溶質變性的溫度下；-在所述分離單元中通過分子量、比重和粘度差分分離方法之一從所 述溶質中分離所述溶劑；以及確切地再生在所述分離單元中分離的所述溶劑和所述溶質；其中所述 溶劑在整個所述方法中主要保持為液態(tài)?？梢杂眠B續(xù)法或間歇法來實現本發(fā)明方法。
圖1所示為用于以連續(xù)法實現本發(fā)明方法的裝置20的一個實施方案示意圖。裝置20包括原料入口閥22，該閥與許多連續(xù)相鄰的抽提室24a、 24b、 24c、 24d、 24e相連，這些抽提室通稱為抽提室24，它們實際上是單獨抽提 室的抽提室區(qū)，以下將進行詳細說明，因為它們彼此流體相連。然而，在 另一個沒有圖示的實施方案中，抽提室24可以通過合適的閥而流體隔離。抽提室24的下游為風體產品出口閥26，與任選的安全溶劑抽提單元 28相連。將要通過裝置20進行處理而確切地再生油和固體產品的含油產品 或原料隨后通過原料入口閥22進料，然后通過連續(xù)相鄰的抽提室24進行 循環(huán)，其中確定比例的油將從固體含油產品中抽提，以下會作詳細描述。 油已抽提的固體產品然后通過固體產品出口閥26輸送到安全溶劑抽提單元 28下游的裝置20的出口。入口和出口閥22、 26是可使固體產品連續(xù)或基本上連續(xù)流過、并能防 止其它流體流過的閥。因此，固體產品可以自由流過閥22、 26，而在抽提 室24和空氣之間不會有流體交換。在一個實施方案中，為了便于處理固體含油產品，固體產品以顆?；?粒子形式通過入口閥22進料，其中固體產品的最大粒徑根據經驗來選定， 和/或通過優(yōu)化的油收率計算。在抽提室24中設定并保持確定的抽提壓力值和溫度值。尤其是，控制 抽提壓力使其保持在環(huán)境壓力值之上，控制抽提溫度使其保持在既不使油 變性也不使固體含油產品變性的溫度。設定這些抽提溫度值和壓力值，使 溶劑在抽提室24中保持為液態(tài)，而在一個實施方案中，同樣的溶劑在環(huán)境 溫度值和壓力值下可以是氣態(tài)。例如，抽提溫度可以與環(huán)境溫度基本上相 同，如1°C(33°F>40°C(104°F)，抽提壓力可以保持在環(huán)境壓力值之上，如 約10bars。然而，這些示范的抽提溫度值和壓力值不能理解為限定性的， 因為它們會根據所用的油、含油產品和溶劑的性質而變性。此外，在抽提 室24中保持環(huán)境溫度值的優(yōu)點是有助于防止大部分油和固體產品變性，因 為無論如何它們都可在環(huán)境溫度下天然找到。
保持抽提壓力高于環(huán)境壓力的一種方法是使氣體注入器泵29a連接到 將氣體注入抽提室24中的氣體注入器29。圖1顯示了用于所有抽提室24 的單個氣體注入器29，但應理解也可以提供多級氣體注入器。以下將對被 注射氣體的性質進行討論。裝置20中提供了閉環(huán)的液體溶劑回路，其中液態(tài)溶劑進行循環(huán)，以用 于從進料到抽提室24的含油產品中抽提油。更具體而言，裝置20中提供 了主溶劑罐30，其中保存溶劑的溫度值和壓力值能夠使其主要保持為液態(tài)。 溶劑泵32將溶劑從主溶劑罐30輸送到溶劑支管34，后者與多個獨立的受 控噴嘴36a、 36b、 36c、 36d、 36e形式-統稱為噴嘴36-的溶劑注入器相連， 所述噴嘴將溶劑注入相應的抽提室24。由于該溶質在抽提壓力值和溫度值下可溶于溶劑，所以當溶劑噴射進 抽提室24中時，其可從固體含油產品中瀝濾掉油，形成溶劑混合油的溶劑 和油舉例來說通過過濾器(未在圖1中顯示)再生，過濾器可防止固體產品粒 子通過，同時能使溶劑混合油通過。溶劑混合油通過相應的溶劑混合油出 口通道38a、 38b、 38c、 38d、 38e-這些通道統稱為溶劑混合油出口通道38-收集。