установка для сатурации сахарсодержащего раствора

Формула изобретения

Установка для сатурации сахарсодержащего раствора, включающая соединенные между собой трубопроводом цилиндрические емкости, первая из которых снабжена газораспределителем, установленным на крышке емкости, а вторая емкость - патрубком отвода отсатурированного сахарсодержащего раствора, газораспределителем и расположенной в ней цилиндрической обечайкой, отличающаяся тем, что газораспределитель первой емкости представляет собой жидкостно-газовый инжектор, сопло которого подключено трубопроводом к насосу подачи дефекованного сахарсодержащего раствора, при этом во второй емкости в пространстве над жидкостью установлены форсунки, сообщенные трубопроводом с верхней частью первой емкости, причем газораспределитель второй емкости состоит из газожидкостных инжекторов, расположенных в нижней части цилиндрической обечайки горизонтально по касательной к ее стенке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарной промышленности.

Известна установка для сатурации сахарсодержащего раствора, включающая соединенные между собой трубопроводом цилиндрические емкости с днищами, одна из которых снабжена патрубком подвода сахарсодержащего раствора в ее нижнюю часть и размещенным над днищем газораспределителем, а другая емкость - патрубком отвода отсатурированного раствора и также расположенным газораспределителем.

Трубопровод, соединяющий емкости, снабжен конусообразным раструбом, расположенным по оси внутри емкости с патрубком подвода сахарсодержащего раствора. Выпускная часть трубопровода в емкости с патрубком отвода отсатурированного раствора расположена соосно с ней и снабжена гидрозатвором (RU 2113489, 20.06.1998).

Недостаток этой установки заключается в невысоком коэффициенте утилизации диоксида углерода из сатурационного газа в результате низкой степени его диспергирования и неравномерном распределении газа по сечению емкости, при этом не обеспечивается эффективная адсорбционная очистка сока вследствие образования крупных кристаллов карбоната кальция.

Ближайшим аналогом предложенной установки является установка для сатурации сахарсодержащего раствора, включающая соединенные между собой трубопроводом цилиндрические емкости, первая из которых снабжена газораспределителем, установленным на крышке емкости, а вторая емкость - патрубком отвода отсатурированного сахарсодержащего раствора, газораспределителем и расположенной в ней цилиндрической обечайкой, при этом газораспределители выполнены в виде газожидкостных инжекторов, в газовых соплах которых внутри или внутри и снаружи соосно размещены паровые сопла.

(RU 2217502, 27.11.2003).

Недостатком этой установки для сатурации сахарсодержащего раствора является невысокое парциальное давление СО₂ в сатурационном газе в первой емкости и, соответственно относительно низкая степень его поглощения. Во второй емкости, в которой протекает барботажная сатурация и отработавший сатурационный газ отводится в атмосферу без рециркуляции, не достигается достаточно высокий коэффициент утилизации диоксида углерода.

Технический результат изобретения заключается в повышении коэффициента утилизации диоксида углерода из сатурационного газа и эффекта очистки сахарсодержащего раствора.

Этот результат достигается тем, что в предложенной установке, включающей соединенные между собой трубопроводом цилиндрические емкости, первая из которых снабжена газораспределителем, установленным на крышке емкости, а вторая емкость - патрубком отвода отсатурированного сахарсодержащего раствора, газораспределителем и расположенной в ней цилиндрической обечайкой, газораспределитель первой емкости представляет собой жидкостно-газовый инжектор, сопло которого подключено трубопроводом к насосу подачи дефекованного сахарсодержащего раствора, при этом во второй емкости в пространстве над жидкостью установлены форсунки, сообщенные трубопроводом с верхней частью первой емкости, причем газораспределитель второй емкости состоит из газожидкостных инжекторов, расположенных в нижней части цилиндрической обечайки горизонтально по касательной к ее стенке.

Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг.1 схематично изображена установка для сатурации сахарсодержащего раствора в вертикальном разрезе; на фиг.2 - разрез по АА фиг.1.

