Способ подготовки конденсата соковых паров для экстракции сахара из свекловичной стружки Советский патент 1992 года по МПК C13D1/08 

(Л

С

Область применения: в сахарной промышленности, а именно при экстракции сахара из свекловичной стружки. Сущность изобретения: для повышения степени деаммонизации конденсата, в качестве кавитатора используют суперкавитирую- щую крыльчатку с частотой вращения 25- , при этом процесс ведут при числе кавитации 2-4 для образования в потоке конденсата геликоидальных суперкаверн, генерирующих пузырьки размером 10-50 мкм, причем кратность рециркуляции потока составляет 7-12. 2 табл.

Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности к подготовке аммиачного конденсата сокового пара для использования его в качестве питательной воды для процесса экстракции сахара.

Известен способ подготовки конденсатов путем деаммонизации их в су перка вити- рующем реакторе, при этом аммиачный конденсат многократно прокачивают через СК-реактор с несколькими ступенями кавита- торов до образования на выходе газожидкостной смеси, из которой при прохождении вакуумированного десорбера удаляются газовые пузырьки, содержащие аммиак, в результате чего и происходит деаммонизация конденсата.

Недостатком этого способа является невысокая степень деаммонизации конденсата из-за трудностей создания двухфазной пузырьковой смеси с оптимальными начальными размерами пузырьков.

Целью изобретения является повышение степени деаммонизации конденсатов соковых паров.

Указанная цель достигается тем, что в качестве кавитатора, создающего поля ка- витационных пузырьков, используют супер- кавитирующую крыльчатку с частотой ее вращения 25-50 , при этом процесс ведут при числе кавитации 2-4 для образования в потоке конденсата геликоидальных суперкаверн, генерирующих пузырьки размером 10-50 мкм, причем кратность рециркуляции потока составляет 7-12.

Способ осуществляют следующим образом.

Аммиачный конденсат при подается тангенциально снизу в деаммонизатор. При наполнении его до уровня слива включают двигатель, вращающий суперкавити- рующую крыльчатку с частотой 25-50 с,1 при этом образуется обширная кавитационная зона из геликоидальных пульсирующих суX00

GO О

еяеягаа

перкаверн и кавитационных микропузырьков. При числах кавитации, равных 2-4, количество кавитационных пузырьков в 1 см3 объема жидкости составляет 5 10-5 10 при их размерах 10-50 мкм. Оптимальная кратность рециркуляции потока составляет 7-12.

Такой режим ведения процесса позволяет увеличить степень деаммонизации конденсата. Аммиак из конденсата диффундирует в кавитационные пузырьки и увеличивает в них давление, благодаря чему пузырьки выносятся восходящим циркуляционным потоком на свободную поверхность со скоростью, превышающей 10 м/с, где и охлопываются. Время диффузии аммиака в пузырьки и всплытия их на поверхность находится в пределах 0,05 с, что препятствует проникновению в пузырьки паров воды. Отбор аммиака производят со свободной поверхности и существующую вакуумную систему сахарного завода, а де- аммонизированный конденсат на уровне слива подается в диффузионные аппараты.

П р и м е р 1. Конденсат соковых паров подают в зону вращения с частотой 33,3 с крыльчатки, при этом в потоке число кавитации равно 3,5 и создают за счет пульсации геликоидальных суперкаверн изотропное поле кавитационных пузырьков с размерами 15-25 мкм (табл. 1). При этом режиме кратность рециркуляции, обеспечиваемая насосным эффектом крыльчатки за счет вариации ее скорости и изменения геометрических параметров (в частности шага), составит 7 циклов.

Остаточное содержание аммиака в конденсате составит 15 мг/л, удельные затраты энергии - 0,044 кВт ч/м .

Начальное содержание аммиака во всех опытах 300 мг/л.

П р и м е р 2 (табл. 1). Конденсат соковых паров подают в зону вращения крыльчатки с частотой 50 , при этом число кавитации равно 2,5, размеры кавитационных пузырьков - 15-20 мкм, число циклов рециркуляции - 9, а остаточное количество аммиака в деаммонизированном конденсате - 14 мг/л, при энергозатратах 0,063 кВт ч/м3.

При 12- кратной рециркуляции аммиака при тех же оборотах крыльчатки, числе кавитации 2,5 и размерах пузырьков 15-20 мкм энергозатраты составляют 0,08 кВт х х ч/м3 а количество аммиака в деаммонизированном конденсате составляет 13 мг/л (п. 11 табл. 1).