溶劑混合油泵40a、 40b、 40c、 40d、 40e-統稱為溶劑混合油泵40-與 溶劑混合油通道組38相連，以保證溶劑混合油從抽提室24流出。由此再 生的溶劑混合油被輸送到溶劑混合油收集罐42。雖然顯示的是單個的溶劑 混合油罐，應理解也可以使用與每個抽提室相對應的顯著的溶劑混合油罐。 泵44將溶劑混合油從溶劑混合油罐42經過顆粒過濾器46送入分離單元48 ， 其中油在分離單元中從液態(tài)溶劑分離出來的方法包括已知的液-液分離方 法，如分子量、比重和粘度差分分離方法之一。此外，在分離單元48中保 持確定的分離溫度值和壓力值，使得溶劑在所述分離溫度值和壓力值下主 要保持為液態(tài)，分離單元的溫度值可控制保持在變性油的溫度下。在一個 實施方案中，分離溫度值和壓力值與抽提的溫度值和壓力值相同，例如， 各自在約環(huán)境溫度和10bars下。在分離單元48中與油分離的溶劑然后用泵50送回主溶劑罐30，而與 溶劑分離的油可經過任選的隔離單元52而除去殘留的溶劑蒸氣，若有的話，
然后在油出口進行收集。在整個閉環(huán)溶劑回路中任何時候所述溶劑都主要保持為液態(tài)。在本發(fā) 明說明書和權利要求中，雖然指出溶劑保持為液態(tài)，應理解一些液態(tài)溶劑 實際上會揮發(fā)，除非裝置20內相應的周圍區(qū)域已經被溶劑蒸氣經飽-因此，任何情況下實際上都會存在一些溶劑蒸氣。溶劑在裝置20中不會在任 何時候都完全是液態(tài)。所以，說溶劑保持為液態(tài)時，其所指的是用注入器 36注入的活性溶劑，其從固體產品中瀝濾掉油，與油形成溶劑混合油，送 到分離單元48中在液態(tài)時進行分離，然后再次用于通過注入器36注入。 因此，除了在裝置20的不飽和區(qū)域中部分溶劑會自然揮發(fā)，可以說溶劑"主 要"保持為液態(tài)。舉例來說，保持閉環(huán)溶劑回路處于液態(tài)可以通過將溫度穩(wěn)定保持在約 環(huán)境溫度值、以及將閉環(huán)溶劑回路保持在高于環(huán)境壓力值來實現。其突出 的優(yōu)點是有助于防止在裝置20內循環(huán)的油和固體產品變性，因為它們不會 經受大量的熱量，而這在現有技術裝置中是經常發(fā)生的。在裝置20的正常操作方式中，大部分液態(tài)溶劑，如果不是全部的話， 可通過抽提室24中的溶劑混合油再生。然而，也存在一些情況，其中溶劑 在離開抽提室24時不能完全從固體產品中除去，尤其是殘留在抽提室24 內、收集在固體產品中的溶劑蒸氣。因此，使用位于出口閥26下游的任選 的安全溶劑抽提單元28，通過加熱防止溶劑偶然離開裝置20，以除去固體 產品中的殘留溶劑。該加熱的程度相對較低，任選安全溶劑抽提單元28中 的溫度遠低于會使其中處理的固體產品變性的溫度。如果溶劑被從安全溶劑抽提單元28中的固體產品中除去，就可以再生、 液化、并用合適的管子(圖中未顯示)輸送到主溶劑罐30。在隔離單元52中 再生的溶劑蒸氣的情況也一樣。如果本發(fā)明的油抽提方法中有少量溶劑的 凈損失，那么可在裝置20中包括配有泵55a的副溶劑罐55，以通過支管 34的分配提供所需的補充溶劑?；蛘?，在安全溶劑抽提單元28中再生的溶劑蒸氣可以被輸送到氣體注 入器29進行再利用，以用于保持抽提室24高于環(huán)境壓力。實際上，可以
