Вакуум-аппарат непрерывного действия для кристаллизации веществ Советский патент 1980 года по МПК C13G1/00 B01D9/02 B01B1/00 

установлен барботер перегретого пар

Камера роста кристаллов может быть разделена радиальными перегородками на несколько секций, сообщеных и-образными трубками для перетока кристалломассы.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый вакуум-аппарат непрерывного действия, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1;. на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 7 - разрез Е-Е на фиг. 2; на фиг. 8 - разрез Ж-Ж на фиг. 3; на фиг. 9 - разрез 3-3 на фиг. 3.

Вакуум-аппарат содержит вертикальную цилиндро-коническую емкость 1 с ловушкой 2 и коническим днищем и устройство выгрузки готового утфеля. В верхней части емкости расположена камера концентрирования исходного раствора 4, ограниченная снизу днищем 5, имеющая патрубок 6 для подвода сиропа, вертикальнотрубчатую поверхность 7 нагрева, опускные каналы 8 и патрубок 9 для подвода греющего пара в межтрубное пространство 10.

Кристаллогенератор 11 размещен вне емкости, образован концентрично расположенным вне последней стакано 12 и наружной поверхностью емкости.

Кристаллогенератор имеет наклонную, снижающуюся по ходу утфеля, поверхность 13 нагрева и состоит из желобообразкых элементов с полуцилиндрическим днищем. Снизу к поверхности нагрева примыкает замкнутое спиралеобразное пространство 14 для греющего пара, поступающего через патрубок 15. В верхней части кристаллогенератора 11 имеется патрубок 16 для отвода вторичного пара. В начале спиралеобразной поверхности 13 нагрева имеется П-образный гидравлический затвор 17, по которому сироп из камеры концентрирования 4 через окно 18 переходит в Кристаллогенератор 11. Окно 19 служит для выравнивания давлений в гидравлическом затворе 17 и камере концентрирования 4. В конце поверхности 13 нагрева имеется П-образный гидравлический затвор 20 с окном 21 для прохода утфеля и окном 22 для выравнивания давления в гидравлическом затворе 20 и камере 23 роста кристаллов. Опускной канал 24, гидравлического затвора 20 имеет барботер 25, куда через патрубок 2ь подводится перегретый пар, и служит устройством для классификации кристаллов молодого утфеля. Камера роста кристаллов 23 разделена перегородкг1ми 27 и ограничена днищем 28, имеет патрубок 29 для подвода и распределения подкачиваемого сиропа, а также имеет

вертикально-трубчатую поверхность 30 нагрева, установленную на разной высоте, снижающуюся в каждой последующей секции. Пар поступает в межтрубное пространство через патрубок 31. Опускные каналы 32 служат для циркуляции утфеля. Для перехода утфеля из секции в секцию под перегородками выполнены переходные трубчатые U-образные трубки.33. Перегородки 27 делят камеру на секции с увеличивающейся по ходу утфеля поверхностью нагрева для поддержани равенства выпариваемой воды в каждо секции.

Камера 34 сгущения утфеля имеет наклонные снижающиеся по ходу утфеля поверхности 35 нагрева, выполненные в виде желобообразных элементов с полуцилиндрическим днищем и ограниченных днищем 36. Перегородки 37 по бокам поверхности 35 нагрева разделяют секции друг от друга и образуют кольцевые каналы для перемещения утфеля. Пар поступает через патрубок 38. В перегородках 37 имеются переходы 39 для соединения секций. Поверхность 35 нагрева по ходу утфеля имеет увеличивающийся радиус кольца.

Камера 34 сгущения снабжена дополнительной поверхностью 40 нагрева, состоящей из полых усеченных конусов, наклоненных поочередно от оси аппарата к периферии и наоборот Для перехода утфеля из секции в секцию служат кольцевые каналы 41 с переливными устройствами 42, расположенными концентрично корпусу и трубе для отвода вторичного пара.

В нижней части аппарата имеется камера 43 рекристаллизации утфеля, имеющая три коаксиально расположенные цилиндрические обечайки 44 для улучшения циркуляции утфеля, опускные каналы 45, барботер 46 с патрубками 47 для подвода и распределения вдуваемого пара. По оси аппарата установлена труба 48 с окнами 49 для отвода вторичного пара. Через патрубок 50 вторичный пар отводится из аппарата.

Вакуум-аппарат работает следующим образом.

При установившемся режиме сахарный сироп, расходуемый на уваривание утфеля, разделяется на два потока и а-. Первый поток J- через патрубок 6 непрерывно поступает в камеру концентрирования, где сироп циркулирует, поднимаясь в вертикальных трубах поверхностей 7 нагрева, обогреваемых паром, поступающим через патрубок 9 в межтрубное пространство 10 и, опускаясь по циркуляционным каналам 8. При этом сироп нагревается до температуры кипения и сгущается до определенной плотности.

Самотеком через П-образный гидравлический затвор 17 сироп из камеры концентрирования 4 поступает в кристаллогенератор 11.

