ВАКУУМ-АППАРАТ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВ Советский патент 1969 года по МПК C13G1/00 B01B1/00 

Известны вакуум-аииараты непрерывного действия для кристаллизации веществ, наиример сахарозы в ироцессе ее производства, выполненные в виде вертикальной емкости с коническим дниидем, снабженной поверхностями нагрева, уетройством для сепарации вторичного пара, устройством для выгрузки готового продукта и контрольно-измерительными приборами и имеюш,ей в верхней части кал1еру для сгущения раствора и кристаллогенерации, снабженную перепускной трубой, а в нижней - зоны для наращивания кристаллов и их сепарации.

Предложенный вакуум-аппарат позволяет интенсифицировать процесс образования кристаллов в потоке, а также предотвратить с.мещивание исходного маточного раствора с уваренным и интенсифицировать процесс осаждения крупных кристаллов.

Для этого в камере для сгущения раствора и кристаллогенерации радиально установлета вертикальная перегородка, обеспечивающая направленное движение раствора в этой камере, а между зонами для наращивания кристаллов и их сепарации установлены горизонтальная решетка и иад ней по центру воронка, верхний край конической части которой жестко прикреплен к внутренней стенке корпуса аппарата.

ления мелких кристаллов, целесообразно в иерепускной трубе камеры для сгущения и кристаллогенерации и в воронке установить распылители пара.

Для отвода паров из зоны сепарации кристаллов в зону их наращивания желательио у верхнего края конической части воронки образовать окиа.

Чтобы осуществить возврат раствора с мелкими кристаллами из зоны сепарации в зону наращиваиия, можно через коническую часть BOpOHKii ближе к корпусу аппарата пропустить трубы.

С целью авто.матического иоддержаиия заданного в аппарате разрежения, а также исключения подсоса воздуха в процессе его разгрузки, устройство для выгрузки готового продукта целесообразно выполнить в виде барометрической системы, состоящей из задвижки с приводом, наиример гидравлическим, и термостатированной дугообразиой трубы с закрытым контрольным ящиком. Причем выходной конец трубы в контрольном ящике желательно выиолнить в виде съемного иатрубка и установить его ииже уровня продукта в аппарате на величину, соответствующ Ю заданному разрежению в нем.

съемным патрубком установить с возможностью перемендення сверху вннз под действие.м собствопното веса плаваюш,нй обратный клаnaii, выполненный в виде покрытых пленкой фторопласта металлического дпска с направляюш;нмн, расположенными внутрн съемного патрубка.

Для предотвращенпя разливов утфеля при ннезаином понижении разрежения в аппарате его желательно спабднть исполнительным механизмом тииа ИР, связанным с ллаваюгцим обратным клананом для ограпнчепия его перемещения вверх.

С целью автоматического отключения ваKyyjM-аппарата от устройства для выгрузкн готового продукта при внезапном падении разрежения в аннарате, привод задвижки можио связать с вакуумметром, подающим на него соответствующие сигналы.

Чтобы автоматнчески поддерживать оптимальпый расход пара па обработку раствора в камере для сгущепия н кристаллогенерации, раснылптель пара целесообразно снабдить регулятором, управляемым от фотометрического датчика, установленного в той же перепускной трубе, что и распылитель пара.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый вакуум-аппарат, общий вид; па фиг. 2 - камера для сгущення и кристаллогенерацин предлагаемого апнарата (концентратор и кристаллогенератор); на фиг. 3 - воронка с горизонтальной решеткой; на фиг. 4 - устройство для Быгрузкн готового продукта; па фиг. 5 - датчик качества и наличия кристаллов в утфеле.

Предлагаемый вакуум-аппарат представляет собой вертикальную цилиндрическую емкость 1, внутри которой расположены камера 2 для сгущения раствора и кристаллогенерации, тепломаесообмеппик 3 и воронка 4 с горизоитальной рептеткой 5. Вверху аппарат имеет ловушку 6 с патрубком 7, внизу - устройство 8 для выгрузки готового продукта. Нижпяя часть аппарата имеет термостатирующую конденсатпую рубаитку 9.