具有充滿溶劑蒸氣的抽提室24，這可使其中保持所要求的壓力。這不會改變這樣的事實以液態(tài)注入抽提室24中、從固體產品中瀝濾出油的溶劑在整個本發(fā)明的方法中主要保持為液態(tài)。事實上，溶劑蒸氣用來保持所要求 的壓力，雖然會發(fā)生氣態(tài)溶劑和液態(tài)溶劑之間的自然交換，但液態(tài)溶劑主要還是保持液體狀態(tài)?；蛘?，如果不用溶劑蒸氣將抽提室24設定并保持在 高于環(huán)境壓力，那么在氣體注入器29中可以使用不與油、溶劑或固體產品 反應的其它氣體，例如惰性氣體或其它不反應的氣體，如氮氣。抽提室24和出口閥26之間可配備任選的加熱裝置53。加熱裝置53裝 配有加熱手段，如以加熱元件53a的形式，用來在固體產品經過傳感器51 測量產出的固體產品中的油含量之前對固體產品稍作加熱。該油含量測量 可以幫助操作人員合理設定抽提室參數，以便在裝置20的出口得到所要求 的固體產品油含量。已知的傳感器如傳感器51最優(yōu)在恒定的溫度下工作， 加熱元件53隨后將固體產品保持在此恒定溫度。在一個實施方案中，如圖1中所示，出口 22和出口閥26各自與真空 泵54和壓縮機56相連，提供所需的適當壓力差，以便(a)避免裝置20外大 氣中的氣體和流體(如空氣)滲入到抽提室24中，(b)避免裝置20內的氣體和 流體(如溶劑蒸氣)通過閥22和26滲出到裝置20外。閥22和26特別包括 一個中間室，在此室中產生真空以除去其中的所有流體，如空氣，然后才 將固體產品輸送到下游。由于抽提室24內有正壓，壓縮機56可進一步作 用將氣體泵回閥22和26?，F在對閥22和26的一些特定實施方案進行討論， 雖然應理解本發(fā)明并不受限于此。圖2所示為入口閥22的第一實施方案。盡管不對閥26作詳細描述， 應當理解閥26與閥22類似。在圖2的實施方案中，入口閥22包括包含內 通道202的中空外殼200，內通道202限定了朝向周圍環(huán)境開口的原料進料 口 204、通往抽提室24的原料出口 206、和在進料口 204和出口 206之間 延伸的原料流動軸。進料口 204配有螺旋輸送器208。進料口可以位于至少 部分填裝原料的料斗的底端。外殼200還包括加寬的中間部分210，其限定了圓柱形的內通道部分
212，其中輔助的園柱形旋轉閥元件214可圍繞與原料流動軸垂直的旋轉軸 旋轉。旋轉閥元件214限定了與閥內通道202以流體密閉的方式接合的主 體215。旋轉閥元件214包括橫向通道216，其中活塞218可在對應于旋轉 閥元件橫向通道216兩極的第一和第二限制位置之間縱向移動。在外殼中間部分210的一側配備了具有固體物質過濾器222的空氣排 出口 220，其能允許流體通過，同時防止固體通過，排出口以與圖2的右側 成卯。角地與閥內通道202有角度地隔開。空氣排出口 220通過真空通道 224與選擇性激活的真空泵(圖1中的54號)相連，而依次與氣源相連的氣 體通道226(圖1中的56號)也與空氣排出口 220相連。穿過氣體通道226 中的循環(huán)氣體可以是溶劑蒸氣，或任何其它合適的氣體，例如不與溶劑、 油或固體產品發(fā)生化學反應的氮。在外殼中間部分210的一側相對閥內通道202、與空氣排出口相反的一 邊，即圖2中的左側配備了溶劑排出口 228，該排出口配有固體物質過濾器 230，能允許液體通過，同時防止固體通過。因此溶劑排出口 228與閥內通 道202成90。角、與空氣排出口成180。度地有角度地隔開。溶劑排出口228 通過真空通道232與選擇性激活的真空泵(圖1中的54號)連通，并且與連 往外部環(huán)境的空氣通道234連通。使用中，閥22最初處于圖2中所示的位置，旋轉閥元件214所在的位 置使得橫向通道216和閥內通道202共同延伸，活塞218位于第一限制位 置中，第一限制位置在最靠近原料進料口 204的橫向通道216的極點上或 其附近。在旋轉閥214的這個位置上，活塞218連續(xù)向其第一限制位置偏 移，因為抽提室24高于環(huán)境壓力。例如以顆粒狀固體含油物質形式的原料可以用螺旋輸送器208以及利 用重力而強制向下送入閥22的原料進料口 204。當原料逐漸進入時，將活 塞218推向其第二限制位置，從而逐漸克服抽提室24內的壓力偏差。最后， 活塞218會到達其第二限制位置，如圖3所示。在該點，旋轉閥元件214順時針旋轉卯。