Спосіб сульфітації рідин цукрового виробництва

1. Спосіб сульфітації рідин цукрового виробництва, що передбачає отримання сірчистого газу шляхом спалювання сірки, очищення сірчистого 39000 сірки, ежектування сірчистого газу струменями рідини, що підлягає суль фітації, а також масообмін між рідиною та сірчистим газом у прямотоці, який здійснюється одночасно з ежектуванням (Сапронов А.Р. и др. Общая технология сахара и сахаристых веществ. - М.: Агропромиздат, 1990. - 397 с.). Згідно з цим способом ежектування здійснюється щільними струменями рідини, яка витікає з струменевих сопел, а очищення сірчистого газу від пилу та доспалювання сірки проводять шляхом гравітаційного осаджування. В такий спосіб сульфітації може забезпечуватись висока інтенсивність масообмінних процесів і необхідне для досягнення оптимальної концентрації сульфіт-іонів співвідношення витрат рідини, яку сульфітують, та сірчистого газу (коефіцієнт ежекції) тільки при відносних витратах рідини в діапазоні 80-100%. При менших витратах рідини щільні струмені не мають достатньої швидкості і тому не мають енергії, необхідної для розпаду на окремі краплини і для передачі газовій фазі енергії, достатньої для створення необхідного коефіцієнта ежекції. Більш того, при відносних витратах рідини, менших 70%, ежекція сірчистого газу повністю припиняється, і починається надходження сірчистого газу до приміщень заводу, що спричиняє шкоду здоров'ю обслуговуючого персоналу. При витратах рідини, більших номінальних, збільшується і коефіцієнт ежекції, що призводить до зростання концентрації сульфіт-іонів вище за оптимальну. В той же час підвищення швидкості газу призводить, з одного боку, до збільшення виносу пилу та недопаленої сірки з сірчистих печей, а з другого боку, до зниження ефективності гравітаційного осаджування пилу та краплин розплавленої сірки. В результаті трубопровід сірчистого газу заноситься сумішшю пилу та розплавлених краплин сірки. Після цього підтримання оптимальної концентрації сульфіт-іонів стає неможливим при будь-яких значеннях витрат рідини. В основу винаходу поставлена задача у способі сульфітації рідин цукрового виробництва збільшити розрідження, яке створюється при ежектуванні і яке є рушійною силою потоку сульфітаційного газу, а також досягти ефективного очищення сірчистого газу і, таким шляхом, забезпечити підтримання оптимальної концентрації сульфіт-іонів у сульфітованих рідинах, при змінах відносних витрат цих рідин у діапазоні від 50% до 120%, і, таким чином, підвищити ефект суль фітації. Поставлена задача вирішується тим, що у способі сульфітації рідин цукрового виробництва, що передбачає отримання сірчистого газу шляхом спалювання сірки, очищення сірчистого газу, його ежектування струменем рідини, яка сульфітується, та масообмін між цією рідиною і сірчистим газом, згідно з винаходом, ежектування сірчистого газу здійснюють розпиленими під тиском 0,05-0,3 МПа дрібнодисперсними струменями рідини, з кутом розходження струменів 20-45°. При цьому очищення сірчистого газу здійснюють у закрученому газовому потоці. Спосіб відтворюють наступним чином. Спосіб передбачає отримання сірчистого газу шляхом спалювання сірки, очищення сірчистого газу, його ежектування струменем рідини, яка сульфітується, та масообмін між цією рідиною і сір чистим газом. Ежектування сірчистого газу здійснюють розпиленими під тиском 0,1-0,3 МПа дрібнодисперсними струменями рідини, з кутом розходження струменів 20-45°. Очищення сірчистого газу здійснюють у закрученому газовому потоці. Завдяки розпиленню, рідина, яку сульфітують, утворює дрібнодисперсний крапельний потік, який має розвинену міжфазну поверхню. Чим, поперше, досягається ефективний обмін кінетичною енергією між рідиною та газовою фазою, що забезпечує потрібний коефіцієнт ежекції навіть при мінімальних розходах рідини (до 50% від номінального), а по-друге, забезпечується