Вакуум-кристаллизатор непрерывного действия Советский патент 1980 года по МПК C13G1/00 B01B1/00 

Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности к апгаратам для негферьш ной кристаллизации сахара из растворов при испарении, и может быть использовано в химической и пищевой промышленности. Ближайшим техническим решением по доститаемому положительному эффекту является вакуум-кристаллизатор непрерьшного действия для утфелей сахарного производства, содержащий горизонтальную цилиндрическую емкость, разделенную вертикальными перегородками на ряд секций, установленные в последних поверхности нагрева, выполненные в виде пакетов полых вертикальных пластинчатых элементов, устройство для подвода греющего пара и отвод конденсата и устройство для отвода готового утфеля 1. Емкость снабжена горизонтальным ишеком, расположенным под поверхностями нагрева. Секции сообщаются между собой через отверстия в перегородках. Ашират работает следующим образом. В пер вую секцию непрерывно подается затравочная суспензия, приготавливаемая в отдельном устройстве. В эту же секцию и во все последуюшие поступает ненасыщенный исходный сироп. Поступление сиропа по секциям регулируется так, чтобы поддержчшать в секциях заданное пересыщение маточного раствора. Давление греющего пара, постушющего в нагревательные злементы, также регулируется, чтобы при выпаривании растворителя иметь постоянное пересыщение в первой секции. Готовый утфель из последней секции непрерывно удаляется переливной трубой. Однако в таком аппарате недостаточная цирку.гаяция кристал7П1эуемого продукта в секции, вызванная вертикальным расположением игревательных панелей и, следовательно, котурамн циркуляции с резко изменяющимся напраллекием движения потоков, приво;щт к осаждению более крупных кристаллов на дно аппарата. Именно дл-я их удаления и предусмотрен шиек в нижней ч-dCTii аппарата (в послед ющих разработках фирма Fives Liffe Caip отказалась от применегшя , применив для усиления циркуляшга и уменьшения оседания кристаллов вдувание пара в кристаллизуемый гфодукт). Расположение распределительных коллекторо греющего пара вне контакта с кристаллизуемым продуктом приводит к повышенным потерям тепла в окружающую среду и требует применения мощного слоя теплоизоляции. Сложность регулирования установки вызвана тем, что переходные отверстия, в стационарных межсекционных перегородках рассчитаны на строго определенную производительность аппара та, что при каких-либо отклонениях от заданно го режима работы приводит к необратимым качественным изменениям, в первую очер.едь, гранулометрического состава получаемых кристаллов . Из-за этих недостатков гранулометрический состав кристаллов утфеля, получаемого в таком аппарате, значительно хуже, чем полученный в аппаратах периодического действия. Такой сахар для доведения его до требований стандарта необходимо подвергать дополнительной классификации на сортировочных установках, затрачивать дополнительные средства на пылеулавливание и тл. Кроме того, неравномерные кристаллы утфеяя затрудняют его последзоощую обработку (центрифугирование, сушку) и также требуют для ее осуществления дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат. Целью изобретения является улучшение гранулометрического состава кристаллов получаемого утфеля. Это достигается тем, что в предложенном аппарате полые пластинчатые элементы поверхностей нагрева имеют в поперечном сечении серповидную форму, при этом каждый последующий пластинчатый элемент от периферии к центру емкости имеет радиус изгиба и высоту, превышающие радиус изгиба и высоту предыдущего, элемета. Перегородки установлены с возможностью перемещения по вертикали Устройство для подвода пара и отвода конденсата состоит из расположенных параллельно с боков поверхностей нагрева коллекторов, связанных друг с другоми полыми пластинчатыми элементами при помощи трубок. Полые пластинчатые элементы сосоят из( двух изогнутых пластин, каждая из которых является частью цилиндрической поверхности, при этом радиус изгиба внутренней пластины превьщиет радиус изгиба