установка для сатурации сахаросодержащего раствора

Формула изобретения

Установка для сатурации сахаросодержащего раствора, включающая соединенные между собой трубопроводом цилиндрические емкости с днищами, одна из которых снабжена патрубком подвода сахаросодержащего раствора и газораспределителем, а другая емкость - патрубком отвода сахаросодержащего раствора и газораспределителем, отличающаяся тем, что газораспределители выполнены в виде газожидкостных инжекторов, установленных на крышке первой и внутри второй емкости соосно, и в газовых соплах инжекторов внутри или внутри и снаружи соосно размещены паровые сопла, при этом во второй емкости установлен в верхней части разделитель газожидкостной смеси циклонного типа, соединенный трубопроводами с приемной камерой ее инжектора и с верхней частью первой емкости, причем во второй емкости расположена с возможностью перемещения по вертикали цилиндрическая обечайка для создания циркуляции сахаросодержащего раствора внутри нее.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарному производству, а именно к устройствам для очистки сахаросодержащих растворов от несахаров, и может быть использовано при очистке диффузионного сока и клеровки сахара-сырца в различных технологических схемах очистки.

В сахарной промышленности известен сатуратор для сахаросодержащего раствора (А. с. 1150269, кл. С 13 D 3/04, опубл. 15.04.85 г. Бюл. 14), включающий цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженный патрубками для подвода дефекованного сока и сатурационного газа и отвода отсатурированного сока и отработанного газа, систему рециркуляции сока, инжектор, установленный под камерой смешения инжектора сепаратор газа и отбойник, при этом в сопле инжектора установлены под углом 10-15 градусов к вертикальной оси ребра для завихрения сока, а трубопровод для подвода сатурационного газа подключен под углом 35-50 градусов к оси инжектора.

Недостатком сатуратора для сахаросодержащего раствора является подача рециркулирующего раствора насосом в сопло инжектора. В результате большой скорости раствора на выходе из сопла комплексы "кристаллы СаСО₃ - высокомолекулярные соединения (ВМС) - вещества коллоидной дисперсности (ВКД)" разрушаются, что значительно снижает эффективность очистки.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является установка для сатурации сахаросодержащего раствора (Пат. 2113489, МПК⁶ С 13 D 3/04, опубл. 20.06.98 г. Бюл. 17), включающая соединенные между собой трубопроводом цилиндрические емкости с днищами, одна из которых снабжена патрубком подвода сахаросодержащего раствора, размещенным над днищем газораспределителем, и переливной короб. Трубопровод, соединяющий цилиндрические емкости, снабжен конусообразным раструбом, установленным по оси внутри емкости с патрубком подвода сахаросодержащего раствора. Верхняя кромка раструба расположена на уровне перелива раствора. Выпускная часть трубопровода в емкости с патрубком отвода отсатурированного раствора расположена соосно емкости и снабжена гидрозатвором.

Недостатками установки для сатурации сахаросодержащего раствора являются низкий коэффициент утилизации диоксида углерода из сатурационного газа вследствие недостаточно развитой поверхности массопередачи, обусловленной низким уровнем диспергирования и неравномерным распределением газа по сечению емкости; относительно низкая эффективность очистки в результате образования крупных кристаллов СаСО₃ и большие габаритные размеры установки.

Техническим результатом изобретения является достижение максимального эффекта очистки сахаросодержащего раствора, повышение коэффициента утилизации СО₂ из сатурационного раствора и уменьшение габаритных размеров установки.

Этот результат достигается тем, что в установке для сатурации сахаросодержащего раствора, включающей соединенные между собой трубопроводом цилиндрические емкости с днищами, одна из которых снабжена патрубком подвода сахаросодержащего раствора и газораспределителем, а другая емкость - патрубком отвода сахаросодержащего раствора и газораспределителем, газораспределители выполнены в виде газожидкостных инжекторов, установленных на крышке первой и внутри второй емкости соосно, и в газовых соплах инжекторов внутри или внутри и снаружи соосно размещены паровые сопла, при этом во второй емкости установлен в верхней части разделитель газожидкостной смеси циклонного типа, соединенный трубопроводами с приемной камерой ее инжектора и с верхней частью первой емкости, причем во второй емкости расположена с возможностью перемещения по вертикали цилиндрическая обечайка для создания циркуляции сахаросодержащего раствора внутри нее.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема установки для сатурации сахаросодержащего раствора в вертикальном разрезе; на фиг. 2 и 3 - варианты технического решения узла 1 на фиг.1.