，如圖4所示，直到橫向通道 216的開口端，即未被活塞218阻擋的橫向通道216的末端變成對準空氣排出口 220。然后在排出口 220中產生真空，隨后橫向通道216中產生真空， 通過真空通道224從橫向通道216吸出所有流體而排除橫向通道216中的 流體。通過過濾器222將固體留在橫向通道216中。由此從充滿原料的橫 向通道216中除去全部空氣，防止任何空氣隨后進入抽提室24中。 一旦達 到真空就停止真空泵，將諸如溶劑蒸氣的氣體通過氣體通道226注入橫向 室中，直至橫向通道216內的壓力基本上等于抽提室24中的壓力。該過程一旦完成，就將旋轉閥元件214順時針方向再次同樣旋轉90。， 如圖5所示，直到橫向通道216的開口端對準閥22的原料出口 206。在重 力作用及螺旋輸送器208將新鮮原料通過原料進料口 204進料時活塞218 向下推動的作用下，存在于橫向通道216中的原料被擠出，并通過原料出 □ 206。應當指出，當旋轉閥元件214如圖4所示移動到其開口端對準空氣排 出口時，其閉口端，即由活塞218阻擋的末端同時對準了溶劑排出口 228。 通過真空通道232產生真空，清除可能殘留在橫向通道盡頭小區(qū)域中的所 有溶劑，條件是活塞218沒有精確定位在其第二限制位置上，并且隨后存 在有這樣的小區(qū)域。因此氣體排出口 228可幫助防止任何氣體意外流出閥 22。就這一影響應當指出，雖然所顯示的活塞218兩端具有平的相反的頂 面和底面，但是兩端也可以具有凸起相反的頂面和底面，其曲率半徑與旋 轉閥元件214的外表面相同。 一旦真空泵停止通過真空通道232清除液體， 大氣壓力下的空氣就會通過空氣通道234注入，填充前面被清除液體所留 下的空間。因此，當旋轉閥元件另外旋轉90°時，活塞218和外殼內壁之 間可能存在的全部溶劑會在前面被清除，以防止溶劑意外排出到大氣中。圖6所示為根據本發(fā)明的閥組件300的另一個實施方案，該閥組件包 括一對與上面所述的閥22類似的閥22a和22b。料斗302安裝在閥22a和 22b的頂部，料斗302中的一對錐形底孔304和306提供了與閥22a和22b 各自的原料進料口 204和204的通道。通過可拆卸的蓋子308可進到料斗 302的內室。 一對電機310和312控制閥22a和22b的螺旋輸送器208和 208。閥22a和22b各自的原料出口 206和206開口進入漏斗314中，漏斗 314具有通往抽提室24(圖6中未顯示)的漏斗出料孔316。在使用中，閥22a和22b的工作方式類似于前面所述的閥22。位于料 斗302中的原料通過各自的原料進料口 204和204同時逐漸進料到閥22a 和22b中。原料從閥22a和22b相應的出料孔306和306排出，如前面對 閥22所述，漏斗314將進來的原料導向抽提室24的入口(圖6未顯示)。在一個實施方案中，閥22a，和22b有規(guī)則的周期，它們相互彌補。更 具體而言，其各自的旋轉閥元件214和214控制為可以使它們在任何時候 都成90。角的偏差，由此可使原料交替地從閥22a排出，然后另一個閥22b。在圖1所示的本發(fā)明實施方案中，顯示了 5個順序相連的抽提室24a、 24b、 24c、 24d和24e。原料通過入口閥22進料后輸送到抽提室24時，其 必定以連續(xù)的方式通過抽提室24的所有5個抽提室而順序輸送，gp，首先 通過抽提室24a，然后通過抽提室24b，依次類推:l:到到達抽提室24e，其 后輸出抽提室組而通往加熱室53。提供了沿抽提室24順序輸送固體產品的輸送方法，例如，以單個推進 器的形式貫通整個抽提室組。在每個抽提室24內，根據確定的抽提室的溶劑注射參數分配溶劑。更 普遍地，抽提室24具有可以影響其中油抽提方法的抽提室參數。根據處理 的每種含油固體產品、根據將要從固體產品收集的油、并根據所用的溶劑， 對這些抽提室參數進行設定。