внешней. На фиг. 1 схематически изображен гфедл женный аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - поверхность теплообмена, в аксонометрии. Вакуум-кристаллизатор состоит из емкости 1 с двумя эллиптическими днищами по краям внутри которой установлены вертикальные под вижные перегородки 2, разделяющие вакуумкристаллизатор на секции, в каждой из которых установлены поверхности нагрева 3, Весь аппарат наклонен вдоль продольной оси под углом к горизонту и в нижней точке днища имеет выход для утфеля с устройством для выгрузки утфеля в виде турникета 4, а вверху - два патрубка с лабиринтными ловущками 5 для выхода вторичного пара из аппарата. Поверхность нагрева (см. фиг. 2 и 4) представляет собой набор плоских в продольном направлении, но изогнутых по радиусу в поперечном сечении полых пластинчатых элементов 6,сваренных из листовсгй стали (). В поперечном сечении такой элемент имеет серповидную форму, так как сварен он из двух пластин. Каждая из них является частью цилиндрической обечайки, что важно для прочности греющего элемента. Поскольку в наружной пластине радиус изгиба меньше радиуса пластины внутренней, то поперечное сечение греющего элемента в средине расширено, а к перифериипостепенно сужается. Таким образом, если набрать в пакет несколько элементов 6, то пространство, образовавшееся между ними, буцет иметь сечение, зауженное в средине и расцшряющееся к периферии (см. фиг.2). Между собой полые пластинчатые элементы 6 соединены вверху при помощи двух радиально изогнутых труб 7,служащих одновременно для подвода греющего пара в каждый элемент. Устройство для подвода пара и отвода конденсата состоит из плоскошраллельных коллекторов 8 и конденсатоотводящих трубок 9, которые сходятся в общий конденсатный коллектор 10. Аммиачная оттяжка И установлена на одной из верхних труб 7. Подвод греющего пара к поверхностям нагрева 3 осуществляется из двух паровых коммуникаций 12 через щтуцера 13, которые ; одновременно служат крепежными элементами поверхности нагрева в аппарате. В нижней цилиндрической части вакуум-кристаллизатора закреплена паровая рубашка 14, которая является дополнительной поверхностью нагрева. Вертикальные подвижные перегородки 2 (фиг. 1 и 3) выполнеЮ) в виде усеченного плоского круга незначительной толщины, диаметр которого равен внутреннему диаметру вакуум-кристаллизатора. Чтобы перегородка могла подниматься вверх на максимально заданную высоту h, в корпусе апгарата 1 между верхней и нижней полуобечайками имеются бо;ковые (и по торцам тоже) плоские вставки высотой h. Таким образом, корпус вжуумкристаллизатора не совсем цилиндрический он вытянут вверх на высоту h. Каждая подвижная перегородка 2 соединена с пневмоили гидроцилиндром 15 при помощи штанги 16 через сальник 17 и находится в двух 5 направляющих 18, которые закреплены на кор пусе аппарата. В нижней части аппарата расположены ввод ные патрубки конденсатных коллекторов 10 с сальниками 19, патрубки 20 подкачки сиропа, патрубок 21 для заводки кристаллосодержащей массы (затравки), а также две задвижки 22 окончательного спуска продукта из апгарата. Против каждой секции на корпусе вакуум-кри таллизатора имеются смотровые окна 23 и пробоотборники 24. Вся конструкдая поддержи вается несколькими парами опорных лап 25. Вакуум-кристаллизатор непрерьшного действия работает следующим образом. В первую секцию аппарата через патрубок 2 непрерывно подается затравочная суспензия. В эту же секцию и во все последующие через патрубки 20 поступает сироп. Его поступление по секциям регулируется так, чтобы поддерживать в секциях заданное пересьпцение маточног раствора. Так как каждая поверхность теплооб мена имеет свой подвод пара из труб 7, его давление регулируется так, чтобы при выпаривании сиропа было постоянное пересыщение в первой секции. Описанная поверхность теплообмена, состоящая из серповидных полых элементов б, создает условия для интенсивной, организованной, естественной циркуляции кристаллизуемого про дукта (см. фиг.2). Поскольку подъемные канал между серповидными элементами имеют внизу и вверху, т.