Сатуратор для сахаросодержащих растворов Советский патент 1988 года по МПК C13D3/04 

19

ел

2i

25

ярусно размещен ряд дисков 9 со щелями, установленными с возможностью возвратно-поступательного движения по вертикали, барботер 12 для подачи газа в наружную секцию, патрубок 19 для подвода газа во внутреннюю секцию и устройство Для создания пульсаций газожидкостной смеси внутри емкости, содержащее пульсационную камеру 5, подключенную к стакану 3, дополнительную трубчатую емкость 13 для

образования в соке углекальциевого :сахарата,снабженную в нижней части газораспределителем 18 и патрубком 16 для подвода сока, а в верхней части - коническим раструбом 14 и сборником сока 15, подключенным к стакану 3 основной емкости, при этом отношение высоты трубчатой емкости 13 :от газораспределителя 18 до коничес- iKoro раструба 14 к ее диаметру d составляет 8-10, 1 ил.

Изобретение относится к сахарному производству и может быть использовано для адсорбционной очистки сахаросодержащих растворов. Целью изобретения является повьшение доброкачественности очищенного раствора пу- путем повышения коэффициента утилизации диоксида углерода. Сатуратор включает вертикальную цилиндрическую емкость 1, установленный внутри нее стакан 3 с образованием внутренней и наружной секций, внутри которого по

1 . .

Изобретение относится к сахарному производству и может быть использовано для адсорбционной очистки сахаро- содержащих растворов,

Цель изобретения - повьшение доброкачественности очищенного раствора путем повьшения коэффициента утилизации диоксида углерода.

На чертеже изображен сатуратор, продольный разрез.

Сатуратор содержит вертикальную цилиндрическую расширенную в, верхней части емкость 1 с коническим днищем 2. Внутри емкости 1 установлен стакан 3, открытый по верхнему торце. К нижнему торцу стакана 3 через конический раструб 4 подключена пульса- ционная камера 5 устройства для создания пульсаций газожидкостной смеси внутри емкости с трубопроводом 6 для пульсирующей подачи воздуха. При этом емкость 1 сатуратора разделе;на на две секции сатурации - внутреннюю 7 и наружную 8. Внутри стакана 3 по- ярусно размещен ряд дисков 9 со щелями, которые образованы отогнутыми на- клонно к поверхности каждого диска 9 в разные стороны и параллельно друг другу отбортовками 10. Причем наклон отбортовок 10 j:pcefl HHx дисков 9 имеет противоположное направление. Диски со щелями установлены с возможностью воз вратно-поступательного движения по вертикали за счет того, что между дисками 9 по высоте стакана 3 вмо н- тированы пружинные элементы 11,

5

0

5

5

. 5

В нижней части наружной секции 8 установлен кольцевой барботер 12.для подачи диоксида углерода.

Сатуратор снабжен дополнительной трубчатой емкостью 13 для образования в соке углекальциевого сахарата, к верхнему торцу которой прикреплен конический раструб .14, расположенньй в сборнике 15 сока, подключенным к стакану основной емкости 3. Нижняя часть дополнительной трубчатой емкости 13 содержит патрубки 16 и 17 для подвода раствора и газа. Над патрубками 1.6 и 17 расположен газораспределитель 18 со щелями. При этом отношение высоты Н трубчатой емкости от газораспределителя 18 до конического раструба 14 к ее диаметру состав ляет 8-10, В нижнюю часть сборника 15 сока вмонтирован трубопровод для сообщения е внутренней секцией 7 сатуратора. Подвод диоксида углерода во внутреннюю секцию 7 осуществляется посредством патрубка 19, расположенного в указанном трубопроводе. В расширенной части емкости 1 сатуратора и верхней части сборника 15 сока размещены отражательные зонты 20,

В нижней части наружной секции 8 вмонтирован патрубок 21 для сообщения с контрольным ящиком 22, Сатуратор снабжен патрубками 23-25 для периоди- ческого и окончательного спуска сока.

Сатуратор работает следующим образом.

