Установка для сатурації цукрових розчинів

1. Установка для сатурації цукрових розчинів, що складається з батареї сатураторів, двоярусної тепломасообмінної колони, в якій встановлено два яруси розбризкувачів, виконаних у вигляді форсунок, верхній з яких пов'язаний з трубопроводом підводу рідини, і яка має трубопроводи підводу і відводу сатураційного газу і трубопровід відводу рідини, виконаний у вигляді гідрозатвора та пов'язаний з трубопроводом відводу відпрацьованої 36630 бопровід відводу відпрацьованої рідини, а сам патрубок сполучається з атмосферою через трубопровід сполучення з атмосферою. До нижньої частини двоярусної тепломасообмінної колони під'єднаний трубопровід сатураційного газу, а трубопроводи відводу сатураційного газу і під'єднані до верхньої частини колони відповідно над верхнім і над нижнім шарами наповнювача, і кожний з них з'єднаний з частиною батареї сатураторів. Над верхнім і нижнім шарами наповнювача закріплені два розбризкувачі, до яких подається конденсат з трубопроводів підводу рідини. Пристрій працює таким чином: Конденсат через трубопровід підводу рідини подається під тиском у розбризкувач, який рівномірно розподіляє конденсат по перерізу тепломасообмінної колони над поверхньою шару наповнювача; потім конденсат стікає по елементах наповнювача, попадає на наповнювач і стікає по елементах наповнювача до нижньої частини двоярусної тепломасообмінної колони. У той же час інша частина конденсату надходить через трубопровід підводу рідини і подається у розбризкувач, який рівномірно розподіляє конденсат над поверхнею шару наповнювача, потім конденсат зтікає по елементах наповнювача до нижньої частини двоярусної тепломасообмінної колони. З нижньої частини двоярусної тепломасообмінної колони кондесат відводиться через патрубок відводу рідини, який з'єднаний з атмосферою трубопроводом. Далі він надходить до трубопроводу відводу відпрацьованої рідини і видаляється з пристрою. Трубопровід відводу відпрацьованої рідини з'єднаний з патрубком відводу конденсату на такій висоті h від нижньої точки колони, щоб тиск стовпа конденсату між нижньою точкою тепломасообмінної колони і точкою з'єднання патрубка відводу рідини та трубопровода відводу відпрацьованої рідини дорівнював тиску сатураційного газу в тепломасообмінній колоні. У той же час сатураційний газ підводиться під тиском до двоярусної тепломасообмінної колони через трубопровід підводу сатураційного газу, далі прямує через нижній шар наповнювача протитоком відносно стікаючого конденсату. Частина обробленого сатураційного газу відводиться через трубопровід відводу сатураційного газу до однієї з частин батареї сатураторів. Друга частина сатураційного газу в колоні далі прямує через верхній шар наповнювача протитоком до стікаючого конденсату і відводиться через трубопровід відводу сатураційного газу до іншої частини батареї сатураторів. Процес сатурації цукрового розчину звичайним чином проходить у батареї сатураторів. Тепломасообмінні процеси обробки сатураційного газу проходять при контакті сатураційного газу з конденсатом у шарах наповнювача. Недоліками даного пристрою є великі розміри і висока металоємність, пов'язані з використанням наповнювача. Недостатньо повно утилізується теплота гарячої рідини, що подається в пристрій. Крім цього, у випадку аварійного підвищення тиску сатураційного газу, можливе його попадання у робочі приміщення по трубопроводу відводу відпрацьованої рідини (подібний випадок мав місце на одному з цукрових заводів). Задачею, на вирішення якої спрямований винахід, є створення простої, високоефективної, легкокерованої, малометалоємної установки для сатурації цукрових розчинів, з покращеними умовами безпеки, яка забезпечує зниження енерговитрат на технологічний процес, шляхом удосконалення відомих конструкцій. Поставлена задача вирішується тим, що розроблена установка для сатурації цукрових розчинів, яка складається з двоярусної тепломасообмінної колони, в якій встановлено два яруси розбризкувачів у вигляді форсунок, верхній з яких пов'язаний з трубопроводом підводу рідини. Двоярусна