如果不同的抽提室24要求有不同的抽提室參 數，那么這些參數可以從一個抽提室24到另一個進一步修改?？梢孕薷牡?參數包括，但不限于所用推進器的類型，包括其幾何尺寸；推進器轉動 速度，如果是可旋轉的推進器如螺旋輸送器；抽提室的大小；抽提室24中 所分配溶劑的流速；流出抽提室24的溶劑混合油的流速；分配溶劑的方法， 如提供特殊的溶劑噴射模式等?？刂七@些參數的目的是為了校準每個抽提室24內的油瀝濾工藝，從而 校準整個抽提室的油瀝濾方法。實際上，經常要求滿足某些特定的、相對 準確的裝置出口最終產品的油再生參數，例如，從而實現油再生的最大化， 或達到產出固體產品中所確定的油比例。
圖7和8顯示了抽提室24的一個實施方案，該方案相應地限定了相對 的上游端400和下游端402，其包括限定了在抽提室上游端400和下游端 402之間延伸的內抽提通道406的空的外殼404。每個抽提室24的下游端 402與順序相鄰的抽提室24的上游端400流體連通，直到最后的抽提室24e， 該抽提室與加熱室53相通。因此，可以在整個抽提室24中保持相同的抽 提壓力值和溫度值。螺旋輸送器408形式的能量驅動的推進器延伸通過內 通道406，而螺旋輸送器408延伸通過整個抽提室組，從入口閥22到出口 閥26，包括穿過加熱室53。螺旋輸送器408還包括在抽提室24的指定區(qū) 域中與其連成一體的多個攪拌槳410。與支管34相連的噴嘴36在內通道 406內延伸。在圖7和8所示的實施方案中，固體產品粒子用螺旋輸送器408輸送 和攪拌，并在每個抽提室24的第一部分進一步用攪拌槳410攪拌，這樣可 以激發(fā)形成自由流動產品粒子的流動模式構型，例如根據圖8中附圖標記 412的虛線所示的模式。同吋，噴嘴36可以用這樣的方式注入溶劑，使得 被注射的溶劑激發(fā)出渦流噴射模式的構型，例如，根據圖8中附圖標記414 虛線所示意的噴射模式。該溶劑渦流模式會在渦流中帶有一些自由流動的 固體產品粒子，這會增強溶劑對固體產品粒子的作用，因此增強油的瀝濾。另一個替代的溶劑注入方法還可以構想為將溶劑注入抽提室中，以便 從在此流通的固體產品中瀝濾掉油。由此注入抽提室24中的溶劑可以從含油產品中瀝濾掉一部分油，形成 定義為溶劑和油的混合物的溶劑混合油。在抽提室24中噴嘴36的下游，在過濾器418的下面提供了溶劑混合 油收集槽416。由推進器408攜帶的溶劑混合油可以流動，并被收集在收集 槽416中，而固體產品粒子被過濾器418留在通道406內。應理解，可以 根據所用溶劑的類型、所收集油的類型和所處理固體產品的類型來選擇合 適的過濾器。收集槽416中所收集的溶劑混合油通過與收集槽416連通的 相應的溶劑混合油出口通道38(圖l)而被帶走。因此抽提室24限定了兩個不同的操作區(qū)域，g口，溶劑在此注入攪拌的
固體材料粒子的第一溶劑注入區(qū)，以及溶劑混合油在此收集的第二溶劑混合油收集區(qū)域。攪拌槳410和噴嘴36只在溶劑注入區(qū)，過濾器418和收集 槽416只在溶劑混合油收集區(qū)。因此，根據本發(fā)明可以看出，提供了從含油固體產品中抽提油的連續(xù) 方法，通過該方法固體產品連續(xù)通過入口閥22進料，連續(xù)地循環(huán)通過抽提 室24，并在出口閥26連續(xù)收集。同時，在每個抽提室24中， 一定比例的 油從含油產品中連續(xù)抽提，由此在整個抽提室組的出口抽提得到最終比例 的油?？梢詷嬒耄鶕粋€實施方案而提供已知結構的合適傳感器(未顯示 出)，其類似于傳感器51，用來檢測留在每個抽提室24出口處固體產品中 的油的比例，并且利用控制手段(未顯示出)動態(tài)控制每個抽提室24中的抽 提室參數，這樣可獲得裝置20出口處固體產品中所要求的殘余油的比例。 