Сахаросодержащий раствор поступает по патрубку 16 в нижнюю часть дополнительной трубчатой емкости 13 (I и начало II этапов сатурации) и в прямотоке с газом подымается вверх по трубчатой емкости, переливается через края конического раструба 14 и попадает в сборник 15 сока с наклонным днищем. Отсюда через трубопровод раствор (со щелочностью фильтра 0,18-0,21% СаО) поступает во внут реннюю секцию 7 сатуратора (II, научало III этапов сатурации), подымается па стакану 3 внутренней секции 7 в прямотоке с газом и со щелочностью фильтрованного раствора 0,13-0,17% СаО переливается в наружную секцию 8 Здесь раствор сатурируется до оптимальных значений рН и щелочности (завершение III этапа сатурации) и через патрубок 21 и контрольньш ящик 22 выходит из аппарата. Диоксид углерода подводится в трубчатую емкость

13через патрубок 17, во внутреннюю секцию 7 и наружную 8 соответственно при помощи патрубка 19 и кольцевого барботера 12.

Диоксид углерода при входе в нижнюю часть трубчатой емкости 13 интенсивно поглощается высокощелочным раствором. Диск 9 способствует допол- нительному дроблению газа на мелкие пузырьки и равномерному распределению их по сечению дополнительной трубчатой емкости 13. Благодаря соот- нощению высоты этой емкости 13 к диаметру от 8 до 10 смесь раствора и газа быстро поднимается вверх, исключая образование накипи на диске 9. Кроме того, такое соотношение позволяет обеспечить плавное снижение щелочности нефильтрованного сока по высоте трубчатой емкости 13, что весьма существенно, так как в противном случае характер отложения накипи будет иным. В коническом раструбе

14скорость потока смеси значительно снижается. Здесь на внутренней поверхности конического раструба 14 при течении потока смеси с малыми скоростями происходит интенсивное отложение накипи.

Сохранив, таким образом, зоны высокой щелочности и обеспечив плавное ее снижение по высоте колонны, .достигаются условия, при которых максимально используется адсорбционная способность твердой фазы и наиболь- ,щее отложение ее на внутренней поверхности конического раструба.

д J5 20

25

зо .г

35

40

50

5

Газ, поступающий в нижнюю часть трубопровода через патрубок 19 способствует быстрой подаче вязкого раствора в нижнюю часть стакана 3. Образ о- вавшаяся смесь раствора и газа проходит через щели диска 9 с наклонными отбортовками 10 и движется под углом к горизонтали. На каждом последующем диске 9 поток смеси попеременно меняет направление движения (по часовой стрелке и против).

Таким образом, на каждом диске 9 происходит дробление газа на мелкие пузыри и равномерное распределение их по сечению внутренней секции 7, способствуя интенсивному поглощению газа вязким раствором. Диски 9 препятствуют также продольному перемещению раствора, в результате чего происходит плавное снижение щелочности нефильтрованного раствора по высоте внутренней секции 7 без смешийания порций раствора различной степени об работки, что способствует повьщгению доброкачественности очищенного сока.

Пульсации раствора вызываются колебаниями давления воздуха в трубопроводе 6 и пульсационной камере 5. При повьшении давления воздуха уровень раствора в пульсационной камере 5 снижается, а смесь раствора и газа во внутренней секции 7 стакана 3 перемещается вверх с ускорением. При снижении давления воздуха в трубопроводе 6 раствор поднимается в пульскамере 5 из-за разности гидростатических давлений смеси раствора и газа во внутренней секции 7 и раствора в этой ка мере,

Подключение пульсационной камеры к стакану чере.з конический раструб 4.позволяет максимально использовать энергию пульсационного импульса, повышает эффективность применения дисков 9.

Кроме того, диски 9 благодаря вмонтированным между ними по высоте стакана 3 пружинным элементам совершают колебательные движения по вертикали. Происходит это следующим образом. Под действием скоростного напора потока смеси раствора и диски 9 сдвигаются по вертикали вверх, iрастягивая пружинные элементы. Затем усилия, возникающие при растяжении пружинных элементов, возвращают дис-i ки 9 в исходное положение. Этот процесс многократно повторяется при раб те сатуратора.