тепломасообмінна колона має трубопроводи підводу і відводу сатураційного газу до батареї сатураторів і трубопровід відводу рідини, виконаний у вигляді гідрозатвора та пов'язаний з трубопроводом відводу відпрацьованої рідини і трубопроводом сполучення з атмосферою. Згідно винаходу, трубопровід відводу рідини пов'язаний з трубопроводом сполучення з атмосферою через сепаратор для розділення рідини та газу, до якого через патрубки приєднані трубопровід циркуляції рідини і трубопровід відводу відпрацьованої рідини, причому патрубок циркуляції рідини розташований нижче, ніж патрубок відводу відпрацьованої рідини. Трубопровід відводу відпрацьованої рідини виконаний у вигляді гідрозатвору з висотою, меншою ніж висота трубопроводу відводу рідини. Трубопровід циркуляції рідини і трубопровід підводу рідини з'єднані через циркуляційний насос з розбризкувачами нижнього ярусу. Як варіант виконання установки запропоновано розділити об'єм двоярусної тепломасообмінної колони на два яруси кільцевою полицею і воронкою, яка пов'язана з нижньою частиною колони трубопроводом відводу рідини з верхнього ярусу. Наявність трубопровода циркуляції відпрацьованої рідини забезпечує постійну і саморегульовану інтенсивність розбризкування рідини у нижньому ярусі незалежно від коливань витрати гарячої рідини, що надходить через трубопровід підводу гарячої рідини. При цьому також збільшується кратність і час контакту сатураційного газа і рідини, що позитивно впливає на повноту нагрівання та зволожування сатураційного газу при обмеженій кількості гарячої рідини. Завдяки циркуляції стабілізуються параметри сатураційного газу (вологість, температура, тиск) і рідини, що виходять з установки, при можливих коливаннях витрати гарячої рідини, що подається в установку. Результатом цього є стабільна робота форсунок і хімічні процеси в сатураторах, а також рН відпрацьованої рідини, яка використовується в подальших технологічних процесах, зокрема, для живлення дифузійної установки. Батарея розбризкувачів, виконана у вигляді форсунок, в поєднанні з циркуляційним контуром дозволяють досягти високої щільності зрошення і дисперсності крапель, за рахунок чого суттєво Інтенсифікувати тепломасообмін. При цьому також досягається зменшення об'єму тепломасообмінної колони і значне зменшення металоємності. Крім цього, аеродинамічний опір тепломасообмінної колони сатураційному газу значно менший, ніж колони з наповнювачем ("насадкою"), що знижує енерговитрати на подачу сатураційного газу. 2 36630 Підвищена безпека пристрою досягається зменшеним аеродинамічним опором колони і передбаченим потрійним захистом від втечі токсичного сатураційного газу у робочі приміщення. Перший захисний елемент - це гідрозатвор трубопроводу відводу рідини, висота якого достатня для врівноваження гранично допустимого тиску в тепломасообмінній колоні. Завдяки тому, що верхній кінець гідрозатвору розташований не вище нижньої точки колони, при зниженні тиску сатураційного газу колона не заповнятиметься рідиною. При аварійному підвищенні тиску сатураційного газу об'єм рідини, що заповнює гідрозатвор, буде порівняно невеликий, що дає можливість запобігти переповненню сепаратора рідиною і проскоку газу в приміщення. При прориві газу газорідинна суміш надходить у сепаратор, який є другим захисним елементом і призначений для розділення рідини і сатураційного газу, після чого газ легко відводиться в атмосферу через трубопровід сполучення з атмосферою. За відсутності сепаратора рідина створила б великий опір газу, що могло б призвести до втечі сатураційного газу у робочі приміщення. Третій захисний елемент - гідрозатвор на трубопроводі відводу відпрацьованої рідини з сепаратора - є додатковим бар'єром на шляху газа у цей трубопровід. Він необхідний також тому, що і при відсутності надлишкового тиску в сепараторі сатураційний газ є важчим за повітря і може прямувати у тр убопровід відводу відпрацьованої рідини. Завдяки розділенню об’єму тепломасообмінної колони на яруси за допомогою кільцевої полиці і воронки рідина не заливає нижні яруси розбризкувачів, чим підвішується