例如，如果預先確定從固體產品中再生的油為50%、 90%或者甚至100%， 那么控制手段就可以明確地在每個抽提室24中動態(tài)控制溶劑流速、溶劑噴 射模式構造、推進螺旋輸送器的轉速、以及任何其它抽提室參數，根據在 每個抽提室24出口處檢測到的油比例，對油抽提參數進行修改以獲得所要 求的結果。根據本發(fā)明，固體產品順序輸送所通過的抽提室24系列可以使從固體 產品中抽提的油達到非常重要的比例(若有需要的話)，如果不是全部。事實 上，固體產品每通過一次一個抽提室24就可從固體產品中瀝濾油，因此提 供系列的抽提室24可以使固體產品中的油比例相反地以冪級數趨向于零， 甚至最終達到零。還可以通過上述對抽提室的油抽提進行動態(tài)控制以標定 該油抽提。事實上，與申請人所知道的現有技術相反，本發(fā)明使用了一種 抽提油的方法，其中可以根據傳感器在裝置出口、和/或每個單獨的抽提室 24的出口檢測到的結果，在裝置20操作期間對抽提室參數進行修改。通過 動態(tài)控制并且最終修改抽提室參數，如溶劑噴射模式、流速和推進器速度， 舉例來說，就可以對油抽提的比例進行選擇性控制。除了依賴于抽提室的順序，油抽提的選擇比例還依賴于每個抽提室內 油抽提的方式。事實上，不但抽提室參數可以動態(tài)修改，每個抽提室24內
固體產品粒子的特定攪拌，以及每個抽提室24內噴嘴36所產生的溶劑渦 流都提供了在每個抽提室24中高抽提率的可能性。應當理解，高抽提率在此僅為裝置20操作人員的一種選擇或可能性。 事實上，在一些情況下可能要求達到最大的油抽提，如脫除土壤污染的情 況，而在諸如食品制備的其它情況下，在產出固體產品中可以要求有一定 比例的油含量。抽提壓力高于環(huán)境壓力如大約0bars的優(yōu)點在于，不僅因為使環(huán)境壓 力下一定溫度時通常為氣態(tài)的溶劑可以在液態(tài)時使用，還因為可以提高所 述方法的效率。事實上，可以使用帶較細濾網的過濾器418,溶劑混合油可 以通過該過濾器傳輸，如果抽提壓力比較高，則可促進溶劑混合油通過過 濾器418。應當注意，分離單元48和抽提室24內各自的分離壓力和抽提壓力可 以不相同。圖9所示為本發(fā)明的另一個實施方案，其中所表示的是間歇法裝置500。 裝置500包括包含原料入口 504的抽提室502，一旦原料進料到抽提室502， 就可通過門將其關閉(未顯示)。抽提室502包括第一粗過濾器506和通往第 二細過濾器510的出口 508。使用中， 一批包括固體含油產品的原料通過原 料入口 504進料，關閉通往抽提室502的門，然后可開始間歇油抽提過程。為了完成油抽提，通過溶劑注入泵514將來自主溶劑罐512的溶劑注 入抽提室502中。這樣注入的溶劑從含油產品中瀝濾掉一定比例的油，形 成包括油和溶劑的混合物的溶劑混合油。溶劑混合油通過粗過濾器506收 集，而粗固體產品粒子則留在抽提室502中，然后通過細過濾器510，細顆 粒固體產品則被過濾器510留住。這樣收集的溶劑混合油被輸送到液-液分 離單元516，通過合適的液-液分離方法在此將油與溶劑分離，如通過分子 量、比重和粘度差分分離方法的一種方法。與油分離的溶劑被送回到主溶 劑罐512，而與溶劑分離開的油則在油出口 518收集。還提供了溶劑蒸氣回路520，其包括溶劑蒸氣泵522，該泵輸送來自抽 提室502的殘余溶劑蒸氣，以將溶劑送回溶劑罐512， 一旦每批固體物質經
過處理后，溶劑就在此沉降成為液態(tài)。這可防止一旦通往抽提室502的門被打開以從中排出固體產品時，溶劑蒸氣排到大氣中。在圖9的實施方案中，抽提室502和主溶劑罐512中的壓力值和溫度 值也進行控制，以使溶劑在整個溶劑閉環(huán)回路中主要保持為液態(tài)。通過泵 522送回到罐512的任何溶劑蒸氣都應服從能使溶劑蒸氣沉降的溫度和壓力 條件。如同顯示連續(xù)方法的第一個實施方案，在其整個閉環(huán)回路中溶劑主 要保持為液態(tài)防止了通過蒸發(fā)溶劑來分離油和溶劑時必須采用的任何加 熱。不用加熱有助于防止油的變性。只要如本領域技術人員所顯見不偏離附后權利要求的范圍，本發(fā)明的 任何進一步修改都被認為也包括在本發(fā)明中。