е. на входе и на выходе циркулиру емого потока, расширения, то гидравлические сопротивления сведены к лтнимуму. Продукт в такой поверхности нагрева циркулирует в двух контурах по ходу его движения вдоль аппарата - в левом и в правом. Так как вакуум-кристаллизатор наклонен вдоль продольной оси под небольщим углом к горизонту, переход сиропа из одной секции в другую осуществляется через нижние щетм, образованные при подъеме вертикальных межсекционных перегородок 2. Величину щели, т.е. подъем перегородки, можно регулировать в зависимости от необходимости получения определенной концентрации утфеля в данной секции Сваренный утфель из последней секции аппарата непрерывно удаляется через выходную трубу и турникет 4. При необходимости полного опорож нения вакуум-кристаллизатора открываются задвижки 22, расположенные на днище аппарата, и гфодукт вьтодится наружу через турникет 4. Подвод греющего пара осуществляется с двух сторон по коммуникациям 12 непосред.ственно в коллекторы 8 каждой поверхности нагрева, а также в паровую рубащку 14, расположенную в нижней части корпуса апгарата. Вторичный пар выводится из аппарата через ловушки 5, расположенные в зоне интенсивного7испарения продукта. Отвод конденсата производится отдельно из каждой секции через коплекторьс 10, выведенные наружу через сальниковые уплотнения 19. Также отдельно от каждой поверхности нагрева отводятся аммиачные газы через оттяжку 11. Положительный эффект от применения предлагаемого вакуум-кристаллизатора непрерывного действия выразится: в улучшении гранулометрического состава кристаллов увариваемого утфеля путем создания организованных, направленных контуров естественной циркуляции; в экономическом и эффективном исполъзовакиги греющего пара (возможность применения паров с mf3KH.Mii потенциалами) при большой поверхности нагрева к единице объема; и возможности полностью автоматизировать технологический .процесс непрерьшного уваривания зтфеля; в малой удельной весовой характеристике аппарата, т. е. его малой металлоемкости по отношеш1ю к его производительности; в отсутствии вращающихся механизмов внутри аппарата и пр1шодов к ним (выгрузочный турникет может быть заменен гидрозатвором); в простоте и технолопгчности изготовления аппарата, его транспортировки, монтажа и наладкн;в удобстве обслуживания вакуум-кристаллизатора в процесс его эксплуатации, в соответствии его внешнего вида современным эргономическим и эстетгиеским требованиям. Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого вакзом-кристаллизатора ориентировочно составит 75 тыс.руб. Формула изобретения i. Вакуум-кристаллизатор непрерывного действия преимущественно для утфелей свеклосахарного производства, содержащий горизонтальную емкостъ, разделенную вертикальными перегopoдкa ш на ряд секций, установленные в последних поверхности нагрева, выполненные в виде пакетов полых пластинчатых элементов, устройство для подвода греющего пара и отвода конденсата и устройство для отвода готового утфеля, отличающийся тем, что, с целью улучшения гранулометрического соста-. а ползчаемого продукта, полые пластинчатые лементы поверхностей нагрева имеют в попеечном сечении серповидную форму, при зтом аждый последующий пластинчатый элемент от ериферии к центру емкости имеет радиус изба и Bbicoiy, превышающие радиус изгиба и ысоту предьщущего элемента, а перегородки

установлены с возможностью перемещения по вертикали.

2.Вакуум-кристаллизатор по п. 1, о т л и чающийся тем, что устройство для подвода пара и отвода конденсата состоит из рас- з положенных параллельно с боков поверхностей нагрева коллекторов, связанных друг с другом

и полыми пластинчатыми элeмeнтa rи при помощи трубок.

3.Вакуум-кристаллизатор по п.1, о т л и ч а- Ю ю щ и и с я тем, что полые пластинчатые

элементы состоят из двух изогнутых пластин, каждая из которых является частью цилиндрической поверхности, щт этом рад1-1ус изгиба внутренней пластины превышает радиус изгиба внешней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 1358472, кл. С 13 G, 1964.

J г а . IS 17 , Surofm/iMi пар

9 10