сатуратор для свеклосахарного производства

Формула изобретения

Сатуратор для свеклосахарного производства, включающий вертикально установленный и снабженный технологическими патрубками корпус, имеющий в сечении форму квадрата с коническим днищем, расположенное над ним газораспределительное устройство, установленное в верхней части корпуса устройство для подвода и распределения сахаросодержащего раствора, размещенную под ним в надсоковом пространстве решетку с возможностью вибрации и укрепленные над ней вертикальные перфорированные гофрированные пластины, образующие между собой суживающиеся и расширяющиеся по высоте каналы, отличающийся тем, что на внутренней поверхности стенок корпуса выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от уровня крепления решетки до устройства подвода и распределения сахаросодержащего раствора и служащие для турбулизации подаваемого сахаросодержащего раствора у стенок корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарной промышленности и предназначено для обработки сахарсодержащего раствора сатурационным газом.

Известен сатуратор для свеклосахарного производства (см. SU 1076448, МКИ С 13 Д 3/04, Бюл. 8, 1984), содержащий вертикальный цилиндрический корпус и размещенное в нем над днищем устройство для подачи сока и углекислого газа, имеющее две, расположенные одна над другой камеры со множеством трубок для сока и углекислого газа, при этом трубки для сока нижней камеры размещены между трубками для углекислого газа верхней камеры.

Недостатком данного сатуратора является низкий коэффициент использования углекислого газа, так как в корпусе аппарата цилиндрической формы наблюдается вращение сахарсодержащего раствора и проскок углекислого газа вдоль центральной оси, без равномерного распределения по всему сечению аппарата.

Ближайший сатуратор для свеклосахарного производства (см. SU 1490158, МКИ С 13 Д 3/04, Бюл. 24, 1989), включает вертикально установленный и снабженный технологическими патрубками корпус, имеющий в сечении форму квадрата с коническим днищем, расположенное над ним газораспределительное устройство, установленное в верхней части корпуса устройство для подвода и распределения сахарсодержащего раствора, размещенную под ним в надсоковом пространстве решетку с возможностью вибрации, а над ней вертикально укреплены перфорированные гофрированные пластины, образующие между собой суживающиеся и расширяющиеся по высоте каналы.

Недостатком указанного сатуратора является снижение использования углекислого газа в периферийных областях сечения квадратного корпуса аппарата, вследствие образования застойных зон, что ухудшает фильтрационно-седиментационные свойства сатурированного сахаросодержащего раствора.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении коэффициента использования углекислого газа и улучшении фильтрационно-седиментационных свойств сатурированного сахарсодержащего раствора. Технический результат достигается путем обеспечения равномерности перемешивания сока и сатурационного газа как по центру, так и на периферии корпуса сатуратора, особенно в застойных зонах, образующихся в местах соединения стенок квадратного корпуса сатуратора.

Изобретение поясняется чертежом. На фиг.1 схематично изображен вертикальный разрез сатуратора; и на фиг.2 - развертка внутренней поверхности корпуса сатуратора.

Сатуратор включает вертикальный корпус 7, имеющий в сечении форму квадрата, с коническим днищем 2, размещенное в его нижней части газораспределительное устройство 3, состоящее из труб 4, имеющих с обеих сторон газораспределительные патрубки 5, расположенные в шахматном порядке. В надсоковом пространстве корпуса укреплена решетка 6 с возможностью ее вибрации, состоящая из стальных полос 7, прикрепленных к стенке корпуса с помощью пружин 8, а над решеткой 6 укреплены вертикально перфорированные гофрированные пластины 9, образующие между собой суживающиеся и расширяющиеся по высоте каналы для контактирования раствора и газа. В верхней части сатуратора над перфорированными гофрированными пластинами 9 укреплено устройство для подвода и распределения сахарсодержащего раствора, содержащее трубы 10 и 11 и форсунки 12. Сепаратор 13 для отделения капель сахарсодержащего раствора от отработавшего сатурационного газа установлен перед его выходом из аппарата через патрубок 14, для отбора готового сахарсодержащего раствора предусмотрен контрольный ящик 15. Пластины 9 имеют отверстия 16. На внутренней поверхности корпуса 1, выполнены криволинейные канавки 17, продольно расположенные от уровня крепления решетки 6 до устройства подвода и распределения сахаросодержащего раствора, и служащие для турбулизации подаваемого сахаросодержащего раствора у стенок корпуса.

Сатуратор работает следующим образом.