權利要求
1.一種從含溶質的固體產品中分離溶質的方法，其包括以下步驟-提供具有設定的抽提壓力值和溫度值的抽提室；-控制所述抽提壓力，保持其在環(huán)境壓力值之上；-控制所述抽提溫度，保持其在既不使所述溶質變性也不使所述固體產品變性的溫度；-將所述含溶質的固體產品進料到所述抽提室中；-提供在所述抽提壓力值和溫度值下主要為液態(tài)的溶劑，所述溶質在所述抽提壓力值和溫度值下可溶于所述溶劑中；-在所述抽提室中將所述液態(tài)溶劑注入所述含溶質的產品上，用所述溶劑從所述固體產品中瀝濾所述溶質；-確切地再生所述固體產品，由此至少部分所述溶質已被瀝濾，且包括所述溶劑和所述溶質的混合物的溶劑混合油從所述固體產品被瀝濾掉；-將所述溶劑混合油輸送到具有確定的分離溫度值和壓力值的分離單元，所述溶劑在所述分離溫度值和壓力值下主要保持為液態(tài)，控制所述分離單元的溫度值，使其保持在不使所述溶質變性的溫度下；-在所述分離單元中通過液-液分離方法從所述溶質中分離所述溶劑；以及-確切地再生在所述分離單元中分離的所述溶劑和所述溶質；其中所述溶劑在整個所述方法中主要保持為液態(tài)。
2. 權利要求1的方法，其中所述溶劑在環(huán)境溫度值和壓力值下為氣態(tài)， 但在所述抽提溫度值和壓力值下主要為液態(tài)。
3. 權利要求2的方法，其中所述抽提和分離溫度與環(huán)境溫度相同，借 助于將所述抽提和分離壓力保持在高于環(huán)境壓力下，使所述溶劑在整個所 述方法中主要保持為液態(tài)。
4. 權利要求1的方法，其中從所述分離單元中再生的所述溶劑在所述 抽提室中再利用，以用于從另外的所述含溶劑物質中抽提另外的溶質，由 此所述溶劑在閉環(huán)回路中使用，并在整個所述閉環(huán)回路中主要保持為液態(tài)。
5. 權利要求1的方法，其中所述液-液分離方法為分子量、比重和粘度 差分分離方法之一。
6. 權利要求l的方法，其中所述方法為間歇方法，而在所述抽提室中 進料所述含溶質固體產品的步驟通過在所述抽提室中載入一批含溶質的固 體產品實現。
7. 權利要求1的方法，其中所述方法為連續(xù)方法，而在所述抽提室中進料所述含溶質固休產品的步驟通過連續(xù)循環(huán)含溶質產品穿過所述抽提 室、以及連續(xù)再生固體產品來實現，由此至少部分油在所述抽提室的出口被瀝濾掉。
8. 權利要求7的方法，其中所述抽提室包括多個抽提室區(qū)，所述含溶 質產品穿過這些區(qū)而順序循環(huán)，用于從含溶質的固體產品抽提溶質，每個 抽提室區(qū)定義相應的抽提室參數，并且至少一些抽提室參數在抽提室之間 互有差別。
9. 權利要求7的方法，其中在所述抽提室中注入所述溶劑的步驟通過 在所述抽提室中延伸的、可形成渦流狀溶劑噴射模式的至少一個噴嘴實現。
10. 權利要求9的方法，其中穿過所述抽提室的所述含溶質產品的連 續(xù)循環(huán)步驟利用裝有攪拌槳的螺旋輸送器實現，所述方法還包括攪拌所述 含溶質產品粒子以促進形成自由流動的固體產品粒子的步驟，這些粒子至 少部分被帶入所述渦流狀溶劑的噴射模式中。
11. 權利要求1的方法，其中控制所述抽提壓力以保持其高于環(huán)境壓 力值的步驟通過利用氣體注入器，在所述抽提室中注入所述溶劑蒸氣和與 所述溶劑、油和固體產品不反應的氣體之一來實現。
