установка для получения сухого продукта

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО ПРОДУКТА, содержащая многокорпусный вакуумный испаритель с замыкающим роторно-пленочным аппаратом, сушильную камеру с патрубком отвода теплоносителя, устройства для нагрева и подачи теплоносителя в сушильную камеру, трубопровод подвода исходного продукта и соединительные трубопроводы, отличающаяся тем, что с целью снижения тепловых потерь и уменьшения габаритов конструкции, установка снабжена жидкостно-газовым инжектором, активное сопло которого соединено с трубопроводом подвода исходного продукта, пассивное сопло - с патрубком отвода теплоносителя из сушильной камеры, а корпус инжектора - с входом вакуумного испарителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для получения сухих продуктов из растворов малых концентраций и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известна установка для получения сухого продукта [1], содержащая многокорпусный вакуумный выпарной аппарат и сушильную камеру с устройством для отделения продукта от теплоносителя и устройством для нагрева последнего. Сушильная камера снабжена устройством для распределения и преобразования теплоносителя в пар. При работе этой установки 80% и более влаги из вещества удаляется в выпарном аппарате, а остальная влага - в сушильной камере с использованием водяного пара в качестве теплоносителя. При этом часть от циркулирующего потока теплоносителя, численно равная количеству пара, выделяющемуся из высушиваемого в сушильной камере продукта, отводится вышеупомянутым устройством для преобразования теплоносителя в пар и направляется в рубашки выпарного аппарата в качестве греющего пара.

Эта установка имеет следующие недостатки. Применение водяного пара в качестве теплоносителя в сушильной камере вынуждает иметь повышенную температуру при выходе теплоносителя из сушильной камеры, что может быть нежелательным для термолабильных продуктов. Снижение этой температуры путем вакуумирования сушильной камеры приводит к снижению плотности пара и, как следствие, к ухудшению эффективности процесса и также к удорожанию оборудования. Применение водяного пара в качестве теплоносителя в сушильной камере в сочетании с применением устройства для преобразования теплоносителя в пар приводит к тому, что пуск и остановка процесса становятся сложными и растянутыми во времени.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка для получения сухого молока фирмы "LUWA", [2], принятая за прототип. Установка содержит многокорпусный вакуумный испаритель с роторно-пленочным аппаратом в качестве последнего корпуса по ходу концентрируемого продукта, сушильную камеру с устройствами для нагрева и подачи теплоносителя и системой очистки отработанного теплоносителя. Роторно-пленочный аппарат позволяет получать на выходе из испарителя высококонцентрированный, а в некоторых случаях и сухой продукт. Отработанный теплоноситель после прохода системы очистки от твердых частиц продукта, унесенных из сушильной камеры, выпускается в атмосферу, имея при этом температуру, значительно превышающую температуру окружающей среды, что приводит к тепловым потерям.

К недостаткам данной установки следует отнести также тот факт, что сушильная камера и многокорпусный вакуумный испаритель представлены как отдельные, автономно действующие блоки, что приводит к увеличению числа узлов установки и металлоемкости оборудования.

Целью изобретения является снижение тепловых потерь при эксплуатации установки и уменьшение габаритов и металлоемкости конструкции.

Цель достигается тем, что предлагаемая установка оснащена жидкостно-газовым инжектором, активное сопло которого соединено с трубопроводом подвода исходного продукта, пассивное сопло - с патрубком отвода использованного теплоносителя из сушильной камеры, а корпус инжектора соединен с входом вакуумного испарителя. Оснащение установки инжектором позволяет совместить в одном узле процессы очистки отработанного газа от частиц целевого продукта и теплообмена между отработанными газами и исходным раствором и избавляет от необходимости использования устройств для соответствующих функций, а также устройства для разгрузки систем очистки. В результате интенсивного контакта отработанного теплоносителя и исходного раствора в инжекторе одновременно происходит подогрев исходного раствора за счет снижения температуры отработанного теплоносителя и вылавливание частиц высушиваемого продукта, унесенного вместе с теплоносителем из сушильной камеры, исходным раствором.

На чертеже представлена установка для получения сухого продукта.

Установка содержит многокорпусный вакуумный испаритель, включающий в себя корпуса для начальной стадии концентрирования 1 и роторно-пленочный аппарат 2, оснащенный устройством для его разгрузки 3. В состав установки входят также сушильная камера 4 с устройством для подачи в нее продукта 5, патрубком отвода использованного теплоносителя 6, устройством для выгрузки сухого продукта из сушильной камеры 7. С патрубком отвода использованного теплоносителя соединено пассивное сопло 18 жидкостно-газового инжектора 8. Жидкостно-газовый инжектор 8 оснащен активным соплом 9, представляющим из себя форсунку низкого давления и соединенным с трубопроводом подачи исходного продукта 19 и камерой смешения 10. Корпус инжектора 8 связан с корпусами испарителя 1 соединительным трубопроводом 14, служащим для подачи продукта из инжектора в испаритель. Система подачи горячего воздуха в сушильную камеру оснащена абсорбером 11, вентилятором 12 и электрокалорифером 13. Установка оснащена жидкостными насосами 15 для перекачивания концентрируемого продукта, вакуум-насосом 16 для создания вакуума в испарителе и конденсатором 17 для конденсации части вторичных паров, образующихся при концентрации продукта в испарителе. Количество корпусов для начальной стадии концентрирования в вакуумном испарителе определяется исходя из экономической целесообразности для требуемой производительности конкретной установки.