Установка для сатурации сахарсодержащего раствора включает вертикальные цилиндрические емкости 1 и 2 с конусными днищами. На крышке емкости 1 соосно последней установлен газораспределитель, представляющий собой жидкостно-газовый инжектор, включающий жидкостное сопло 3, приемную камеру 4 и камеру смешения 5. Инжектор снабжен патрубками подвода сатурационного газа 6 и дефекованного сахарсодержащего раствора 7. Сопло 3 и через патрубок 7 инжектора подключено трубопроводом 8 к насосу 9 подачи дефекованного сахарсодержащего раствора. Внутри емкости 2 в пространстве над жидкостью расположены форсунки 10, равномерно распределенные по сечению. Форсунки сообщены трубопроводом 11 с верхней частью емкости 1. Ниже уровня раствора в емкости 2 соосно с ней установлена цилиндрическая обечайка 12, в которой размещен газораспределитель, состоящий из нескольких газожидкостных инжекторов 13, расположенных в нижней части цилиндрической обечайки горизонтально по касательной к ее стенке. Газовые сопла инжекторов 13 соединены с коллектором 14. Патрубок 15 отвода отсатурированного сахарсодержащего раствора соединен переливной трубой 16 с контрольным ящиком 17. Газожидкостные инжекторы 13 состоят из газовых сопел 18 и камер смешения 19, при этом приемные камеры отсутствуют и раствор эжектируется непосредственно из обечайки 12. В верхней части емкости 2 расположена труба 20 для отвода отработанного сатурационного газа.

Установка для сатурации сахарсодержащего раствора работает следующим образом.

Дефекованный сахарсодержащий раствор насосом 9 под избыточным давлением подается в сопло 3 жидкостно-газового инжектора, установленного на крышке вертикальной емкости 1. В приемную камеру 4 жидкостно-газового инжектора поступает часть от общего расхода сатурационного газа под давлением 0,05-0,06 МПа. Раствор выходит из сопла с большой скоростью, увлекает (эжектирует) сатурационный газ и интенсивно перемешивается с ним в камере смешения 5. Трехфазный поток (жидкость - газ - твердая фаза CA(OH) ₂ и СаСО₃, имеющий пенную структуру, поступает в нижнюю часть емкости 1, равномерно распределяется по ее сечению и поднимается вверх. В емкости 1 поддерживается избыточное давление до 0,1 МПа. Из емкости 1 частично отсатурированный раствор по трубопроводу 11 поступает в форсунки 10. За счет повышенного давления трехфазной среды, поступающей в форсунки, раствор распыляется, а отработанный сатурационный газ отделяется и удаляется из аппарата через трубу 20.

Распыленный форсунками 10 сахарсодержащий раствор равномерно распределяется по сечению емкости 2, движется вниз навстречу поднимающемуся сатурационному газу и поступает в барботажную часть. Остальная часть сатурационного газа подается в нижнюю часть цилиндрической обечайки 12 через газораспределитель 13, состоящий из газожидкостных инжекторов, расположенных в нижней части цилиндрической обечайки горизонтально по касательной к ее стенке. Сатурационный газ, выходящий из сопел 18 с большой скоростью, эжектирует частично отсатурированный раствор непосредственно из обечайки 12, перемешивается с ним в камерах смешения 19 и эффективно диспергируется. Трехфазный поток приобретает вращательное движение и поднимается вверх в цилиндрической обечайке. Сатурируемый раствор переливается через верхний край обечайки и опускается вниз по кольцевому зазору между цилиндрической обечайкой 12 и стенкой емкости 2. Сатурационный газ отделяется от раствора, поднимается вверх противотоком движущемуся вниз распыленному раствору и удаляется из емкости 2 через трубу 20.

Часть отсатурированного сахарсодержащего раствора из емкости 2 удаляется через переливную трубу 16 на дальнейшую переработку, а часть его рециркулируется в цилиндрическую обечайку 12.

В результате подачи насосом дефекованного сахарсодержащего раствора в жидкостно-газовый инжектор в первой емкости 1 поддерживается избыточное давление до 0,1 МПа и, соответственно повышаются парциальное давление СО₂ в сатурационном газе и движущая сила процесса абсорбции. Длина участка распада струи жидкости уменьшается при увеличении перепада давления. В результате трехфазный поток приобретает пенную структуру в камере смешения. При наличии развитой поверхности массопередачи и высокой скорости трехфазного потока достигается большая скорость массопередачи при высокой начальной щелочности раствора, что обеспечивает образование мелких кристаллов СаСО₂ и высокую степень утилизации СО ₂ из сатурационного газа. Суммарная площадь диспергированного раствора обеспечивает эффективную абсорбцию СО ₃ из отработанного сатурационного газа, что повышает коэффициент его утилизации.

Использование газожидкостных инжекторов 13 в емкости 2 позволяет в обечайке 12 обеспечить наличие вращающегося пенного трехфазного потока с высокоразвитой поверхностью массопередачи и равномерным распределением сатурационного газа по сечению цилиндрической обечайки и соответственно высокий коэффициент утилизации СО ₂.