具有筛网清洗系统的萃取器的制作方法

本公开内容涉及溶剂萃取，更具体地涉及液体溶剂萃取器。

背景技术：

各种不同的工业使用萃取器来萃取和回收夹带在固体内的物质。例如，来自可再生有机来源的产品的生产者使用萃取器从固体物质(诸如大豆、油菜籽、葵花籽、花生、棉籽、棕榈仁和玉米胚芽)中萃取碳水化合物和/或油。物质与萃取器内的溶剂接触，使所需产物从周围的细胞结构中萃取到溶剂中。

技术实现要素：

一般来说，本公开内容涉及用于清洗萃取器的筛网的设备、系统和技术，在萃取期间沿着该筛网输送固体物料。萃取器可以包括一个或多个床层板(bed deck)，进入的材料放置在所述床层板上并被运输通过萃取器。例如，萃取器可以被配置为渗滤萃取器，其中沿着床层板将固体物料输送通过不同的级，其中萃取流体或溶剂向下分配在固体物料上。流体分配系统可以定位在萃取器的每个级中的床层板上方，并且流体收集系统可以定位在每个级中的床层板下方。在操作中，可以沿着床层板输送固体物料，并且可以使用每个级中的流体分配系统将液态提取流体分配在流体上。萃取流体可以向下滤过或渗过床层板上的固体物料，从固体物料中萃取出可溶于流体(用作萃取流体)中的成分。具有浓度增大的可溶性化合物的萃取流体通过床层板排出，并由流体收集系统收集。

为了在萃取器的操作期间允许萃取流体通过床层板排出，床层板可以由具有孔的筛网形成。孔可以具有一种尺寸，该尺寸足够大以有效地允许萃取流体通过筛网排出，但又足够小以防止正在进行萃取处理的固体物料从孔中掉落。孔的尺寸通常会根据被处理物料的尺寸而变化。

在没有清洗系统的典型操作中，筛网的孔可能会被处理中的固体物料堵塞。这种情况可以随着固体物料碎裂、减小到能匹配在孔内的尺寸和/或形成能填充孔的粘块而发生。随着时间的推移，如果床层板中足够的孔被堵塞而使得流过被处理物料的萃取流体不能容易地通过床层板排出的话，则萃取器的萃取效率可能会降低。这可能需要耗时停机，以通常使用高压液态水或蒸汽来手动清洁床层板。

根据本公开内容，萃取器设置有被配置为在操作期间清洗床层板的清洗系统。在一些实例中，清洗系统定位在床层板下方并且包含多个喷嘴，所述喷嘴定位成将清洗流体引导到床层板的底面。清洗系统可以将加压的清洗流体喷射到床层板上并穿过贯穿该床层板的孔，有助于防止孔被堵塞和/或一旦堵塞则将孔清空。

虽然清洗系统可以将任何期望的清洗流体喷射到床层板的底面上，但在一个实例中，清洗系统喷射的清洗流体与用于萃取被处理的固体物料的萃取流体相同(例如，相同的成分)。例如，萃取流体和清洗流体可以取自共同的来源(共享的来源)，使得萃取流体与清洗流体相同。在操作中，当清洗流体被喷射到床层板的底面时，清洗流体可以接触床层板的底面和/或穿过床层板中的孔，经过清洗系统排放回来并进入布置在床层板下方的流体收集系统内。在那里，残留的清洗流体可以与已经通过床层板及其上容纳的固体物料的萃取流体结合，以经由流体收集系统去除(以及任选地再循环)。

虽然清洗系统的配置可以根据萃取器的配置变化，但在一些应用中，清洗系统被配置为相对于床层板移动。例如，清洗系统的尺寸可设为小于床层板的宽度，并且被配置为横向平移，使得随着清洗系统的平移，横跨床层板的整个宽度将清洗流体输送到床层板的底面。在根据这种配置的一个实例中，清洗系统(例如，通过来回滑动)横向平移。在根据这种配置的另一个实例中，清洗系统可枢转地安装在床层板下方，并且围绕枢转点摆动(例如，横向地来回摇摆)，以用清洗流体喷射基本覆盖床层板的整个底面。通过将清洗系统配置成小于床层板的宽度，可以使系统小于床层板，并且使清洗期间使用的清洗流体的量减少。