інтенсивний масообмін між розпиленою рідиною та ежектованим сірчистим газом. Таким чином, виконуються обидві умови досягнення оптимальної концентрації сульфіт-іонів у рідині при зміні розходу цієї рідини у діапазоні від 50% до 120%. Крім того, інтенсивний обмін кінетичною енергією між газом та дрібнодисперсним крапельним потоком рідини, який розходиться під кутом 20-45°, сприяє тому, що розрядження, яке створюється при ежектуванні, досягає 2000 Па. Це розрядження є рушійною силою потоку сірчистого газу, і така його величина дозволяє застосувати очищення сірчистого газу у закрученому газовому потоці. На відміну від гравітаційного газоочищення, ефективність газоочищення у закрученому потоці збільшується при збільшенні витрат (швидкості) газу. Це відбувається внаслідок того, що відцентрове прискорення, яке є рушійною силою осаджування пилу та краплин розплавленої сірки, росте пропорційно квадрату витрат. При малих витратах сірчистого газу до газового потоку, який утворюється при спалюванні сірки, практично не виносяться пил та краплини розплавленої сірки. При збільшенні витрат сірчистого газу збільшується і забруднення газового потоку, але одночасно суттєво (пропорційно квадрату ви трат) росте ефективність очищення у закрученому газовому потоці. Таким чином, в усьому діапазоні змін витрат газовий потік, який ежектується, залишається вільним від пилу та краплин розплавленої сірки. Діапазон кута розходження струменів розпиленої рідини винайдено експериментально. Цей діапазон пов'язаний з тим, що при кутах, більших за 45°, зменшується повздовжня складова імпульсу швидкості, яка є рушійною силою процесу ежекції. А при кута х, менших за 20°, спостерігається коалесценція (злиття) краплин, яка зменшує міжфазову поверхню. Тому тільки в зазначеному діапазоні кутів досягається необхідне розрядження. Спосіб ілюструється конкретними прикладами його відтворення. Приклад 1. Рідину, що підлягає сульфітації, розпилюють під тиском 0,05 МПа за допомогою, наприклад, відцентрової форсунки, на виході з якої утворюється дрібнодисперсний крапельний струмінь, який розходиться під кутом 45°. Цей струмінь створює у камері ежектора розрядження у 1001500 Па, залежно від витрат рідини. Під дією цього розрядження повітря з оточуючого середовища проходить крізь піч, де воно збагачується сірчистим ангідридом, що утворюється в результаті спалювання сірки. Отриманий сірчистий газ надходить до циклона, де у закрученому потоці осідають пил та краплини розплавленої сірки, які виносять 2 39000 ся потоком газу з печі. Краплини сірки, які осіли на стінки циклона, догоряють, а пил збирається у бункері циклону. Далі очищений сірчистий газ засмоктується до приймальної камери ежектора, а звідти разом з розпиленим струменем рідини надходить до камери змішування ежектора, де потік рідини передає газові свою кінетичну енергію (що є суттю процесу ежекції), а сірчистий ангідрид абсорбується краплинами рідини. Завдяки розвиненій міжфазовій поверхні, яка утворюється при розпилюванні рідини, та куту розходження розпиленого струменя рідини, що дорівнює 45°, обидва ці процеси протікають з максимальною ефективністю, що забезпечує практично повну абсорбцію сірчистого ангідриду та створює розрядження, достатнє для проходження через циклон необхідної кількості сірчистого газу та його ефективного очищення. Таким чином, оптимальна концентрація сульфітіонів підтримується при змінах відносних витрат рідини у діапазоні 50—120%. Приклад 2. Рідину, що підлягає сульфітації, розпилюють під тиском 0,2 МПа за допомогою, наприклад, відцентрово-струмінної форсунки, на виході з якої утворюється дрібнодисперсний крапельний струмінь, який розходиться під кутом 30°. Цей струмінь створює у камері ежектора розрядження у 100-2000 Па, залежно від витрат рідини. Під дією цього розрядження повітря з оточуючого середовища проходить крізь піч, де воно збагачується сірчистим