12. —種用于從含油的固體產品中分離油的裝置，其包括 -抽提室；-溶劑注入器，用于在所述抽提室中注入溶劑，以從含油固體產品中 瀝濾油，形成包括溶劑和油的混合物的溶劑混合油；-所述抽提室中的溶劑混合油出口，用于收集溶劑混合油；以及-與所述溶劑混合油出口相連的液-液分離單元，用于將溶劑混合油分 離成相應的油和溶劑組分；其中在所述抽提中注入的溶劑主要保持為液態(tài)，以從含油產品中瀝濾 油，并以此形成溶劑混合油，而所述溶劑在所述液-液分離單元中主要保持 為液態(tài)。
13. 權利要求12的裝置，其還包括-入口閥，其位于所述抽提室的上游，用于使所述含油固體產品進入所述抽提室，并且使流體在所述抽提室與大氣之間不通過；-出口閥，其位于所述抽提室的下游，用于使油已被瀝濾掉的固體產品排出所述抽提室，并且使流體在所述抽提室與大氣之間不通過；以及 -推進器，用于循環(huán)所述固體產品從所述入口閥朝向所述出口閥穿過所述抽提室；其中所述裝置可以連續(xù)將固體產品輸送到所述入口閥，連續(xù)從固體產 品中瀝濾油，連續(xù)從所述出口閥排出固體產品，以及連續(xù)在所述溶劑混合 油出口收集溶劑混合油。
14. 權利要求12的裝置，其中所述液-液分離單元為利用分子量、比重 和粘度差分分離方法之一的分離單元。
15. 權利要求13的裝置，其還包括與用于向其提供溶劑的所述溶劑注 入器相連的主溶劑罐，而所述分離單元與所述主溶劑罐相連，用于將所述 分離單元中與油分離的液態(tài)溶劑送回到所述主溶劑罐，其中所述溶劑在所 述裝置中的閉環(huán)回路中循環(huán)，并在所述裝置中主要保持為液態(tài)。
16. 權利要求13的裝置，其中所述抽提室包括多個連續(xù)相鄰的抽提室 區(qū)，所述推進器使所述固體產品順序循環(huán)穿過所述抽提室區(qū)，所述溶劑注 入器在每個所述抽提室區(qū)中注入溶劑，并且在每個所述抽提室區(qū)中在所述 溶劑混合油出口收集溶劑混合油。
17. 權利要求13的裝置，其中所述溶劑注入器包括在所述抽提室中延 伸的、并且可形成渦流狀溶劑噴射模式的至少一個噴嘴。
18. 權利要求17的裝置，其中所述推進器包括裝有可促進形成自由流 動的固體產品粒子的攪拌槳的螺旋輸送器，所述固體產品粒子至少部分被 帶入所述渦流狀溶劑的噴射模式中。
19. 權利要求13的裝置，其還包括在所述出口閥下游的安全溶劑抽提 單元，用于通過對固體產品加熱來除去殘余溶劑蒸氣。
20. —種限制入口和出口的閥，用于使固體產品從所述入口通行到所 述出口，同時防止流體在所述入口和出口間發(fā)生交換，其包括-在所述入口和所述出口之間延伸的內通道；-在所述內通道中所述入口與出口之間的流體排出口 ，所述流體排出口 與真空泵相連，并裝配有過濾器，可使流體穿過所述流體排出口，但防止 固體產品穿過所述流體排出口；-位于所述內通道中、并且可在其中旋轉的旋轉閥元件，所述旋轉閥元 件包括以流體密閉的方式接合所述內通道、并且具有延長的橫向通道的主 體，所述旋轉閥元件能夠在第一位置與第二位置之間旋轉，在第一位置中 所述橫向通道同時延伸，并與所述閥的內通道相連通，其中所述主體阻斷 所述流體排出口，而在第二位置中所述橫向通道對準所述流體排出口、并 與其相連通，所述主體阻斷所述閥的內通道；以及-活塞，其可在兩個限定位置之間的所述延長的橫向通道內縱向移動。
全文摘要
借助于溶劑從含溶質固體產品中除去溶質的方法和裝置，其中溶劑在抽提室(24)中的整個抽提器操作中保持為液態(tài)。溶劑和溶質作為溶劑混合油在容器42中收集，然后在分離容器(48)中彼此分離。保持溫度和壓力，以便使溶劑在抽提室(24)和分離容器(48)中都保持為液態(tài)。
文檔編號B01D11/02GK101119783SQ200480044882
公開日2008年2月6日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權日2004年12月14日
發(fā)明者G·B·拉塞爾, P·J·達雷爾 申請人:應用環(huán)境分離過程咨詢有限公司