Установка работает следующим образом.

Исходный продукт под давлением 3 ата подается в активное сопло инжектора 9. После прохождения сопла 9 продукт поступает в распыленном виде в камеру смешения 10, инжектируя туда же отработанный теплоноситель из сушильной камеры 4 через патрубок 6. В результате совместного прохождения исходной жидкости и отработанного теплоносителя через камеру смешения первая подогревается и растворяет в себе частицы продукта, унесенные из сушильной камеры 4. Осевшая на дне инжектора 8 исходная жидкость поступает далее в корпуса вакуумного испарителя для начальной стадии концентрирования 1 самотеком или при помощи насоса-дозатора (не показан). После предварительной концентрации жидкость поступает в роторно-пленочный аппарат 2, где концентрация жидкости доводится до предельной, после чего концентрированный продукт через устройство для разгрузки роторного аппарата 3 и устройство для подачи продукта 5 поступает в сушильную камеру 4. Если продукт не обладает высокой адгезией, то возможно получение сухого продукта уже в роторно-пленочном аппарате с последующей досушкой его в сушильной камере. В этом случае устройства для разгрузки роторного аппарата 3 и для подачи продукта в сушильную камеру 5 должны быть иного типа, чем те, которые применяются при получении концентрата в роторном аппарате. Обрабатываемый продукт подается в сушильную камеру 4. Туда же поступает сухой и горячий теплоноситель (воздух или инертный газ). В процессе сушки из высушиваемого продукта отгоняются остатки растворителя (обычно - воды) за счет остывания теплоносителя. Высушенный продукт удаляется из сушильной камеры через устройство для выгрузки сухого продукта 7. Отработанный теплоноситель удаляется из сушильной камеры через патрубок 6, имея при этом температуру, превышающую температуру окружающей среды, а концентрация растворителя в теплоносителе далека от насыщения. Из патрубка 6 теплоноситель поступает в инжектор 8, где он остывает и насыщается растворителем за счет подогрева исходного продукта и частичного испарения из последнего растворителя. Там же теплоноситель очищается от твердых частиц высушиваемого продукта, унесенных из сушильной камеры. Из инжектора 8 теплоноситель поступает в абсорбер 11. Далее сухой теплоноситель вентилятором 12 подается в электрокалорифер 13, где нагревается до нужной температуры, и далее направляется в сушильную камеру. Таким образом, теплоноситель циркулирует по контуру: сушильная камера 4, патрубок 6, инжектор 8, абсорбер 11, вентилятор 12, калорифер 13, сушильная камера 4. Иногда, при небольших производительностях установки и использовании воздуха в качестве теплоносителя в сушильной камере, может быть экономически более выгодно отказаться от абсорбера и замкнутого контура циркуляции теплоносителя. Роторно-пленочный аппарат обогревается за счет подачи сетевого греющего пара в рубашку. Если отгоняемый растворитель - вода, то целесообразно использовать вторичный пар для обогрева предыдущих корпусов испарителя (такой вариант показан на схеме). Вторичный пар из первого по ходу продукта корпуса испарителя направляется в конденсатор 17. Вакуум в корпусах испарителя поддерживается вакуум-насосом.

Применение предлагаемой установки позволяет уменьшить габариты и металлоемкость по сравнению с известными типами установок за счет совмещения в одном устройстве (инжекторе) процессов теплообмена между исходным раствором и отработанным теплоносителем из сушильной камеры и очистки отработанного теплоносителя от частиц высушиваемого продукта, что избавляет от необходимости использования специальных теплообменника и системы очистки теплоносителя от частиц высушиваемого продукта с устройством для ее разгрузки. Условия работы установки для получения сухого продукта были изучены на опытной установке применительно к модельным водным растворам нитрата натрия и гидрохинона "Б". Исследования показали, что применение жидкостно-газового инжектора способствует снижению температуры проходящих через него отработанных газов из сушильной камеры на 30-50^о при удовлетворительном качестве очистки отработанного теплоносителя. Соответствующее указанному перепаду температур тепло утилизируется на подогрев исходного продукта и частичное испарение из него воды. Это приводит к увеличению используемого перепада температур теплоносителя сушильной камеры на 25-35%, что обуславливает экономию тепловой энергии в целом по установке на 3-8% в зависимости от конкретного режима. Указанные нововведения, таким образом, дополнительно взаимосвязывают работу вакуумного испарителя и сушильной камеры, объединяя их тепловые схемы и линии транспортировки продукта и теплоносителя, и эффективны лишь при работе всех узлов предлагаемой установки.