Дефекованный сахарсодержащий раствор с высокой щелочностью поступает в корпус 1 через устройство для подвода и распределения сахарсодержащего раствора через трубы 10 и 11 и форсунки 12, равномерно разбрызгивается по всему сечению аппарата навстречу поднимающемуся отработанному сатурационному газу. Вблизи внутренней поверхности корпуса сатуратора сахаросодержащий раствор в виде пленки, перемещаясь по криволинейным канавкам 17 на пути от уровня устройства подвода и распределения сахарсодержащего раствора до крепления решетки 6, получает вихревое закручивание, что приводит к более интенсивному перемешиванию с отработанным сатурационным газом. При этом ряды криволинейных канавок 17 на внутренних поверхностях стенок квадратного корпуса сатуратора выполнены таким образом что, что выпуклости криволинейных канавок на одной стенке направлены, пртивополжно выпуклостям на другой, соседней стенке. Кроме этого частично отсатурированный сахарсодержащий раствор в виде мелких капель поступает в суживающиеся и расширяющиеся по высоте каналы, образованные вертикально укрепленными перфорированными гофрированными пластинами и, встречая на суженных участках повышенное сопротивление газа, сахарсодержащий раствор как бы "захлебывается", при этом он частично поднимается вверх, частично через отверстия 16 перетекает в соседние расширенные камеры каналов, фонтанируя и интенсивно перемешиваясь с газом. Из расширенных частей каналов сахарсодержащий раствор снова попадает в суженную часть каналов, и процесс повторяется многократно. В связи с этим скорость уходящего газа через эти отверстия также попеременно уменьшается и увеличивается, т.е. создается благоприятное условие тщательного перемешивания двух фаз за счет разных инерционных скоростей. Газожидкостная фаза при проходе через перфорированные гофрированные пластины 9, а также при движении вдоль криволинейных канавок 17 получает закручивание и перемешивание улучшается.

В результате многократного более интенсивного перемешивания в местах соединения стенок квадратного корпуса высокощелочного сахарсодержащего раствора и сатурационного газа и упорядоченного движения потоков как по объему корпуса 1, так и непосредственно по внутренней поверхности в зоне размещения криволинейных канавок 17, коэффициент использования углекислого газа увеличивается. В этом случае вследствие более интенсивного перемешивания газожидкостной фазы, обеспечивается образование однородных частиц осадка карбоната кальция СаСО₃, легко фильтруемых, позволяющих увеличить скорость фильтрации и осаждения.

Из каналов, образованных перфорированными гофрированными пластинками, сахарсодержащий раствор струями стекает на поверхность решетки 6, укрепленной с возможностью вибрации. В результате давления уходящего газа снизу вверх и массы падающих струй сверху стальные полосы подвижной решетки, подвешенной на пружинах 8, вибрируют, способствуя разбрызгиванию сока и более интенсивному контакту его с сатурационным газом по внутреннему объему корпуса 1. Вибрирование, за счет связи с решеткой 6, и колебание, обусловленное конструктивным выполнением, перфорированных гофрированных пластин 9 приводит к образованию стоячих волн, что сопутствует образованию застойных зон по внутренней поверхности корпуса 1, имеющих наибольшие размеры в местах соединения прямоугольных стенок сатуратора, где практически отсутствует перемешивание газожидкостной фазы. Выполнение же на внутренней поверхности корпуса 1 между устройством для подвода и распределения сахаросодержащего раствора и решеткой 6 криволинейных канавок 17 приводит к турбулизации пограничного слоя, обусловленной вихревой закруткой движущихся потоков сахарсодержащего раствора и сатурационного газа. В результате обеспечивается не только интенсификация контакта газожидкостной смеси, но и повышается эффективность тепломассообмена как за счет увеличения поверхности теплообмена, так и в связи с переходом движения потока по внутренней поверхности корпуса 1 из ламинарного в турбулентное (см., например, "Интенсификация процессов теплопередачи" с. 212-216. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. - М. 1977 - 343 с.).

Ниже решетки 6 в емкости поддерживается уровень сахарсодержащего раствора, где он сатурируется окончательно и затем выводится через контрольный ящик 15. Сатурационный газ подают в нижнюю часть корпуса 7 с двух сторон через устройство 3, откуда с помощью труб 4 и патрубков 5 он равномерно распределяется по сечению аппарата. Непрореагировавшие частицы Са(ОН)₂, поступающие вместе с осадком СаСО₃ в нижнюю часть емкости аппарата, непрерывно взмучиваются газом, выходящим из патрубков 5 и карбонизируются. Расположение патрубков 5 в шахматном порядке обеспечивает равномерное распределение диоксида углерода по сечению аппарата. Частично отработанный в нижней части аппарата сатурационный газ дополнительно истощается при переходе через решетку 6 и каналы, образованные перфорированными гофрированными пластинами 9. В верхней части аппарата отработанный газ, проходя через сепаратор 13, освобождается от капель сахарсодержащего раствора и выводится в атмосферу через патрубок 14.

Пластины решетки 6, находясь в постоянном колебательном движении, совместно с процессом турбулизации пограничного слоя на внутренней поверхности корпуса 7 дополнительно диспергируют струйки сахарсодержащего раствора, поступающего сверху, и существенно увеличивают скорость абсорбции СO₂. Так же этому способствует конструкция каналов переменного сечения, образованных перфорированными гофрированными пластинами, образующих многослойную барботажную площадь поверхности, и распыление высокощелочного сахарсодержащего раствора чрез форсунки устройства для распределения сахарсодержащего раствора через трубы 10 и II, перекрывающего все сечения аппарата.

Выполнение на внутренней поверхности корпуса криволинейных канавок, расположенных от уровня размещения устройства подвода и распределения сахаросодержащего раствора до уровня крепления решетки, обеспечивает вихревое закручивание движущихся потоков сахаросодержащего раствора и углекислого газа. При этом обеспечивается не только интенсифекация контакта газожидкостной смеси, увеличение коэффициента использования углекислого газа и улучшение фнльтрационно-седиментационных свойств сахаросодержащего раствора, но и интенсифицируется тепломассообмен как засчет увеличения поверхности теплообмена, так и засчет устранения застойных зон и создания на периферии сатуратора в пограничном слое вместо ламинарного турбулентного течения потоков.