Сатуратор для свеклосахарного производства Советский патент 1986 года по МПК C13D3/04 

Изобретение относится к сахарному производству, конкретно к устройствам для очистки жидких полуфабрикатов от несахаров,- и может быть использовано при очистке диффузионно- го сока и клеровки сахара-сырца в различных схемах очистки,

В сахарной промышленности известны , сатураторы системы Ногачевского, которые выполнены в виде цилиндри- ческого корпуса с внутренним стаканом, подача газа осуществляется че- рез барботер в нижнюю часть аппарата и через дополнительна барботер - во внутренний стакан.,

Недостатками таких аппаратов являются большая длительность процесса сатурации (20-30 мин), низкий коэффициент использования газа,.

Известны также сатураторь, снаб- женные внутренним стаканом,с прямо-точной, подачей сока и газа (типа Герке) и противоточной подачей сока и газа, а также аппараты с внешней циркуляционной трубой (типа Дора).

Длительность процесса сатургщии в таких-аппаратах также достаточно велика и составляет 15-20 мин, коэффициент использования сатурационно- го газа невысок.

Наиболее близким по техническому решению к предложенному является сатуратор для свеклосахарного производства, включающий вертикальную емкость, расположенный внутри нее стакан, размещенный снаружи емкости циркуляционйый трубопровод ,с насосо установленное за ним на трубопроводе устройство для смешивания сока и сатурационного газа, лопастной сепаратор газа, патрубки для ввода и отвода сока и газа.

Устройство для смешивания сока и

сатурационного газа представляе,т со- бой эжектор.

В известном сатураторе. нару1 з:ается равномерность распределения газа в соке, уменьшается поверхность раздела фаз между сахаросодержащим раст вором и газом ввиду невозможности получения равномерной мелкодисперсной пузырьковой смеси в устройстве для смешивания сока и газа - инжектора. Это снижает коэффициент исполь зования углекислого газа, эффект очистки и производительность сатуратора.

Целью изобретения является повышение эс хректа очистки, коэффициента использования углекислого газа и

.производительности сатуратора.

. Поставленная цель достигается тем, что в предложенном сатураторе, включающем вертикальную емкость, расположенный внутри нее стакан, размещенный снаружи емкости циркуляционный трубопровод с насосом, установленное за ним на трубопроводе устройство для смешивания сока и сатурационного газа, лопастной сепаратор газа, патрубки для ввода и отвода сока и газа, устройство для смешивания сока и сатурационного газа состоит из укрепленного в циркуляционном трубопроводе суперкави- тир тощего лопастного статического смесителя и размещенного за ним сверхзвукового сопла, отверстия для подвода сатурационного газа в циркуляционном трубопроводе расположены за задними кромками лопастей смесителя причем лопастной сепаратор газа установлен в верхней части стакана, а циркуляционный трубопровод подключен тангенциально к его нижней части.

На фиг,1 изображен сатуратор, продольный разрез на фиг.2 - суперка- витирующкй статический смеситель, разрез ;, на фиг.З - сверхзвуковое сопло, разрез; на фиг.4 сечение А-А на фиг.2; на фиг.5 - лопастной сепаратор газа, общий вид.

Сатуратор содержит вертикальную емкость 1 с расположенным внутри нее стаканом 2 и размещенным снаружи емкости циркуляционным трубопроводом 3 с касосом 4. За насосом 4 на трубопроводе 3 установлено устройство 5 для смешивания сока и сатурационного газа, которое состоит из укрепленного в циркуляционном трубопроводе 3 суперкавитирующего лопастного статического смесителя б и размещенного за й;ям сверхзвукового сопла 7. Супер- кавитирурощий лопастной статический смеситель 6 содержит неподвижно укрепленную в узкой цилиндрической части трубы типа Вентури 8 крьшьчатку 9 с лопастями 10 клиновидного профиля, имеющими острую переднюю кромку 11. Отверстия 12 для подвода сатурационного газа в циркуляционном трубопроводе 3 расположены за задними кромнами лопастей 10 суперкавитирующего статического смесителя 6.

В верхней части стакана 2 установлен лопастной сепаратор-13.Циркуляционный ,трубопровод 3 подключен тангенциально к нижней части стакана 2 и к верхней части вертикальной емкости 1 .

В циркуляционном трубопроводе 3 перед насосом 4 установлен патрубок 14 для подвода сока, а патрубок 15 для отвода сока и патрубки 16 и 17 дпя ввода и отвода сатурационного газа прикреплены к емкости 1 .

За суперкавитирующим статическим смесителем 6 на расстоянии 2-5 диаметров циркуляционной трубы на вход в стакан 2 установлено сверхзвуково сопло 7,

Сатуратор работает следующим образом.