Разрежение в камере 4 /также как и разрежение в камерах 23 и 43 поддерживается в пределах 600-650 мм рт.ст. В камере кристаллогенератора разрежение ниже, к примеру, 400450 мм рт.ст., поэтому и температура кипения сиропа здесь выше, чем в камере 4. Стекая тонким слоем п.о наклонной поверхности 13 нагрева, обогреваемой снизу паром, поступающим внутрь пространства 14 через патрубок 15, сироп дополнительно сгущается до заданного пересыщения, при котором в нем самопроизвольно образуется необходимое количество кристаллов. Поступая в область повышенного давления и более высокой температуры кипения в кристаллогенераторе, сироп даже если он достигнет концентрации насыщения и имеет некоторое количество зародышей кристаллов из концентратора, становится ненасыщенным, зародыши растворяются, и в начале кристаллогенератора происходит гомогенизация сиропа. Время пребывания кристаллообразующей массы в кристаллгенераторе определяется расходом поступающего сиропа, а также длиной и углом наклона поверхности 13 нагрева Из кристаллогенератора 11 через П-образный гидравлический затвор 20 молодой утфель поступает впервую секцию камеры роста кристаллов 23. В подъемном канале затвора 20 происходит самоиспарение сиропа вследстви снижения давления и, как следствие, дополнительная кристаллизация. В опускном канале затвора 20 поступающий через патрубок 26 и барботер 25 перегретый пар растворяет мелкие кристаллы. Более крупные кристаллы не растворяются. Таким образом, происходит классификация кристаллов молодого утфеля, который через окно 21 переходит в камеру 23. Пар самоиспарения воды и избыток барботируемого пара удаляется через окно 22. Второй поток раствора 2 по патрубку с барботером 29 также поступает в камеру 23 и распределяется между секциями роста кристаллов. Под-, нимаясь по вертикальным трубам поверхности нагрева 30, плотность утфеля повышается, а сахар, поступающий со вторым потоком сиропа, идет на наращивание кристаллов, поступивших с молодым утфелем. Рост кристаллов в этой KctMepe протекает в метастабильной области за счет интенсивной рекристаллизации, которая обеспечивается циркуляцией утфеля в каждой секции вверх вдоль поверхности нагрева 30, затем вниз по опускным каналам 32, а также разностью температур утфеля в трубах и на поверхности. Утфель из секции в секцию переходит через U-образные трубки 33. Из камеры роста утфель направляется в камеру 34 сгущения, где он стекает по наклонным поверхностям 35 нагрева с полуцилиндрическим днищем, обогреваемым снизу паром, по тупающим через патрубок 38. Последовательно пройдя все секции, утфель поступает на наклонную, снижающуюся по ходу утфеля noBepxtiocTb 40 нагрева,

0 состоящую из конусов, обогреваемых снизу, наклоненных поочередно от оси аппарата к периферии и наоборот. Для перехода утфеля из секции в секцию служат кольцевые каналы 41 с

5 переливными устройствами 42 для равномерного распределения по окружности утфеля. Так как утфель стекает по поверхностям 35 и 40 нагрева слоем небольшой толщины и с большой

0 скоростью, интенсивность его кипения большая, несмотря на большую плотность . Из камеры 34 сгущения утфель поступает в камеру 43 рекристаллизации, где он циркулирует, поднимаясь в кольцевом пространстве между ци5линдрическими обечайками 44 и опускаясь по каналам 45. Через патрубок

47в барботеры 46 подают пар. Смешиваясь с паром, утфель нагревается. Происходит растворение мелких крис0таллов и наращивание более крупных. Установленные на разной высоте барботеры улучшают циркуляцию утфеля.

Через устройство 3 сваренный утфель выводится из аппарата. Отвод

5 вторичных паров производится трубой

48с oKHciMH 49.

Использование заявляемого вакуумаппарата непрерывного действия обеспечивает по сравнению с сущест0вующими аппаратами следующие преимущества::.;

.- - повысилась равномерность кристаллов ;

-интенсифицирован процесс кристсшлизации;

5

-обеспечен прямоток и предотвращено образование муки, кон ломера- тов и смешивания утфеля с различной величиной кристаллов;

-нет инкрустации перегородок

0 между секциями;

-сокращается время пребывания утфеля в аппарате;

-появилась возможность автоматизировать аппарат;

5

-интенсивная циркуляция утфеля и др.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения заявляемого вакуумаппарата непрерывного действия на сахарном заводе производственной

0 мощностью 3000 т свеклы в сутки составляет 637,738 тыс.руб.

Формула изобретения

1. Вакуум-аппарат непрерывного действия для кристаллизации веществ,

5

преимущественно сахарозы, в процессе ее производства, содержащий вертикалную емкость с коническим днищем, разделенную по высоте на камеру концентрирования исходного раствора, камеру роста кристаллов, камеру сгущения утфеля, имеющую кольцевые каналы для перемещения утфеля, образованные вертикальными перегородками, прикрепленными к поверхности нагрева камеру рекристаллизации утфеля, кристсшлогенератор, поверхности нагрева, расположенные в камерах, центрально расположенную трубу для отвода вторичных паров, коллектор для подвода подкачиваемого раствора и выгрузочное устройство, отличающийся тем, что, с целью предотвращения образования конгломератов кристаллов и улучшения гранулометрического состава утфеля, кристаллогенератор размещен вне емкости, Образован концентрично расположенным вне последней стаканом и наружной поверхностью емкости и сообщен с помощью гидравлических затворов с камерами концентрирования исходного раствора и роста кристаллов, при этом поверхности нагрева кристаллогенератора и камеры сгущеНИН утфеля состоят из желобообразных элементов, причем камера сгущения утфеля снабжена дополнительной поверхностью нагрева, расположенной под поверхностью нагрева камеры сгущения, состоящей из полых усеченных конусов для последовательного перемещения по ним утфеля, а в камере рекристаллизации последнего установлены коаксиально цилиндрические Обечайки, между которыми расположены по высоте барботеры вдуваемого пара.

2.Вакуум-аппарат по п.1, о т личающийся тем, что в канале гидравлического затвора, соединяющего кристаллогенератор с камерой роста кристаллов, установлен барботер перегретого пара.

3.Вакуум-аппарат по п.1, о т личающийся тем, что камера роста кристаллов разделена радиальными перегородками на несколько секций, сообщенных и-образными трубками для перетока кристалломассы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №547474, кл. С 13 G 1/00, 1974 (прототип) .

Jf.

Я.

J7,

J7

Фиг A