在一个实例中，描述了一种萃取器，其包括萃取室、用于沿物料行进方向将固体物料输送通过萃取室的输送系统、以及由筛网架支撑并被配置为在固体物料通过输送系统被输送时接收固体物料的筛网。萃取器还包括：流体供应系统，设置在固体物料上方并且被配置为将流体施加在固体物料上；以及流体去除系统，设置在固体物料下方并且被配置为在流体已经穿过固体物料和筛网之后去除流体。萃取器还包括筛网清洗系统，所述筛网清洗系统设置在筛网下方并且被支撑以防止在物料行进方向上移动，筛网清洗系统包括清洗流体进口和朝上指向筛网的多个出口喷嘴。

在附图和下面的描述中将阐述一个或多个实例的细节。其它特征、目的和优点将从说明书和附图，以及从权利要求中显而易见。

附图说明

图1是代表性的溶剂萃取器系统的立体图，其中一些部分被去除。

图2A是根据本发明的实施例的具有清洗系统的代表性的溶剂萃取器系统的侧视图，其中一些部分被去除，一些部分以截面示出。

图2B是根据本发明的实施例的具有清洗系统的代表性溶剂萃取器系统的俯视图，其中一些部分被去除，一些部分以截面示出。

图2C和图2D分别是可以用在图1的示例性萃取器系统上的示例性筛网的俯视图和侧视图。

图3是根据本发明的实施例的清洗系统的立体图。

图4是根据本发明的实施例的清洗系统框架的一部分的立体图。

图5A是联杆的侧视图。

图5B是图5A所示的联杆转动90度后的视图。

图6示出了图5A中所示的联杆的代表性的枢转移动。

图7示出了根据本发明的实施例的清洗系统的代表性的枢转。

图8A是示出了用于将清洗流体输送至清洗筛网系统的流体供应系统的示例性配置的侧视图。

图8B是可以用在将清洗筛网系统连接至清洗流体源入口的导管的一侧或两侧上的示例性连接器的图示。

图9是示出了示例性萃取器的一部分的俯视图，示出了用于使清洗系统平移的示例性驱动系统。

具体实施方式

在一些实施例中，本发明包括具有清洗系统的萃取器。在萃取器内，可以将由筛网支撑的固体物料输送通过萃取室并暴露于其中的溶剂，以从固体物料中萃取目标成分。本发明的一些实施例包括清洗系统，该清洗系统被配置为清洗筛网以促进通过该筛网的有效排放。

萃取器可以是任何类型。在一个实例中，如图1所示，萃取器10包括壳体，该壳体限定了设置在竖直平面中的环路形式的通道。萃取器可以包括：上萃取部20和下萃取部30，其各自具有一系列萃取室；大致弧形的中空传递部40，该中空传递部的相对的上端和下端分别连接至上萃取部和下萃取部的第一端；以及中空的大致竖直的返回部50，其上端和下端分别连接至上萃取部和下部萃取部的另一端。上萃取部可以包括用于将固体物料输送至其内部的入口部60，该内部与返回部的上端具有紧密间隔的关系，并且返回部的下端可以限定开口70，用于在已从物料中萃取出感兴趣的产物后将物料排出。由萃取器提供的萃取室或级的数量可以根据萃取器的期望尺寸变化。萃取器包括至少一个萃取室或级，并且通常包括多个级(例如6个级，8个级或更多)。可从明尼苏达州明尼阿波利斯市的Crown Iron Works Company商购的Model III(型号III)萃取器就是这种萃取器的具体实例。

在这种萃取器中，输送机系统80可以纵向延伸穿过环形通道并且沿物料流动方向“M”被驱动，以使物料作为床层从入口部60穿过上萃取部20朝向并向下穿过传递部40并且穿过下萃取部30朝向返回部的下端和排出口70移动。在一些实施例中，输送机系统包括一对横向隔开的环形链条和多个纵向隔开的阶梯板(flight)，该阶梯板横向于链条延伸。可以设置电机和传动装置以驱动输送机。