Установка для сатурации сахаросодержащего раствора включает вертикальные цилиндрические емкости 1 и 2 с конусными днищами 3 и 4. На крышке 5 емкости 1 и внутри емкости 2 в нижней ее части соосно емкостям установлены газораспределители, выполненные в виде газожидкосных инжекторов 6 и 7. Инжектор 6 (фиг.2) включает приемную камеру для сахаросодержащего раствора 8, газовое сопло 9, центральное паровое сопло 10, расположенное соосно внутри газового сопла 9 или центральное (фиг.3) паровое сопло 10 и внешнее кольцевое паровое сопло 11, выполненное коаксиально газовому соплу 9, и камеру смешения 12. Инжектор 7 конструктивно аналогичен инжектору 6. Верхняя часть емкости 1 трубопроводом 13 соединена с разделителем циклонного типа 14, установленным внутри верхней расширенной части емкости 2. Нижняя часть 15 разделителя 14 является напорным резервуаром сахаросодержащего раствора и трубопроводом 16 соединена с приемной камерой инжектора 7, установленного во второй емкости на 1...3 метра ниже разделителя 14. Внутри второй емкости 2 коаксиально камере смешения 12 инжектора 7 расположена цилиндрическая обечайка 17, выполненная с возможностью перемещения по вертикали. Контрольный ящик 19 соединен трубопроводом 18 с нижней частью емкости 2.

Установка работает следующим образом. Сахаросодержащий раствор (дефекованные сок или клеровка сахара-сырца) подается в приемную камеру 8 газожидкостного инжектора 6, установленного на крышке 5 емкости 1. Сатурационный газ из турбогазодувок под давлением 0,05...0,056 МПа поступает в газовые сопла 9 инжекторов 6 и 7. В центральное 10 и внешнее кольцевое 11 паровые сопла инжекторов подается насыщенный пар. Пар и сатурационный газ с большой скоростью выходят соответственно из сопел 10, 11 и 9, смешиваются и инжектируют сахаросодержащий раствор, поступающий через приемную камеру 8. Двухфазная смесь поступает в камеру смешения 12. При выходе из камеры смешения сатурационный газ равномерно распределяется по сечению емкости 1. По трубопроводу 13 смесь раствора и обедненного сатурационного газа поступает в разделитель циклонного типа 14. Газ выбрасывается в атмосферу, а жидкость стекает в напорный резервуар 15 и далее по трубопроводу 16 поступает в приемную камеру 8 инжектора 7. Двухфазная среда из камеры смешения поступает внутрь цилиндрической обечайки 17 и поднимается вверх. Обедненный сатурационный газ отделяется и удаляется из емкости 2. Сахаросодержащий раствор переливается через верхний край обечайки 17 и опускается вниз. Таким образом, цилиндрическая обечайка работает как эрлифт и обеспечивает циркуляцию сахаросодержащего раствора внутри нижней части емкости. Часть отсатурированного сахаросодержащего раствора по трубопроводу 18 подается в контрольный ящик 19 и удаляется из установки, а часть поступает внутрь цилиндрической обечайки 17 и поднимается вверх, то есть рециркулирует. При этом количество рециркулирующего раствора зависит от взаимного расположения по высоте камеры смешения 12 инжектора 7 и цилиндрической обечайки 17, что регулируется изменением положения обечайки по высоте. Осадок удаляется по патрубку из нижней части конусных днищ 3 и 4 емкостей 1 и 2.

В результате интенсивного перемешивания сахаросодержащего раствора с сатурационным газом и пенной структуры газожидкостного потока в камерах смешения инжекторов достигается высокий коэффициент массопередачи. При конденсации пара из газопаровой смеси увеличивается коэффициент диффузии и, соответственно, количество перенесенного вместе с паром СО₂. В результате увеличивается скорость массопередачи и достигается значительно большая утилизация сатурационного газа. Это обеспечивает высокую дисперсность кристаллов СаСО₃ и их адсорбционную способность. Мелкокристаллический осадок имеет большую площадь поверхности с положительным зарядом, больше удерживает отрицательно заряженных частиц коллоидной дисперсности.

Сатурация во втором инжекторе 7 и рециркуляция раствора в цилиндрической обечайке 17 обеспечивают рост кристаллов в прямотоке в сильнощелочной среде, в результате чего высокомолекулярные соединения (ВМС) и вещества коллоидной дисперсности (ВКД) частично заключаются внутри частиц осадка, частично удерживаются на их поверхности. Таким образом, созданы оптимальные условия для повышения эффекта очистки при высоких фильтрационных и седиментационных свойствах отсатурированного раствора.

Подача пара через сопло с большой скоростью увеличивает кинетическую энергию сатурационного газа и позволяет использовать его в качестве рабочей среды. Высокий коэффициент массопередачи обеспечивает малый объем реакционной зоны, соответственно, уменьшение габаритных размеров установки.

При подаче пара через кольцевое сопло, расположенное коаксиально газовому, жидкая и газовая фазы разделяются кольцевой струей пара. Турбулизация двухфазного потока и разделение сахаросодержащего раствора и сатурационного газа на выходе из сопел значительно уменьшают образование осадка на рабочих поверхностях.