сатуратор для сахарсодержащего раствора

Формула изобретения

Сатуратор для сахарсодержащего раствора, содержащий цилиндрический корпус с технологическими патрубками отвода отработанного сатурационного газа и отсатурированного раствора, укрепленную в корпусе конусообразную перегородку, снабженную сливным патрубком и разделяющую корпус на верхнюю камеру для предварительного сатурирования и нижнюю камеру для дозревания сатурационного осадка, сообщенную с верхней камерой при помощи трубопровода и струйного насоса для предварительного смешивания дефекованного раствора с отработанным газом, и размещенное над днищем корпуса устройство подвода сатурационного газа, отличающийся тем, что в верхней камере установлен барботер для подачи в нее предварительно смешанного дефекованного раствора с отработанным газом, подключенный к струйному насосу, при этом она снабжена системой регулирования давления газа в наджидкостном пространстве, состоящей из регулирующего органа с исполнительным механизмом, смонтированного на патрубке отвода отработанного сатурационного газа, датчика давления сатурационного газа и соединенного с ним и исполнительным механизмом регулятора, и системой регулирования подачи раствора в нижнюю камеру, состоящей из регулирующего органа с исполнительным механизмом, смонтированного на сливном патрубке, датчика уровня раствора в верхней камере, и соединенного с ним и исполнительным механизмом регулятора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано для обработки дефекованного сахарсодержащего раствора сатурационным газом, содержащим диоксид углерода.

Известен сатуратор [SU №590338 А, С 13 D 3/04, 09.02.1978], включающий вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте конусообразной перегородкой на две отдельные секции, причем перегородка снабжена патрубком для отвода раствора и конусными патрубками для прохода газа из нижерасположенной секции.

Недостатками известного сатуратора являются неравномерность распределения отработанного сатурационного газа конусными патрубками в верхней секции сатуратора и слабое перемешивание обрабатываемого раствора вследствие недостаточного эжектирующего эффекта раствора сатурационным газом. Это приводит к низкой утилизации диоксида углерода и образованию крупнозернистого кристаллического осадка с относительно низким эффектом адсорбционной очистки.

Ближайшим аналогом предложенного сатуратора является сатуратор для сахарсодержащего раствора [SU №1465460, С 13 D 3/04, 15.03.1989], содержащий цилиндрический корпус с технологическими патрубками отвода отработанного сатурационного газа и отсатурированного раствора, укрепленную в корпусе конусообразную перегородку, снабженную сливным патрубком и разделяющую корпус на верхнюю камеру для предварительного сатурирования и нижнюю камеру для дозревания сатурационного осадка, сообщенную с верхней камерой при помощи трубопровода и струйного насоса для предварительного смешивания дефекованного раствора с отработанным газом, и размещенное над днищем корпуса устройство подвода сатурационного газа.

Недостатками известного сатуратора являются неполная утилизация диоксида углерода сатурационного газа вследствие быстрого сепарирования жидкостно-газовой смеси после струйного насоса при тангенциальном поступлении ее в верхнюю камеру; недостаточный эффект адсорбционной очистки; низкие седиментационные и фильтрационные свойства сатурационного осадка; унос воды и потери теплоты с водяным паром, образующимся при нагреве поступающего в горячий раствор сатурационного газа и удаляемым с отработанным газом через открытую верхнюю камеру.

Технический результат изобретения заключается в повышении степени использования диоксида углерода сатурационного газа; улучшении эффекта адсорбционной очистки сахарсодержащего раствора; улучшении фильтрационных и седиментационных свойств сатурационного осадка.

Этот результат достигается тем, что в сатураторе для сахарсодержащего раствора, содержащем цилиндрический корпус с технологическими патрубками отвода отработанного сатурационного газа и отсатурированного раствора, укрепленную в корпусе конусообразную перегородку, снабженную сливным патрубком и разделяющую корпус на верхнюю камеру для предварительного сатурирования и нижнюю камеру для дозревания сатурационного осадка, сообщенную с верхней камерой при помощи трубопровода и струйного насоса для предварительного смешивания дефекованного раствора с отработанным газом, и размещенное над днищем корпуса устройство подвода сатурационного газа, в верхней камере установлен барботер для подачи в нее предварительно смешанного дефекованного раствора с отработанным газом, подключенный к струйному насосу. При этом она снабжена системой регулирования давления газа в наджидкостном пространстве, состоящей из регулирующего органа с исполнительным механизмом, смонтированного на патрубке отвода отработанного сатурационного газа, датчика давления сатурационного газа и соединенного с ним и исполнительным механизмом регулятора, и системой регулирования подачи раствора в нижнюю камеру, состоящей из регулирующего органа с исполнительным механизмом, смонтированного на сливном патрубке, датчика уровня раствора в верхней камере, и соединенным с ним и исполнительным механизмом регулятором.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез сатуратора для сахарсодержащего раствора.

Сатуратор для обработки сахарсодержащего раствора, например дефекованного сока или дефекованной клеровки сахара-сырца, сатурационным газом включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2 и контрольным ящиком 3 для отбора отсатурированного раствора. Внутренняя верхняя часть аппарата отделена от нижней конусообразной перегородкой 4 со сливным патрубком 5 для слива предварительно отсатурированного раствора, образуя верхнюю камеру 6 для предварительного сатурирования дефекованного раствора отработанным сатурационным газом и нижнюю камеру 7 для дозревания сатурационного осадка. Нижняя камера сообщена с верхней при помощи трубопровода 8 и струйного насоса 9 для предварительного смешивания дефекованного раствора, подводимого через патрубок 10, с отработанным сатурационным газом. Трубопровод 11 от струйного насоса присоединен к барботеру 12, расположенному над нижней частью конусообразной перегородки 4 под слоем раствора.