Часть пространства аппарата, заполненная раствором п находящаяся над воронкой 4, образует зону наращивания кристаллов. Та часть аппарата, которая находится под воронкой 4, образует зону сепарации кристаллов.

Емкость 1, днище 10 и труба // образуют камеру 2 для сгущения раствора и кристаллогенерацнн (копцентратор и кристаллогенератор). В камере размещена подвесная трубчатая поверхность 12, в которую по патрубку 13 подается пар. Конденсат отводится через патрубок 14, а аммиачные газы - через натрубок 15.

Меледу емкостью и трубой 11 по всей высоте камеры 2 имеется герметическая перегородка 16. С одной сторопы этой перегородкп в емкость вмонтирован патрубок 17 для подвода сиропа (патоки), а с другой сторопы имеется перепускная труба 18. Для нормальной работы аппарата прп налнчни различных возмущений качество постунающего «молодого утфеля в тепломассообменник должно гарантироваться.

На основаппи лабораторных опытов, промыгнлепных испытаний устройств заводки кристаллов, а также анализа испытаний других псс.тедователей, авторы пришли к выводу, что на данном этапе обеспечить условия для ностояииой скорости образования кристаллов чрезвычайно сложно. Это обусловлено тем, что образованпе кр 1сталлов нмеет снонтаппый характер, а на скорость образования влияет большое количество факторов (пересыщеипе, температура, скорость циркуляции, наличие иримесей, наличие готовых кристаллов, шероховатость стенок, подсосов воздуха, вибраций анпарата и др.).

В связи с этим в кристаллогенераторе предусмотрепо создапие условий для образования кристаллов с некоторым «избытком, (папри.мер 10-р18о/о)- Обеспечиваются они тем, что иоверхиость нагрева концентратора и кристаллогенератора рассчитывается с учетом образования некоторого избытка кристаллов.

«Расчистку кристаллов, т. е. удаление «избытка кристаллов, сплавление мелких кристаллов, а также «разбивку сросшихся кристаллов предусматривается проводить по потоку утфеля в трубе 18 при по1мощи устройства 19 для мелкодисиерсиого распылепия пара.

Устройство 19 представляет собой обтекаемую сварную коробку 20, расположенную внутри трубы 18, к которой приварен патрубок 21 для подвода пара.

Обтекаемость коробки 20 обеспечивается тем, что ее края сверху, снизу н с боков выполнены под острым углом к стенкам трубы 18.

На плоскостях коробки 20 выполнены мелкпе отверстия (папример ,5 мм).

Следовательио, утфель, проходящий через трубу 18, при помощп устройства 19 подвергается необходимой обработке мелкодисперспыми иаровымп струямп. Расход пара на обработку («расчистку) утфеля регулируется ири помощи датчика 22.

Датчик 22 контроля утфеля выполнен по фотометрическому принципу. Ои состоит из

двух подвижиых трубок 23, установленных в сальниковых уплотнениях 24, корпуса которых приварены к стенкам трубы 13 в то.м месте, где трубки выходят наружу корпуса аппарата. На одном коице обеих трубок установлены прозрачпые стекла 25, а к одной трубке прикреплен ламповый осветптель 26 (например осветитель для микроскопа), а к другой - обойма с фотоэлементом 27. Для визуального контроля качества «молодого

