сатуратор для сахаросодержащего раствора

Формула изобретения

Сатуратор для сахаросодержащего раствора, включающий вертикальный цилиндрический корпус с расширенной верхней частью и днищем, снабженный распределителями сатурационного газа, циклоном для отделения газа от раствора и патрубком отвода отсатурированного раствора, установленную снаружи корпуса вертикальную цилиндрическую обечайку с днищем и крышкой, сообщенную переливным трубопроводом с циклоном, и установленный на крышке обечайки жидкостно-газовый инжектор для предварительного сатурирования сахаросодержащего раствора, отличающийся тем, что обечайка снабжена системой управления пульсациями давления внутри нее, содержащей датчик давления и связанный с ним электроконтактный манометр, при этом на переливном трубопроводе установлен клапан с исполнительным механизмом, подключенным к манометру для его релейного включения и выключения.

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 (RU 2125094, 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 невысокий 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 мелкодисперсного кристаллического карбоната кальция; недостаточный коэффициент использования диоксида углерода сатурационного газа; сложность конструкции.

Ближайшим аналогом предложенного сатуратора является сатуратор, включающий вертикальный цилиндрический корпус с расширенной верхней частью и днищем, снабженный распределителями сатурационного газа, циклоном для отделения газа от раствора и патрубком отвода отсатурированного раствора, установленную снаружи корпуса вертикальную цилиндрическую обечайку с днищем и крышкой, сообщенную переливным трубопроводом с циклоном, и установленный на крышке обечайки жидкостно-газовый инжектор для предварительного сатурирования сахаросодержащего раствора (RU 2196829, С 13 D 3/04, 20.01.2003).

Недостатками известного сатуратора являются недостаточно высокие эффект очистки и коэффициент использования сатурационного газа в процессе предварительного сатурирования сахаросодержащего раствора.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффекта очистки сахаросодержащего раствора и увеличении коэффициента использования диоксида углерода сатурационного газа.

Этот результат достигается тем, что в сатураторе для сахаросодержащего раствора, включающем вертикальный цилиндрический корпус с расширенной верхней частью и днищем, снабженный распределителями сатурационного газа, циклоном для отделения газа от раствора и патрубком отвода отсатурированного раствора, установленную снаружи корпуса вертикальную цилиндрическую обечайку с днищем и крышкой, сообщенную переливным трубопроводом с циклоном, и установленный на крышке обечайки жидкостно-газовый инжектор для предварительного сатурирования сахаросодержащего раствора, обечайка снабжена системой управления пульсациями давления внутри нее, содержащей датчик давления и связанный с ним электроконтактный манометр, при этом на переливном трубопроводе установлен клапан с исполнительным механизмом, подключенным к манометру для его релейного включения и выключения.

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 отсатурированного раствора 8 в контрольный ящик 9, подвода сатурационного газа 10 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 для подачи смеси дефекованного и рециркулирующего растворов 17 и камеру смешения 18. Инжектор снабжен патрубками подвода сатурационного газа 19 и дефекованного раствора 20, соединенным трубопроводом с насосом 21. Верхняя часть обечайки 13 соединена переливным трубопроводом 22 с циклоном 3. На переливном трубопроводе 22 установлен клапан 23 с исполнительным механизмом 24. Кроме того, вертикальная цилиндрическая обечайка 13 снабжена системой автоматического управления пульсациями давления внутри ее полости и содержащей датчик давления 25, и связанный с ним электроконтактный манометр 26 для релейного включения и выключения исполнительного механизма 24 клапана 23 на переливном трубопроводе 22. Контрольный ящик 9 рециркуляционным трубопроводом отсатурированного раствора 27 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 17 с 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 (СаСО ₃). 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. Жидкостно-газовый поток, содержащий образовавшиеся кристаллы СаСО ₃, поднимается вверх. Мелко диспергированные пузырьки сатурационного газа барботируют через поднимающийся предсатурированный раствор, при этом происходит дальнейшее наращивание кристаллов СаСО ₃. Затем жидкостно-газовый поток по переливному трубопроводу 22 подается в циклон 3. На переливном трубопроводе 22 установлен клапан 23 с исполнительным механизмом 24 для создания режима пульсаций давления. Давление в переливном трубопроводе 22 перед клапаном 23 измеряется датчиком 25, выходной сигнал которого подается на электроконтактный манометр 26, и в зависимости от величины давления подается воздействующий сигнал для релейного включения или выключения исполнительного механизма 24 клапана 23. Принудительные колебания давления позволяют уменьшить пенение обрабатываемого раствора, так как при падении давления внутри полости обечайки 13 происходит разрыв пузырьков из-за превышающего в них внутреннего давления. Также возрастает интенсивность перемешивания раствора на межфазной границе «жидкость-газ» за счет цикличного деформирования газовых пузырьков, возрастает коэффициент массопередачи, и увеличивается коэффициент использования диоксида углерода сатурационного газа. Наложение пульсаций препятствует образованию геля, которое может наблюдаться при агрегации частиц карбоната кальция. При этом несахара, особенно высокомолекулярные соединения, достаточно эффективно удаляются, и повышается эффект очистки сахаросодержащего раствора. Предотвращение с помощью пульсаций гелеобразования способствует также поддержанию извести в свободном состоянии, которая максимально вступает в реакцию с диоксидом углерода с образованием карбоната кальция, что сопровождается наиболее полной адсорбцией несахаров, и увеличением коэффициента использования диоксида углерода сатурационного газа. В циклоне 3 отработанный сатурационный газ отделяется от раствора и отводится в верхнюю расширенную часть сатуратора, а затем в атмосферу. Раствор стекает вниз на распределительный зонт 4 и равномерно распределяется по сечению сатуратора. 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 27 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;

- увеличить коэффициент использования диоксида углерода сатурационного газа.