在一些实施例中，流体供应系统90可以设置在固体物料上方且被配置为将流体施加至每个萃取室中的固体物料上，并且流体去除系统100可以设置在固体物料下方且被配置为在流体穿过每个萃取室中的固体物料之后去除流体。在一些实施例中，流体供应系统与流体去除系统经由各种再循环流等流体连通。流体供应系统可以包括喷射头、泵和管道的网络，以将流体施加到每个萃取室中。流体供应系统可以将萃取流体施加(例如喷射)在输送的固体物料的上方，允许萃取流体随后渗透穿过物料。流体去除系统可以包括排放部、泵和管道的网络，以在流体渗透穿过每个萃取室中的固体物料之后收集流体，并将该流体输送至另一个萃取室的流体供应系统或将该流体从系统中去除。

萃取器10可以使用任何合适的萃取流体处理任何期望的固体物料。可以使用萃取器10处理的固体物料的示例类型包括但不限于：油质物质，诸如大豆(和/或大豆蛋白浓缩物)、油菜籽、葵花籽、花生、棉籽、棕榈仁和玉米胚芽；含油种子和水果；含沥青物料(例如包括诸如碎矿物岩、沥青和纤维增强物的聚合材料的含沥青的屋面瓦)；兴奋剂(例如尼古丁、咖啡因)；苜蓿；杏仁壳；鳀鱼粉；树皮；咖啡豆和/或咖啡粉，胡萝卜；(鸡的部分)；叶绿素；二价粒丸(diatomic pellet)；鱼粉；酒花；燕麦；松针；焦油砂；香草；以及木屑和/或纸浆。可用于从固体物料中进行萃取的流体包括但不限于烃(例如丙酮、己烷、甲苯)、醇(例如异丙醇、乙醇、其它醇)和水。

在一些实施例中，已经穿过固体物料的流体由流体去除系统100收集，并且在该流体从萃取器中去除之前将该流体输送至旋风式分离器110，以在流体排出之前从流体中分离出任何固体细料。分离器可以具有连接至萃取室的下排出端120，用于将分离后的固体物料重新输送到萃取器中，通常重新输送到新鲜固体物料入口60之后的第一萃取室中。分离器110的出口管道130将流体(该流体通常是萃取流体与从固体物料萃取到萃取流体中的可溶成分(例如，当处理油料种子时该可溶成分为油)的混合物(通常称为“油水混合物”))输送至其他设备(未示出)以将萃取流体与从被处理的固体物料中萃取的物料分离。

随着物料被输送通过萃取器，来自流体供应系统90的喷射头将再循环的萃取流体喷射到物料的顶部上。流体渗透穿过物料并穿过筛网，在那里该流体被收集在排放管网络中并且被输送回喷射头网络，在那里该流体被重新施加到不同萃取室中的固体物料上。

在所示的实施例中，连接至液态萃取流体供应源(未示出)的输送管130连接至流体供应系统，以将新鲜的萃取流体供应到至少一个萃取室中。在一些实施例中，将新鲜的萃取流体施加到固体物料排出口70之前的最后一个萃取室中的物料上。例如，可以将新鲜的萃取流体施加到排出口70之前的最后一个萃取室中的物料上，并且在萃取流体被收集在该萃取室的底部之后，该萃取流体再循环且被施加在相邻的上游萃取室中的固体物料的顶部上。通过将收集的萃取流体从一个萃取室再循环到相邻的上游萃取室，液态萃取流体和被处理的固体物料可以沿逆流方向移动通过萃取器。例如，当萃取流体被顺序地输送通过位于邻近排出口70的新鲜萃取流体入口与邻近入口60的浓缩萃取流体出口之间的相邻萃取室时，萃取物相对于萃取流体的浓度从较小的萃取物与萃取流体之比增大至较大的萃取物与萃取流体之比。类似地，当固体物料沿相反方向输送时，固体原料中萃取物的浓度从入口60处的较高浓度降低至出口70处的较低浓度。