утфеля и наладки датчика 22 в трубе 18 может быть установлен кристаллоскоп и пробны il крап. го по патрубку 29 поступает в рубашку 9, а газ удаляется через патрубок 30. Воропка 4, разделяюща зону наращпванпя кристаллов и зону сепарацпи, имеет окиа 31 для отвода паров из зопы сепарации и трубы 32 для возврата раствора с мелкими кристаллами из зоны сепарации в зопу их иаращивания. Для предотвращения друзообразованля (копгломерациц) кристаллов в зопу наращинация кристаллов подается распыленный пасыщепцый пар по патрубку 33, кацалу 34 через мелкие отверстия в вороике 4. Диалогично по патрубку 35, капалу 36 через отверстия в воронке 4 подается подкачиваемый сахарпый раствор. Для успокоения циркуляционных токов утфельной массЕЯ иод воронкой установлена успокоительная решетка 5. Решетка выполнена из серпп концеитрических колец 37, расположенных на радиальных перегородках 38, которые крепптся к корпусу емкости / и патрубку 39 воронки 4. В зоне сепарапип происходит оседание крупных кристаллов и дополнительное цстощение межкрнстального раствора. Оиа имеет термостатируюшую рубашку 9. из которой конденсат удаляется через иатрубок 40. Удаление утфеля происходит через выгрузочное устройство 8. Выгрузочное устройство 8 выполнено в виде дугоообразиой термостатированной трубы 41, один конец которой герметически крепится к задвижке 42, а другой заканчтшается открытым иатрубком 43, находящимся под атмосферным давлением и расположенным внутри контрольного ящика 44, нмеюшего патрубок 45 для отвода утфеля в мешалку. Патрубок 43 выполнен из незакрнсталлизовывающегося материала, наиример фторопласта-4, крепится болтами к днищу контрольного ящика 44, является съемным и ставится различной высоты в зависимости от разрежения, при котором уваривается утфель. Сверху на патрубке расположен регулирующий выход утфеля плавающий обратный клапан 46, выполнеппый в виде покрытых пленкой фторопласта-4 металлического диска 47 с направляющими 48. Направляющие придают клапану устойчивое положение. Перемещепие клапана вверх ограничивается регулятором 49, например, типа ПР, связанного по каналу регулирования с разрежением. При изготовлении дугообразной трубы 41 уровень дннща контрольного ящика 44 располагается так, чтобы высота Н барометрического столба утфеля соответствовала максимальному разрежению, при котором аппарат сможет работать. Если аппарат будет работать при меньшем разрежении, то дугообразная труба наращивается на соответствующую высоту патрубком 43. лироваиня 1И тенсивностн обогрева п патрубком 52 для отвода конденсата и снабжена патрубком 53 для выпуска утфеля из выгрузочной системы. По высоте аппарата в нужных местах для визуального наблюдения устанавливаются смотровые стекла 54. При работе вакуум-аппарата в случае внезапного падения разреження автоматически закрывается задвпжка 42, которая через пснолнительный механизм связана с вакуумметром. Аппарат работает следующпм образом. Через патрубок 7 в аппарате создается требуелюе разреженне, прп это задвижка 42 закрыта и выгрузочное устройство отключено. В концентратор и тепломассообмепник через патрубки 3 и 28 подают пар, а через патрубки /7 и 35 - сироп. В концентраторе происходит crymeinie и заводка кристаллов. Благодаря расположению патрубка /7 и трубы 18 по разные стороны перегородки 16 сироп, поступающий в копцентратор, проходит по окружности всю камеру и только после этого попадает в перепускную трубу 18. Образование кристаллов происходит ио потоку массы в том месте, где пересыщение сгущенного сиропа достигает соответствующей величины. Образовавшиеся кристаллы с маточным раствором попадают в зону наращивания кристаллов только через трубу 18, в которой с помощью устройства 19 производится «расчистка кристаллов. Рост кристаллов з зоне наращивання происходит за счет подкачек сироиа. Доведение кристаллов до требуемой величины производится в зоне сепарацтит. Затем открывают задвижку 42. В дугообразной трубе 41 создается некоторое разрежение, клапан 46 присасывается к патрубку 43, устраняя подсос воздуха. В трубе 41 создается такое же разрежение, как ц в аппарате. В результате этого утфель заполняет трубу, подходит к клапану 46, поднимает его и свободно выливается в яшлк 44, а из него ио патрубку 45. При неизменном разрежении в аппарате клапаи 46 свободно «плавает на поверхности, утфель равномерно вытекает из патрубка 43. При колебании разрежения на клапап воздействует регулятор 49. При падении разрежения абсолютное давление в аппарате возрастает и пстеченпе утфеля увеличивается, а уровеиь понижается. При этом регулятор 49 воздействует на клапан, прикрывает его и уменьшает истечение утфеля. Уровень в аппарате остается прежним. Пспытаппя показали, что прп колебанпях разрежения от 560 до 640 мм рт. ст. уровепь саморегулировался без вмещательства регулятора 49. При установивщемся режиме сироп непрерывно поступает в концентратор через патрубок 17, а через трубу 18 непрерывно сливается в зону наращивания крнсталлов.