ефективність зволожування сатураційного газу. Загальний вигляд установки для сатурації цукрових розчинів зображений на фіг.: 1 - двоярусна тепломасообмінна колона; 2 - кільцева полиця; 3 воронка; 4, 5 - розбризкувачі у вигляді форсунок; 6 - трубопровід відводу рідини з верхнього яруса; 7 трубопровід відводу рідини; 8 - сепаратор; 9 - трубопровід сполучення з атмосферою; 10 - трубопровід циркуляції рідини; 11 - трубопровід відводу відпрацьованої рідини; 12 - циркуляційний насос; 13 - трубопровід підводу сатураційного газу; 14 трубопровід відводу сатураційного газу; 15 - батарея сатураторів; 16 - трубопровід підводу рідини; 17 - патрубок циркуляції рідини; 18 - патрубок відводу відпрацьованої рідини. Установка для сатурації цукрових розчинів складається з двоярусної тепломасообмінної колони 1, в якій встановлено два яруси розбризкувачів у вигляді форсунок - 4 (верхній) і 5 (нижній), верхній з яких пов'язаний з трубопроводом підводу рідини 16. Двоярусна тепломасообмінна колона має трубопроводи підводу 13 і відводу 14 сатураційного газу до батареї сатураторів 15 і тр убопровід відводу рідини 7, виконаний у вигляді гідрозатвора та пов'язаний з трубопроводом відводу відпрацьованої рідини 11 і трубопроводом сполучення з атмосферою 9. Згідно винаходу, тр убопровід відводу рідини 7 пов'язаний з трубопроводом сполучення з атмос ферою 9 через сепаратор 8 для розділу рідини та газу, до якого через патрубки приєднані трубопровід циркуляції рідини 10 і трубопровід відводу відпрацьованої рідини 11, причому патрубок циркуляції рідини 17 розташований нижче, ніж патрубок відводу відпрацьованої рідини 18. Трубопровід відводу відпрацьованої рідини 11 виконаний у вигляді гідрозатвору з висотою, меншою ніж висота трубопроводу відводу рідини 7. Трубопровід циркуляції рідини 10 і трубопровід підводу рідини 16 з'єднані через циркуляційний насос 12 з розбризкувачами нижнього ярусу 5. Як варіант виконання установки запропоновано розділити об'єм двоярусної тепломасообмінної колони 1 на два яруси кільцевою полицею 2 і воронкою 3, яка пов'язана з нижньою частиною колони трубопроводом відводу рідини з верхнього ярусу 6. Установка працює таким чином: Сатураційний газ під тиском надходить по трубопроводу підводу са тураційного газу 13, проходить послідовно нижній і верхній яруси двоярусної тепломасообмінної колони 1, а потім по трубопроводу відводу сатураційного газу прямує у батарею сатураторів 15. У той же час гаряча рідина під тиском подається у тепломасообмінну колону 1 через трубопровід підводу рідини 16 двома потоками: через розбризкувачі 4 верхнього ярусу і через насос 12 разом з циркуляційною рідиною на розбризкувачі 5 нижнього ярусу. Розбризкувачі 4 і 5 виконані у вигляді форсунок. Гаряча рідина стікає з верхнього ярусу через кільцеву полицю 2 і воронку 3 по трубопроводу відводу рідини з верхнього ярусу 6 на днище двоярусної тепломасообмінної колони 1. Відпрацьована рідина відводиться з колони через трубопровід відводу рідини 7 і сепаратор 8 по трубопроводу відводу відпрацьованої рідини 11. Частина відпрацьованої рідини по трубопроводу циркуляції відпрацьованої рідини 10 подається у всмоктувальну лінію насосу 12, де змішується з частиною гарячої рідини, а потім знов надходить у двоярусну тепломасообмінну колону 1 через розбризкувачі 5 нижнього ярусу. Процес сатурації цукрових розчинів звичайним чином проходить у батареї сатураторів 15. Тепломасообмінні процеси обробки сатураційного газу проходять при контакті сатураційного газу з розбризканою рідиною у об'ємі двоярусної тепломасообмінної колони 1. Установка для сатурації цукрових розчинів має компактну та просту конструкцію, яка переважно складається з уніфікованих вузлів та деталей, високу ремонтопридатність. Установка легко пристосовується до існуючої теплотехнологічної схеми цукрового виробництва. Установка для сатурації цукрових розчинів може виготовлятися промисловим шляхом серійно або, в залежності від потреб виробництва, в єдиному екземплярі безпосередньо на підприємствіспоживачі. 3 36630 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4