图2A是示出了示例配置的萃取器10的侧视图。图2A所示的部件配置表示如何能够将硬件部件布置在上萃取部20和/或下萃取部30中的一部分中。虽然图2A仅示出一个萃取部的一部分，但应当理解，另一个萃取部(例如，上萃取部20和/或下萃取部30)可以具有类似的部件结构。例如，如下文更详细地论述的，萃取部可以具有筛网、筛网清洗系统和框架。

如图2A所示，在一些实施例中，输送机系统将物料移动通过筛网140上方的萃取器。筛网可以在物料被输送时支撑物料，并允许流体通过其排出。在一些实施例中，筛网包括多个紧密间隔的平行条杆。在某些实施例中，条杆被定向成使得其纵向轴线大致平行于物料行进方向“M”(例如，使得条杆在图1所示的Y方向上延伸，并且物料也在图1和图2所示的Y方向上行进)。相邻条杆之间可以具有间隙并间隙的尺寸被设定成允许液体从中排出，但是阻止固体物料从中通过。在一些实施例中，条杆具有设置在公共水平面(例如，图1所示的X-Y平面)上的光滑顶面，并且基本上延伸其各自的萃取室的整个长度。例如，图2C示出了具有条杆142的示例性筛网140。条杆具有大致平行于物料方向(例如，在图2C所示的Y方向上)定向的纵向轴线144。在一些实施例中，用加固件从下方(例如，在图1所示的Z方向上)支撑条杆142。例如，如图2D所示，加固件146附接在条杆142下方并对其提供机械支撑。图2D中的加固件具有的纵向轴线垂直于物料行进方向对准(例如，在图1和图2D所示的X方向上)，但是其它定向也是可以的。

进一步参考图2A，可以设置筛网架150以在萃取室内支撑筛网。在一些实施例中，筛网架包括由萃取器上部结构支撑的一系列支撑杆。支撑杆可以跨越筛网的宽度以支撑筛网的底面并且被定向为垂直于物料行进方向(例如，图2所示的Z方向)。在包括平行条杆的筛网的实施例中，筛网架150的支撑杆可以垂直于筛网的平行条杆。

本发明的实施例还可以包括筛网清洗系统160以清洗筛网，从而促进通过筛网的有效排放。图2A和图2B中示出了在萃取器内的代表性位置中示出的清洗系统。该清洗系统可以包括在萃取器内串联布置的多个单独的清洗系统单元。如图所示，筛网清洗系统160可以包括连接至供应源(未示出)的清洗流体(例如，醇(如，乙醇)和水的混合物或烃(如，己烷))进口170以及指向筛网的多个出口喷嘴180。在一些实施例中，清洗流体进口通过柔性导管(诸如软管170)连接至供应源。供应源可以是流体供应系统90的一部分。在某些实施例中，排出的清洗流体可以收集在萃取器的流体去除系统100中，并与施加在固体物料上的萃取流体混合和/或者在随后的清洗步骤中再利用。

喷嘴180可以以任何合适的配置布置。在一些实施例中，筛网清洗系统设置在筛网下方，并且出口喷嘴朝上指向筛网的底面。例如，当筛网140由具有相邻间隙的平行条杆形成时，喷嘴180可以在间隙行下方对齐(例如，直接位于间隙下方)，并且配置成将清洗流体向上引导到间隙中。例如，喷嘴180可以与形成筛网140的条杆及其间的间隙平行地成行布置。

在某些实施例中，多个喷嘴中的至少一个喷嘴被定位成使得来自该喷嘴的清洗流体扇形喷射流190与筛网中的狭缝对准。在一个实例中，多个喷嘴置于离筛网底部约10英寸至约30英寸(例如约20英寸)。在一些实施例中，喷嘴提供约30度至约65度的清洗流体喷射角。清洗流体的压力可以变化，并且在一些实例中，在喷嘴的出口处，清洗流体的压力可以在10psi至100的范围内。