ангідридом, що утворюється в результаті спалювання сірки. Отриманий сірчистий газ надходить до циклона, де у закрученому потоці осідають пил та краплини розплавленої сірки, які виносяться потоком газу з печі. Краплини сірки, які осіли на стінки циклона, догоряють, а пил збирається у бункері циклону. Далі очищений сірчистий газ засмоктується до приймальної камери ежектора, а звідти разом з розпиленим струменем рідини надходить до камери змішування ежектора, де потік рідини передає газові свою кінетичну енергію (що є суттю процесу ежекції), а сірчистий ангідрид абсорбується краплинами рідини. Завдяки розвиненій міжфазовій поверхні, яка утворюється при розпилюванні рідини, та куту розходження розпиленого струменя рідини, що дорівнює 30°, обидва ці процеси протікають з максимальною ефективністю, що забезпечує практично повну абсорбцію сірчистого ангідриду та створює розрядження, достатнє для проходження через циклон необхідної кількості сірчистого газу та його ефективного очищення. Таким чином, оптимальна концентрація сульфіт-іонів підтримується при змінах відносних витрат рідини у діапазоні 50—120%. Приклад 3. Рідину, що підлягає сульфітації, розпилюють під тиском 0,3 МПа за допомогою, наприклад, суперкавітаційної форсунки, на виході з якої утворюється дрібнодисперсний крапельний струмінь, який розходиться під кутом 20°. Цей струмінь створює у камері ежектора розрядження у 100-1500 Па, залежно від витрат рідини. Під дією цього розрядження повітря з оточуючого середовища проходить крізь піч, де воно збагачується сірчистим ангідридом, що утворюється в результаті спалювання сірки. Отриманий сірчистий газ надходить до циклона, де у закрученому потоці осідають пил та краплини розплавленої сірки, які виносяться потоком газу з печі. Краплини сірки, які осіли на стінки циклона, догоряють, а пил збирається у бункері циклону. Далі очищений сірчистий газ засмоктується до приймальної камери ежектора, а звідти разом з розпиленим струменем рідини надходить до камери змішування ежектора, де потік рідини передає газові свою кінетичну енергію (що є суттю процесу ежекції), а сірчистий ангідрид абсорбується краплинами рідини. Завдяки розвиненій міжфазовій поверхні, яка утворюється при розпилюванні рідини, та куту розходження розпиленого струменя рідини, що дорівнює 20°, обидва ці процеси протікають з максимальною ефективністю, що забезпечує практично повну абсорбцію сірчистого ангідриду та створює розрядження, достатнє для проходження через циклон необхідної кількості сірчистого газу та його ефективного очищення. Таким чином, оптимальна концентрація сульфіт-іонів підтримується при змінах відносних витрат рідини у діапазоні 50—120%. Технічним результатом винаходу є збільшення розрідження, яке створюється при ежектуванні і яке є рушійною силою потоку сірчистого газу, а також досягнуте ефективне очищення сірчистого газу і, таким шляхом, забезпечене підтримання оптимальної концентрації сульфіт-іонів у сульфітованих рідинах, при змінах відносних витрат цих рідин у діапазоні від 50% до 120%, і, таким чином, підвищено ефект сульфітації. Крім того, відомо, що коефіцієнт гідравлічного опору закручених потоків істотно залежить від швидкості газу. Тому при низьких витрата х рідини, коли створюване ежектором розрідження є малим, і, отже, мала витрата газу, закручений потік практично не потребує перепаду тиску; навпаки, при високих витратах рідини і високому розрідженні, що створюється ежектором, підвищений гідравлічний опір закрученого потоку обмежує надмірну витрату газу. Таким чином, в способі сульфітації рідин цукрового виробництва з використанням закрученого потоку для очищення газу відпадає необхідність у встановленні механічного регулятора витрат сірчистого газу, що є додатковою перевагою. 3 39000 __________________________________________________________ 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