Установлено, что, заявляемые параметры вращения суперкавитирующей крыльчатки с частотой 25-50 с , при числах кавитации 2-4 и параметрах кавитационных

пузырьков 10-15 мкм в режиме рециркуляции с кратностью 7-12 циклов обеспечивают высокую степень деаммонизации конденсатов соковых паров в пределах 2013 мг/л МНз при минимальных затратах энергии 0,04-0,08 кВт ч/м3.

Анализ результатов, представленных в табл. 1, позволяет сделать следующие выводы.

0 При уменьшении частоты вращения суперкавитирующей крыльчатки менее 25 (табл. 1) число кавитации резко возрастает до 10-20 (в зависимости от шага крыльчатки), поле кавитационных пузырьков стано5 вится анизотропным, размеры колеблются от 100 до 1000 мкм, в них наряду с аммиаком начинают интенсивно диффундировать пары воды, что ведет к уменьшению концентрации аммиака в пузырьке, количество

0 циклов рециркуляции резко возрастает до 500-100, при возрастании в 2-3 раза энергозатрат, однако деаммонизация идет крайне медленно и ниже 30-25 мг/л количество аммиака в конденсате не падает.

5 При увеличении частоты вращения выше 50с , (табл. 1)до75с .число кавитации в потоке становится меньшим 2, при этом меняются структурно-механические характеристики потока и при малом шаге крыль0 чаток увеличивается частота пульсаций

хвостовой части каверн, что способствует

созданию поля кавитационных пузырьков с

размерами менее 10 мкм, а именно 5-8 мкм.

При этом резко увеличивается сопро5 тивление паро-газовой смеси внутри пузырька диффузии в него аммиака, в результате чего содержание аммиака при 15-кратной рециркуляции потока остается на достаточно высоком уровне 21 мг/л, при

0 затратах энергии 0,12 кВт ч/м (табл. 1).

Уменьшение количества циклов рециркуляции менее 7 недостаточно для наиболее полного удаления аммиака из конденсата, что ведет к увеличению его содержания в

5 деаммонизированном конденсате (табл. 1), а увеличение количества циклов рециркуляции более 12 повышает энергозатраты на процесс деаммонизации без значительных эффектов очистки, т, е. не способствует вы0 делению остаточного химически связанного аммиака.

Понижение числа кавитации в обрабатываемой жидкости ниже 2 ведет к увеличению энергозатрат (табл. 1) и уменьшению

5 размеров кавитационных пузырьков ниже 10 мкм, что препятствует диффузии в них аммиака, а увеличение числа кавитации вы- ше4(п.20,21) ведет к срыву кавитацмонного течения, увеличению анизотропности поля кавитационных пузырьков, колебанию их

размеров от 100 мкм до 1 мм и выше, резкому снижению давления внутри пузырька, увеличению проницаемости его оболочкйГй интенсивной диффузии в него водяного пара, что снижает эффект деаммонизации даже при значительном увеличении кратности рециркуляции.

Использование данного способа подготовки воды для диффузии исключит применение химических реагентов для деаммонизации конденсата, в частности 53 тонн окиси кальция и 33 тонн серы за сезон работы завода мощностью 3000 т свеклы в сутки, позволит сократить время пребывания конденсата в аппарате до 30 с и увеличить выход сахара на 0,03% за счет использования в процессе диффузии практически чистого дистиллята.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом подтверждается данными, представленными в табл. 2. Как следует из этих данных,

Таблица 1 Зависимость содержания аммиака от режима обработки в предлагаемом способе

Примечание. П. 15-23 -запредельные значения.

предлагаемый способ понижает количество аммиака в деаммонизированном конденсате с 18 мг/л (94% (2)) до 13-15 мг/л при значительном снижении энергозатрат.

Формулаизобретения

Способ подготовки конденсата соковых паров для экстракции сахара из свекловичной стружки, предусматривающий деаммо- низацию последнего путем создания в

потоке конденсата при помощи кавйтатора поля кавитационных пузырьков при его рециркуляции в зону кавитационного воздействия, отличающийся тем, что, с целью повышения степени деаммонизации конденсата, в качестве кавйтатора используют суперкавитирующую крыльчатку с частотой ее вращения 25-50 , при этом процесс ведут при числе кавитации 2-4 для образования в потоке конденсата геликоидальных

суперкаверн, генерирующих пузырьки размером 10-50 мкм, причем кратность рециркуляции потока составляет 7-12.

Таблица 2