如图3所示，清洗系统160可以包括由萃取器支撑的框架200。通常，框架位于筛网下方。在一些实施例中，清洗系统相对于萃取室内的固体物料行进方向“M”保持固定。如图所示，框架200可以包括支撑带有喷嘴180的清洗流体输送管230的横向构件220和清洗框架梁210。在一些实施例中，清洗系统包括至少一个(例如两个或三个)通过框架支撑并与清洗流体进口流体连通的清洗流体管，并且每个管包括多个出口喷嘴。在某些实施例中，清洗流体输送管230具有垂直于萃取室内的固体物料行进方向“M”的纵向轴线。根据期望的应用，在每个单独的萃取室内可以定位有多个框架或单个框架。

在一些实施例中，通过筛网架150从上方(例如，沿图1所示相对于重力限定的Z方向)支撑框架200。在其他实施例中，通过萃取器从下方支撑框架。在图4所示的实施例中，框架包括联杆240，该联杆的第一端连接至筛网架150，第二端连接至清洗框架梁210。在这样的实施例中，清洗系统悬挂在筛网架下方(例如自筛网架悬挂)(例如，沿图1所示的负Z方向)。在图5A和图5B中也示出了联杆240的实施例。由于喷嘴可以设置在位于筛网架构件之间的清洗管上，因此本发明的实施例对于将来自喷嘴的清洗流体喷射流集中在其起作用的筛网底部，而不是集中在筛网架构件中是有益的。

在一些实施例中，清洗系统160能够相对于筛网移动以促进更好地清洗筛网。在某些实施例中，清洗系统沿垂直于物料行进方向“M”的方向“L”(例如，沿图1-3所示的X方向)相对于筛网横向移动。在具体实施例中，清洗系统相对于筛网横向移动约16英寸至约20英寸(例如约18英寸)。在一些实施例中，清洗系统相对于萃取室内的固体物料行进方向“M”保持固定。在一些实施例中，在系统的整个移动范围内，来自喷嘴的清洗流体喷射流集中在筛网底部而不是筛网架构件中。

在某些实施例中，框架200可以枢转地连接至萃取器的支撑构件以促进横向移动。在图4所示的实施例中，框架200经由联杆240可枢转地连接至筛网架150。在具体实施例中，联杆240的第一端可枢转地连接至筛网架150，而联杆的第二端可枢转地连接至清洗框架梁210。每个这样的连接可以包括能围绕铰链销250枢转的铰链。这样的枢转连接允许框架200从筛网架150摆动，从而允许喷嘴相对于筛网架沿着弧形路径横向移动。在图6和图7中描绘了联杆240的代表性的枢转移动。

在一些实施例中，清洗系统相对于筛网摆动。在某些实施例中，清洗系统沿垂直于物料行进方向的方向“L”，相对于筛网横向摆动。在具体实施例中，清洗系统以每分钟约48英寸的速率相对于筛网横向摆动约16英寸至约20英寸(例如约18英寸)。

在操作(例如，摆动移动，横向平移)期间，为了便于移动，萃取器10和/或清洗筛网系统160可以利用柔性软管172和可旋转的清洗流体连接器将清洗流体从萃取器10的外部输送至清洗筛网系统160。例如，清洗筛网系统160上的进口170可以配置有一个或多个可旋转的连接器(例如，一个可旋转的连接器用以提供一个轴线旋转，两个可旋转的连接器用以提供两个轴线旋转)，允许软管172的附接于进口170的端部在被连接之后和/或者在将清洗流体输送至清洗筛网系统160时旋转。在一个这样的实例中，旋转连接器可以提供与物料穿过萃取器的行进方向垂直的旋转轴线。

软管172的与清洗筛网系统160相对的端部可以附接至延伸穿过萃取器10(例如萃取器的固定壁表面)的清洗流体供应入口(例如歧管)。在固定壁表面处将软管172的端部附接至清洗流体供给入口的连接件可以配置为或可不配置为可旋转的连接器。当使用可旋转的或旋转连接器时，连接件可以由一个或多个可旋转的连接器(例如，一个可旋转的连接器用以提供一个轴线旋转，两个可旋转的连接器用以提供两个轴线旋转)形成，允许在固定壁表面处附接至进口的软管172的端部在连接之后和/或者在通过连接器输送清洗流体时旋转。