Верхняя камера имеет систему автоматического регулирования подачи раствора в нижнюю камеру, включающую датчик уровня раствора 13, соединенный с регулятором 14 и исполнительным механизмом 15 регулирующего органа, смонтированного на патрубке 5 для слива предварительно отсатурированного раствора. Верхняя камера снабжена также системой автоматического регулирования давления газа в наджидкостном пространстве, включающей датчик давления отработанного сатурационного газа 16, соединенный с регулятором 17 и исполнительным механизмом 18 регулирующего органа, смонтированного на технологическом патрубке отвода 19 отработанного сатурационного газа в атмосферу.

В нижней камере размещены распределительная тарелка 20 и барботер 21 для подвода свежего сатурационного газа из кольцевого коллектора 22, подаваемого в него через патрубок 23. В нижней части корпуса сатуратора имеются технологические патрубки отвода 24 отсатурированного раствора и удаления осадка 25.

Сатуратор работает следующим образом.

Дефекованный раствор подают под избыточным давлением в струйный насос 9 через патрубок 10. В струйном насосе раствор приобретает большую скорость, кинетическая энергия раствора возрастает, а потенциальная уменьшается. При этом давление снижается и становится меньше атмосферного, то есть в трубопроводе 8 возникает разрежение. Вследствие разрежения отработанный сатурационный газ из нижней камеры 7 отсасывается и поступает в струйный насос 9, где происходит предварительное смешивание потока дефекованного раствора с засасываемым отработанным сатурационным газом. В результате образования пенной структуры газожидкостного потока достигается высокий коэффициент массопередачи. Эффект использования диоксида углерода из отработанного сатурационного газа усиливается за счет интенсификации процесса абсорбции, осуществляемого в верхней камере при избыточном давлении. Избыточное давление поддерживается с одной стороны на выходе струйного насоса, поскольку газожидкостный поток по трубопроводу 11 подается в барботер 12, находящийся под слоем раствора, создающего гидростатическое давление. Гидростатическое давление поддерживается системой автоматического регулирования подачи раствора в нижнюю камеру. Сигнал уровня раствора в верхней камере 6, измеренный датчиком уровня 13, поступает на регулятор 14, воздействующий на слив предварительно отсатурированного раствора посредством исполнительного механизма 15. С другой стороны избыточное давление обеспечивается системой автоматического регулирования давления газа в наджидкостном пространстве верхней камеры 6. Давление стабилизируют путем измерения его датчиком 16, выходной сигнал которого подается на регулятор 17, воздействующий на отвод отработанного сатурационного газа через патрубок 19 посредством исполнительного механизма 18.

В верхней камере за счет избыточного давления по газовой фазе достигается интенсификация процесса абсорбции диоксида углерода, во-первых, собственно в струйном насосе, работающем с противодавлением, и, во-вторых, при барботировании пузырьков диоксида углерода через слой раствора. При этом происходит интенсивное и равномерное образование мелких кристаллов карбоната кальция (СаСО₃), обладающих высокой адсорбционной способностью. В результате высокоразвитой поверхности кристаллов карбоната кальция несахара более полно адсорбируются на их поверхности.

Использованный сатурационный газ удаляется в атмосферу через патрубок 19, а раствор с центрами осадка СаСО₃ собирается в нижней части камеры 6, где происходит стабилизация частичек карбоната кальция. Из камеры 6 предварительно отсатурированный раствор поступает через патрубок 5 на распределительную тарелку 20 и далее заполняет нижнюю камеру 7. Поступающий в нижнюю камеру (барботажная часть сатуратора) раствор энергично контактирует с барботирующими ему навстречу пузырьками свежего сатурационного газа. При этом завершается процесс сатурирования - происходит дальнейший рост кристаллов СаСО₃ и щелочность отсатурированного раствора доводится до заданной конечной величины.

Свежий сатурационный газ на основную обработку раствора поступает в аппарат через патрубок 23, кольцевой коллектор 22 и распределяется по сечению аппарата барботером 21. Отсатурированный раствор через патрубок 24 поступает в контрольный ящик 3, а образующийся осадок удаляют через патрубок 25.

Таким образом, в сатураторе происходит последовательное - трехступенчатое - снижение щелочности до оптимальной сатурируемого дефекованного раствора по потоку “струйный насос - верхняя камера - нижняя камера”. При этом карбонат кальция формируется в условиях постепенного снижения щелочности, что дает возможность более полно адсорбировать вещества, проявляющие максимальную способность к адсорбции при различном значении рН.

Конструкция сатуратора позволяет повысить степень использования диоксида углерода до 90-95% за счет абсорбции СO₂ из уже отработанного сатурационного газа в верхней камере при избыточном давлении. При этом абсорбируемый из сатурационного газа диоксид углерода используется для образования в дефекованном растворе уже на входе в аппарат центров осадка СаСО₃. Обеспечение необходимого количества центров осадка СаСО₃ может быть достигнуто за счет регулирования расхода раствора на сатуратор. Наличие центров осадка СаСО₃ в растворе ускоряет кристаллизацию образующегося при сатурации карбоната кальция, что препятствует образованию золя, а затем и геля СаСО₃ и обеспечивает получение растворов с хорошими фильтрационно-седиментационными свойствами.