сатуратор для сахаросодержащего раствора

Формула изобретения

Сатуратор для сахаросодержащего раствора, включающий вертикальный цилиндрический корпус с днищем, снабженный патрубками отвода отсатурированного раствора и отработанного газа, коллектор подачи свежего сатурационного газа, жидкостно-газовый инжектор для диспергирования сатурационного газа в сахаросодержащем растворе и рециркуляционный трубопровод отсатурированного раствора, отличающийся тем, что он снабжен установленной снаружи корпуса вертикальной цилиндрической обечайкой с днищем и крышкой для предварительного сатурирования сахаросодержащего раствора, при этом жидкостно-газовый инжектор установлен на крышке указанной обечайки таким образом, что его камера смешения расположена по ее оси, причем внутри цилиндрического корпуса расположены распределители сатурационного газа, а над ними установлен циклон, подключенный к верхней части цилиндрической обечайки и служащий для отделения газа от раствора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к массообменным аппаратам в системе газ-жидкость и может быть использовано в сахарной промышленности для обработки сахаросодержащего раствора, например дефекованного сока или дефекованной клеровки сахара-сырца сатурационным газом.

Известен сатуратор [авт. св. СССР 591510, кл. С 13 D 3/04, 1978], включающий вертикальный цилиндрический корпус с днищем, расположенный внутри корпуса стакан, к нижнему торцу которого прикреплен конус, установленный большим основанием на днище корпуса с образованием внутренней и наружной секций сатурации, барботеры сатурационного газа, струйный насос для подвода дефекованного раствора и организации его рециркуляции, патрубки для отвода отсатурированного раствора и отработанного газа и контрольный ящик.

Недостатками известного сатуратора являются неравномерность распределения сатурационного газа в объеме обрабатываемого раствора и неэффективное диспергирование сатурационного газа барботерами. Чрезмерная продолжительность процесса и большой диаметр пузырьков сатурационного газа приводят к образованию крупнозернистого кристаллического осадка с относительно низким эффектом адсорбционной очистки. Рециркуляция раствора, осуществляемая струйным насосом, приводит к смешиванию растворов разной степени обработки и снижению эффекта очистки.

Ближайшим аналогом предложенному сатуратору является сатуратор [патент РФ 2125094, кл. С 13 D 3/04, 1999], включающий вертикальный цилиндрический корпус с днищем, снабженный патрубками отвода отсатурированного раствора и отработанного газа, коллектор подачи свежего сатурационного газа, жидкостно-газовый инжектор для диспергирования сатурационного газа в сахаросодержащем растворе и рециркуляционный трубопровод отсатурированного раствора.

Недостатками известного сатуратора являются относительно низкий эффект очистки вследствие разрушения коллоидных комплексов при подаче рециркулирующего раствора через сопло инжектора с большой скоростью и неравномерного распределения сатурационного газа в обрабатываемом растворе; низкие седиментационные и фильтрационные свойства сатурационного осадка вследствие образования его структуры в виде чрезвычайно мелкодисперсного кристаллического карбоната кальция; недостаточный коэффициент использования диоксида углерода сатурационного газа; сложность конструкции.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффекта очистки сахаросодержащего раствора, улучшении фильтрационных и седиментационных свойств сатурационного осадка и увеличении коэффициента использования диоксида углерода сатурационного газа.

Этот результат достигается тем, что в сатураторе для сахаросодержащего раствора, включающем вертикальный цилиндрический корпус с днищем, снабженный патрубками отвода отсатурированного раствора и отработанного газа, коллектор подачи свежего сатурационного газа, жидкостно-газовый инжектор для диспергирования сатурационного газа в сахаросодержащем растворе и рециркуляционный трубопровод отсатурированного раствора, он снабжен установленной снаружи корпуса вертикальной цилиндрической обечайкой с днищем и крышкой для предварительного сатурирования сахаросодержащего раствора, при этом жидкостно-газовый инжектор установлен на крышке указанной обечайки таким образом, что его камера смешения расположена по ее оси, причем внутри цилиндрического корпуса расположены распределители сатурационного газа, а над ними установлен циклон, подключенный к верхней части цилиндрической обечайки и служащий для отделения газа от раствора.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображен продольный разрез сатуратора для сахаросодержащего раствора.