личество подаваемого пара в устройство 19.

Попадая в зону наращивапня, кристаллы наращиваются до нужных размеров за счет сиропа, подаваемого через патрубок 35, и поддержания динамического равновесия между выпариваемой водой и водой, вводимой с подкачиваемым сиропом. Из зоны наращивания кристаллов утфель поступает в зону сепарации, где происходит дополнительное истощение межкристального раствора. Крупные кристаллы постепенно оседают, а мелкие концентрируются в верхней части и по трубам 32 увлекаются восходящими иотоками обратно в зону наращивания кристаллов. Осевшие кристаллы выгружаются из аппарата через устройство 8.

Предмет изобретения

1.Вакуум-аппарат непрерывного действия для кристаллизации веществ, например сахарозы в процессе ее производства, выполненный в виде вертикальной емкости с коническим днищем, снабженной поверхностями нагрева, устройством для сепарации вторичиого пара, устройством для выгрузки готового продукта и контрольно-измерительными приборами и имеющей, в верхней частн камеры для сгущения раствора и кристаллогенерации, снабженную перепускной трубой, а в нижней ча-сти - зоны для наращивання кристаллов и их сепарации, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса образования кристаллов в потоке, а также предотвращения смегинвания исходного маточного раствора с уваренным и более интенсивного солидарного осаждения крупных кристаллов, в камере для сгущения раствора и кристаллогенерации радиально установлена вертикальная перегородка, обеснечивающая направленное движение раствора в ней, а между зонами для наращивания кристаллов и их сепарации установлены горизонтальная рещетка и над ней по центру воронка, верхннй край конической части которой жестко прикреплен к внутренней стенке корпуса аппарата.

2.Вакуум-аппарат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью разделения сросшихся кристаллов и расплавления мелких кристаллов, в перепускной трубе камеры для сгущения и кристаллогенерацин и в воронке установлены распылители пара.

3.Вакуум-аппарат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью отвода паров из зоны сепарации кристаллов в зону их наращивания, у

верхнего края конической частн воронки образованы окна.

4.Вакуум-аппарат по п. 1, отличающийся тем, что для возврата раствора с мелкими

криталлами нз зоны сепарации в зону наращивания, через коническую часть воронки ближе к корпусу аппарата пропущены трубы.

5.Вауум-аппарат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью автоматического поддержания заданного в нем разрежения, а также исключения подсоса внутрь аппарата холодного воздуха в процессе его разгрузки, устройство для выгрузки готового продукта представляет собой барометрическую систему, состоящую

из задвижки с приводом, например гидравлическим, И термос1атированной дугообразной трубы с закрытым контрольным ящиком, причем выходной конец ее в контрольном ящике выполнен в виде съемного патрубка и установлен ниже уровня продукта в аппарате на величину, соответствующую заданному разрежению Б нем.

6.Вакуум-аппарат по п. 5, отличающийся тем, что, с целью регулирования выпуска готового продукта в зависимости от разрежения в аппарате, в контрольном ящике над съемным патрубком установлен с возможностью перемещения сверху вниз под действием собственного веса плавающий обратный клапан, выполненный в виде покрытых пленкой фторопласта металлического диска с направляющими, расположенными внутри съемного патрубка.

7.Вакуум-аппарат по п. 6, отличающийся тем, что, с целью предотвращения разливов

утфеля при внезапном понижении разрежения в аппарате, он снабжен исполнительным механизмом типа ПР, связанным с плавающим обратным клапаном для ограничения его перемещения вверх.

8.Вакуум-аппарат по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что, с целью автоматического отключения вакуум-аппарата от устройства для выгрузки готового продукта при внезапном

падении разрежения в аппарате, привод задвижки связан с вакуумметром, подающим на него соответствующие сигналы.

9.Вакуум-аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью автоматического поддержания оптнмального расхода пара на обработку раствора в камере для сгущения и кристаллогенерацни, распылитель пара в ней снабжен регулятором, управляемым от фотометрического датчика, установленного в той

же перепускной трубе, что и распылитель пара.

IM

риг