图8A是萃取器10的侧视图，示出了将清洗流体输送至清洗筛网系统160的流体供应系统的示例性配置。在该实例中，软管172通过延伸穿过萃取器10的壁表面的清洗流体供应入口174将清洗流体输送至进口170。进口170配置有一个或多个旋转连接器，并且在所示实例中，提供与行进穿过萃取器的物料方向平行的旋转轴线。清洗流体供应入口174也可以配置有一个或多个旋转连接器。软管172的长度可以是有效的(例如，包含足够的松弛部)以允许清洗流体供应系统160移动(例如，平移和/或摆动)而不抑制移动。在一些实例中，软管172具有在萃取器10内部形成弯曲轮廓的过剩长度，其中软管的一部分搁置在萃取器10的下壁表面上用于支撑，如图8A所示。图8B示出了用于软管172的示例性的旋转连接器配置，其中连接器包括提供第一旋转轴线的第一旋转连接件176和提供第二旋转轴线的第二旋转连接件178。然而，其他连接器布置也是可以的，本公开内容在这方面不受限制。

图9是萃取器10的一部分的俯视图，示出了用于使清洗系统160平移的示例性驱动系统。如图所示，一些实施例包括驱动机构260，以驱动清洗系统160的摆动。驱动机构可以包括电机270，以对驱动轴280旋转驱动。一个或多个转子290可以耦接至驱动轴，并且连接器300可以可枢转地耦接至转子和清洗系统框架。在所示的实施例中，驱动轴平行于物料行进方向“M”定向，而连接器垂直于物料行进方向定向。在这样的实施例中，驱动轴的旋转移动引起清洗系统框架相对于筛网横向摆动。电机和驱动轴可以驱动单个框架或多个框架(例如，四个)的移动。如图所示，当驱动多于一个清洗系统框架时，可以设置耦接杆310以耦接相邻的框架，并且连接器300可以耦接于耦接杆。在某些实施例中，电机被配置为以使驱动轴以每分钟旋转约半圈至约一圈的速度进行驱动。

在操作期间，输送机系统将物料层在筛网的上方从上萃取部的入口端顺时针通过通道移动至排出口。随着物料层远离入口导管并朝向排出口移动，该物料层与向下透过该物料层进行过滤并流过筛网的萃取流体反复接触。定期启动如本文所述的清洗系统以清洗筛网，以保持筛网的间隙或开口，从而促进通过筛网有效排放。

在一些实施例中，设置控制系统以定期启动清洗系统。控制系统可以包括与一个或多个流量控制阀进行信号通信的输入设备、存储器和处理器，所述一个或多个流量控制阀可操作地连接至流体供应系统、清洗流体进口和/或流体去除系统。在某些实施例中，控制系统被配置为通过打开和/或关闭一个或多个流量控制阀而诸如以顺序的方式定期启动清洗系统内的清洗系统单元子组。在一个实施例中，控制系统包括位于流体回收系统中的一个或多个传感器，所述传感器确定流体液位，并且控制系统基于来自传感器的流体液位读数启动清洗系统单元。在具有横向或摆动移动的清洗系统的实施例中，控制系统还可以与驱动机构的电机进行信号通信。

在一个实例中，在将物料移动通过萃取器(例如，沿着筛网150的顶面拖动)并且经由流体分配系统将萃取流体分配在物料上的同时，控制系统启动清洗系统以对筛网150的底面及其中的孔进行喷射。在另一个实例中，当萃取器中不存在用于处理的固体物料时，控制系统启动清洗系统对筛网150的底面及其中的孔进行喷射。在这些配置中，终止固体物料通过入口60(图1)的输送进入，并且将存在于萃取器10中的物料处理并通过出口70排出。在清空了萃取器的物料之后，控制系统启动清洗系统对筛网150的底面进行喷射。由于清洗系统在萃取器内部，可以在不打开萃取器并且不消耗大量处理停机时间的情况下进行筛网清洗。在任一应用中，在经由包含在清洗系统上的一个或多个喷嘴输送清洗流体时，控制系统可以控制清洗系统以同时移动(例如，横向平移，往复摇摆)。

已经描述了各种实例。这些和其他实例都落在所附权利要求的范围内。