Сатуратор для обработки сахаросодержащего раствора, например дефекованного сока или дефекованной клеровки сахара-сырца, сатурационным газом включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с расширенной верхней частью и днищем 2, внутри которого в пространстве над раствором смонтирован циклон 3 с открытой верхней частью. Непосредственно под циклоном установлен распределительный зонт 4. Внутри цилиндрического корпуса сатуратора соосно корпусу расположены на нескольких ярусах распределители сатурационного газа, выполненные в виде попеременно чередующихся сплошных 5 и кольцевых 6 тарелок, имеющих отбортовку вниз. К кромкам бортов прикреплены диспергирующие элементы 7 из эластичного материала в виде ленты с вырезами зубчатого профиля. Кольцевые тарелки 6 по внешней кромке соединены с корпусом сатуратора. Диаметр отбортовки кольцевой тарелки меньше диаметра отбортовки сплошной тарелки. В нижней части корпуса сатуратора имеются патрубки отвода 8 отсатурированного раствора в контрольный ящик 9, подвода 10 сатурационного газа из кольцевого коллектора 11 и удаления осадка 12.

Сатуратор снабжен установленной снаружи корпуса вертикальной цилиндрической обечайкой 13 с днищем 14 и крышкой 15. На крышке 15 установлен жидкостно-газовый инжектор, включающий приемную камеру 16, рабочее сопло 17 для подачи смеси дефекованного и рециркулирующего растворов и камеру смешения 18. Инжектор снабжен патрубком 19 подвода сатурационного газа и патрубком 20 дефекованного раствора, соединенным трубопроводом с насосом 21. Верхняя часть обечайки 13 соединена трубопроводом 22 с циклоном 3, а контрольный ящик 9 рециркуляционным трубопроводом отсатурированного раствора 23 соединен с насосом 21.

Сатуратор работает следующим образом. Дефекованный раствор насосом 21 под избыточным давлением подается в патрубок 20 жидкостно-газового инжектора и поступает далее в рабочее сопло 17. В патрубок 19 подается часть расчетного количества сатурационного газа (40-60%). Газ поступает в приемную камеру инжектора 16 и смешивается в камере смешения 18 с дефекованным раствором, например соком или клеровкой, выходящим из рабочего сопла 17с большой скоростью. В результате интенсивного перемешивания дефекованного раствора с сатурационным газом и образования пенной структуры газожидкостного потока достигается чрезвычайно высокий коэффициент массопередачи. При этом происходит интенсивное и равномерное образование мелких кристаллов карбоната кальция (СаСО₃). В результате высокоразвитой поверхности кристаллов карбоната кальция несахара более полно адсорбируются на их поверхности. При выходе из камеры смешения 18 газ равномерно распределяется по сечению вертикальной цилиндрической обечайки 13. Трехфазный поток (раствор-газ-кристаллы СаСО₃) поднимается вверх. Мелко диспергированные пузырьки сатурационного газа барботируют через поднимающийся дефекованный раствор, при этом происходит наращивание кристаллов СаСО₃. Затем трехфазный поток по трубопроводу 22 подается в циклон 3, где происходит отделение газовой фазы. Раствор стекает вниз на распределительный зонт 4 и равномерно распределяется по сечению сатуратора. Отработанный сатурационный газ удаляется через открытую верхнюю часть циклона в атмосферу. Оставшееся количество сатурационного газа из кольцевого коллектора 11 по патрубкам 10 подается под нижнюю распределительную тарелку 6 и выходит из под нее через зубчатые вырезы диспергирующих элементов 7. Сатурационный газ барботирует через слой дефекованного раствора и поступает под вышерасположенную распределительную тарелку 5. Таким образом, газ последовательно проходит все распределительные тарелки и на каждой из них диспергируется элементами 7. Отсатурированный раствор через патрубок 8 по трубопроводу поступает в контрольный ящик 9, откуда частично по трубопроводу 23 подается в насос 21 на рециркуляцию, а частично отбирается на дальнейшее производство.

Использование предлагаемого сатуратора дает возможность по сравнению с прототипом:

- повысить эффект очистки в результате лучшей адсорбции несахаров дефекованного сока или клеровки сахара-сырца;

- получить кристаллический осадок СаСО₃, обеспечивающий хорошие фильтрационные и седиментационные свойства отсатурированного сока или клеровки сахара-сырца;

- увеличить коэффициент использования диоксида углерода сатурационного газа;

- упростить конструкцию сатуратора.