Дефектованный сок через патрубок 14 поступает в циркуляционный трубопровод 3 и насосом 4 вместе с рециркулируемой массой сока подается в суперкавитирующий статический смеситель 6. В трубе типа Вентури 8 скорость сока увеличивается до 10- 12 м/с, и за лопастями 10 клиновидного профиля крыльчатки 9 с помощью передних острых кромок 11 образзтот- ся кавитационные суперкаверны, в которые через отверстия 12 подсасывается сатурационный газ, подаваемый через патрубок 16. Сатурационный газ попадает в нестационарную зону замыкания суперкаверны, находящуюся в диффузорной части трубы типа Вентури 8, и в этой зоне образуется множество мелких пузьфьков газа. Лопасти 10 крыльчатки 9 закручивают поток сока и в диффузорной части трубы Вентури 8 происходит интенсивное смешение сока и газа с образованием мелкодисперсной пузырьковой смеси. Размеры и количество пузырьков определяются режимом работы и конструктивными соотношениями суперкавитирующего статического смесителя 6, при этом длина суперкаверны может изменяться только в пределах диффузорной части трубы типа Вентури 8. Достаточную однородность мелкодисперсная пузырьковая смесь приобретает на расстоянии 2- 5 диаметров циркуляционного трубопровода 3 от диффузорной части трубы типа Вентури 8 в зависимости от

2276684

размера получаемых пузырьков.Затем полученная однородная мелкодисперс- . ная пузырьковая смесь в сверхзвуковом сопле 7 разгоняется до скорости 5 20-30 м/с, превышающей скорость

звука в такой среде, с образованием в критической части сопла 7 фронта ударных волн. При этом взаимодействие углекислого газа, входящего 10 в состав сатурационного газа, с известью дефекованного сока значительно ускоряется, так как чем меньше размеры образующихся за суперкавер- нами газовых пузырьков, тем больше J5 давление внутри пузырька за счет сил поверхностного натяжения и тем больше скорость растворения газа в жидкости. При проходе пузырьковой смеси через фронт ударной волны про- 20 исходит ускорение не только процессов растворения газа, но и процессов образования частиц СаСО и адсорбции на их поверхности несахаров.

Мелкодисперсная смесь жидкость - 25 газ - твердое после обработки в сверхзвуковом сопле 7 попадает по касательной в стакан 2, где за счет действия центробежных сил происходит движение частиц осадка от центра к периферии, а газа наоборот - к центру , что спосооствует дополнительному массообмену в системе жидкость - газ - твердое, при этом к моменту поступления смеси в лопастной сепаратор 13 отработанный газ собирается 35 на оси стакана, образуя воронку.Лопасти сепаратора 13 дополнительно закручивают жидкость в стакане 2 и емкости 1, при этом сок окончательно освобождается от газа и последний через патрубок 17 отвода газа выводится в атмосферу. За счет эр- лифтного эффекта ввиду разности плотности смеси внутри и снаружи стакана 2 в емкости 1 происходит до- 45 полнительная внутренняя вертикальная циркуляция смеси, причем скорост.ь опускного движения снаружи стакана 2 не превышает 0,1 м/с, что позволяет сформироваться осадку в агрега- 50 ты оптимальных для фильтрации размеров. Часть сока (с частицами осадка оптимальных размеров), равная объему дефекованного сока, поступающего в сатуратор, отводится через пат- 55 рубок 15, установленный в нижней части емкости 1, в контрольный ящик. При этом за счет вращательного дви- жения сока в емкости 1 наиболее

30

40

крупные частицы осадка собираются у стенок емкости 1 и попадают в нияшга часть, откуда периодически -выводятся через вентиль Ногачевского.

Основная масса сока с мелкими недостаточно сформировавшимися частицами направляется на внутреннюю рециркуляцию через стакан 2 н на наружную - через циркуляционный трубопровод 3 и насос 4. Вследствие многократного мелкодисперсного смешивания сока с газом, а также, кави- тационно-ударного воздействия на систему жидкость - газ - твердое происходит более интенсивное и равномерное наращивание частиц СаСОд, более полная адсорбция несахаров на их поверхности и более полное их осаждение.

Значительное ускорение массооб- менных процессов достигается в результате мелкодисперсного смешения

газа с жидкостью, кавитационно-удар- ного воздействия на систему газ - жидкость - твердое, увеличения от- носительных скоростей движения газ - жидкость и жидкость - твердое.

Значительное ускорение процессов осаждения достигается в результате опускного движения смеси снаружи стакана 2 на стадии формирования осадка оптимальных размеров.

Предварительные- испытания показали, что длительность процесса I сатурации в предлагаемом аппарате снижается до 1,5-2,5 мин, при утилизации углекислого газа до 97%, фильтрационный показатель осадка 2- 2,5 и эффект очистки 38-42%.

Применение изобретения позволит увеличить производительность сатураторов в 2,5-3 раза при высоких технологических показателях очищаемого сока.

в

фи.1

t tt (( f ( f f f . .x ...,---.....-...

J J j J j iy yf/ V ff fffjyyyn

сриеЛ

epuf.5

Составитель Г,. Лошкарева Редактор Л. Веселовская Техред Н.Бонкашо Корректор В. Синицкая

Заказ 2264/28Тираж 328 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул.Проектная,4