Таким образом, колебательные движения дисков 9 по вертикали способствуют дополнительному дроблению пузырей газа и более полному поглощени вязким раствором-диоксида углерода.

Использованный газ и образующийся пар подымаются в верхнюю часть сатуратора, где посредством отражательны зонтов 20 происходит отделение увлекаемых газов капель раствора,

Толщина отложений на внутренней поверхности аппаратов в процессе сатурации изменяется в зависимости от щелочности раствора следующим образом: резкое .увеличение до максимальной величины и начало уменьшения (I этап сатурации), монотонное уменьшение (II этап сатурации) на участках поверхности, где проходит III этап сатурации толщина отложений незначительна.

Конструктивное выполнение дополнительной трубчатой емк.ости для обра- зования в соке углекальциевых саха- ратов позволяет обеспечить ее работу в режиме, близком к полному вытеснению, и тем самым соблюдению зависимости между изменением толщины отложений и щелочности. Последнее обеспечивает работу дисков внутренней секции в условиях образования незначительных отложений и максимальное использование энергии пульсационных воздействий на втором этапе сатурации.

Благодаря такому конструктивному выполнению в дополнительной трубчатой емкости создаются определенные гидродинамические условия: повышенная скорость потока смеси раствора и газа на прямом вертикальном отрезке емкости и минимальная в коническом раструбе.

Повьщгенная скорость потока смеси организуется большим соотношением высоты дополнительной трубчатой емкости к ее диаметру (8-10) и является необходимым условием плавного снижения щелочности по высоте (режим близкий к полному вытеснению), предотвращение отложений на газораспределителе (диске), расположенном в нижней части дополнительной трубчатой емкости и на дисках во второй емкости сатуратора.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Минимальная скорость потока смеси в расширенной конусообразной части колонны (коническом раструбе) достигается путем увеличения ее сечения и является необходимым условием для максимального отложения осадка на ее внутренней поверхности.

Сохранив, таким образом, зоны высокой щелочности и обеспечив плавное ее снижение по высоте трубчатой емкости, достигаются условия, при которых максимально используется адсорбционная способность твердой фазы на I этапе сатурации и наибольшее отложение ее на внутренней поверхности конического раструба трубчатой емкости, что позволяет исключить увеличение гидравлического сопротивления во внутренней секции и обеспечить производительность сатуратора на заданном уровне.

Кроме того, использование колонныi позволяет разгрузить внутреннюю секцию сатуратора по газу, снизить ще- лочность раствора до 0,18-0,21% СаО (максимальная вязкость системы) и наиболее полно использовать потенциальные возможности пульсаций по увеличению доброкачественности раствора и коэффициента использования диоксида углерода..

Сатуратор позволяет повысить средний коэффициент утилизации диоксида углерода на 15-18% при повышении доброкачественности очищенного сахаросо- держащего раствора в среднем на 0,8 ед. и увеличении эффективности очистки на 5- 10%.

Формула из об ре тения

Сатуратор для сахаросодержащих растворов, включающий вертикальную цилиндрическую емкость с технологическими патрубками, установленньй внутри нее стакан с образованием внутренней и наружной секции, внутри которого поярусно размещен ряд дисков с щелями, барботер для подачи газа в наружную секцию, патрубок для подвода газа во внутреннюю секцию и устройство для создания пульсаций газожидкостной смеси внутри емкости, содержащее пульсационную камеру, о т- личающийся тем, что, с целью повьш1ения доброкачественности очищенного раствора путем повышения коэффициента утилизации диоксида уг713772968

лерода, сатуратор снабжен дополнитель-при этом отношение высоты трубчатой

ной трубчатой емкостью для образова- емкости от газораспределителя до кония в соке углекальциевого сахарата,нического раструба к ее диаметру сосснабженной в нижней части газорас-тавляет 8-10, причем пульсационная

пределителем и патрубком для подводакамера подключена к стакану, а диски

сока, а .в верхней части - концчёскимсо щелями внутри последнего установраструбоМ и сборником - сока, пoдкJИo-.лены с возможностью возвратно-постученным к стакану основной емкости,пательного движения по вертикали.