Сатуратор для цукрової промисловості

Реферат: UA 98344 U UA 98344 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до обладнання для цукрового виробництва і може бути використана при очищенні цукрового розчину вапняково-вуглекислотним способом. Відомий двосекційний сатуратор для цукрової промисловості [Штангеев, В.О. Современные технологии и оборудование свеклосахарного производства. В 2-х частях. ч. 1. / В.О. Штангеев, В.Т. Кобер, Л.Г. Белостоцкий и др. - К.: "Цукор України", 2003. - С. 314-316], що складається з циліндричного корпусу, верхньої розширеної частини і конічного днища. Соковий простір розділений циліндричною вставкою (циркуляційною трубою) на дві секції: зовнішню і внутрішню. В нижній частині цих секцій встановлені барботери для сатураційного газу. Апарат оснащений патрубками підводу дефекованого розчину всередину циркуляційної труби, відводу обробленого розчину з нижньої конічної частини сатуратора, підводу сатураційного газу в барботери та відводу відпрацьованого газу з верхньої розширеної чистини сатуратора. Недоліком такого сатуратора є низька ефективність очищення цукрового розчину від нецукрів, низький коефіцієнт використання СО2, а отже великі втрати тепла з відпрацьованим сатураційним газом. В основу корисної моделі поставлена задача розробки ефективного обладнання для сатурації цукрових розчинів з метою покращення якості обробки цукрових розчинів, зменшення забруднення атмосфери викидами СО2 з сатураційним газом та зменшення витрати тепла з газом, що покидає сатуратор. Поставлена задача вирішується тим, що сатуратор для цукрової промисловості, виконаний у вигляді циліндричного корпусу з розширеною верхньою частиною і конічним днищем, встановленою в циліндричній частині циркуляційною трубою, оснащений патрубками для підводу сатураційного газу в конічну частину сатуратора і його відводу зверху та патрубком для відводу обробленого розчину з нижньої частини сатуратора через переливний ящик. Згідно з корисною моделлю, сатуратор додатково оснащений ежекційним пристроєм з патрубками підводу дефекованого соку в робоче сопло, відбору відпрацьованого сатураційного газу з розширеної верхньої частини сатуратора та патрубком подачі суміші в нижню частину циркуляційної труби, причому верхній торець циркуляційної труби закінчується в розширеній частині сатуратора вище рівня розміщення патрубків відбору відпрацьованого сатураційного газу, а на рівні переливного ящика в циркуляційній трубі виконані отвори. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає в наступному. Відомо, що прискорення процесу сатурації приводить до більш якісного очищення цукрового розчину від нецукрів, що пояснюється утворенням в розчині більшої кількості кристалічного карбонату кальцію, який в момент свого зародження має найбільші адсорбційні властивості. Завдяки цьому проходить більш повне фізико-хімічне очищення цукрового розчину від нецукрів, що дозволяє отримати більше кристалічного цукру піску (нецукри видаляються в процесі фільтрації цукрового розчину, що покращує кристалізаційні процеси в вакуум-апаратах а самі нецукри не будуть являтись меласоутворюючими на останній стадії кристалізації). Для можливості відділення карбонату кальцію з розчину він повинен пройти стадію росту. Таке ведення процесу сатурації можливе в секційному апараті, в якому в першій секції проходять інтенсивні масообміні процеси, що приводять до практично миттєвого утворення кристалічної структури карбонату кальцію. Першою секцією сатуратора являється ежекційний апарат, в якому проходить масообмін між Са(ОН)2 та СО2, що знаходиться в відпрацьованому сатураційному газі, який ежектується з розширеної верхньої частини сатуратора. В ньому є достатня кількість діоксиду вуглецю для проведення 20-того ступеня карбонізації розчину. Такого ступеня карбонізації достатньо для створення значного пересичення розчину по молекулярному карбонату кальцію, що приводить до утворення кристалів при його високій адсорбційній здатності. В другій секції сатуратора відбувається подальший процес росту утворених кристалів карбонату кальцію для можливості їх відділення з розчину в подальшому. Швидкість процесу сатурації в цей період може бути нижчою, щоб виключити процес утворення нових кристалів карбонату кальцію. Такі умови сатурації виконуються в барботажному об'ємі сатуратора. Що стосується використання СО2 в апараті, то слід відмітити, що в сатураторі, прийнятому за прототип, сатураційний газ подається в нижню частину сатуратора в барботери як всередину, так і зовні циркуляційної труби. Тобто процес масопередачі СО 2 проходить в барботажному режимі, що дозволяє отримати коефіцієнт використання в апаратах першої сатурації близько 50-60 %. З таким сатураційним газом в атмосферу видаляється також значна кількість тепла, зменшити яку можливо при зменшенні об'ємів газу, що пропускають через сатуратор, тобто при збільшенні використання діоксиду вуглецю. 1 UA 98344 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В заявленому сатураторі запропоновано проводити першу стадію сатурації цукрового розчину відпрацьованим сатураційним газом. Як уже відмічалось, в такому газі є достатня кількість СО2, що необхідна для проведення першої ступені сатурації. Сатураційний газ з печі подається лише в барботер, що розташований зовні циркуляційної труби, після проходження шару соку він потрапляє в розширену верхню частину сатуратора, звідки в необхідній кількості відсмоктується ежектором як пасивне середовище. Як активний потік використовується дефекований сік, який насосом подається в сопло ежектора. Сам ежектор при цьому є насосом сатураційного газу і масообмінним апаратом, в якому проходить інтенсивний масообмін через значну поверхню контакту фаз. Соко-газова суміш з ежекційного апарату потрапляє в нижню частину циркуляційної труби, сатураційний газ барботує через шар соку і рухається всередині циркуляційної труби майже на вихід з сатуратора. Дефекований сік після обробки в ежекторі та всередині барботажної труби переливається через вікна, що виконані в циркуляційній трубі на рівні переливного ящика та потрапляє в барботажну частину сатуратора, де обробляється свіжим сатураційним газом, доводиться до нормативної лужності і через переливний ящик відводиться на подальшу обробку. На фіг. 1 зображений поздовжній переріз сатуратора для цукрової промисловості, на фіг. 2 поперечний переріз сатуратора А-А. Сатуратор складається з циліндричного корпусу 1, конічного днища 2 та розширеної верхньої частини 3. Всередині сатуратора встановлена циркуляційна труба 4 з вирізами 5 на рівні соку в сатураторі (переливного ящика). Знизу циркуляційної труби виконаний тангенційний підвід сокогазової суміші 6, що утворюється в ежекторі 7. Підвід дефекованого соку в ежектор відбувається через патрубок 8, а через патрубок 9 ежектується відпрацьований сатураційний газ з верхньої частини сатуратора 3. Сатураційний газ з печі подається в нижню конічну частину сатуратора 2 через патрубки 10 та видаляється з нього після проходження каплевідбійників 11 та 12 через патрубок 13 в атмосферу. Сік з апарату видаляється патрубком 14 з конічної частини сатуратора та через переливний ящик (гідрозатвор) 15 йде на подальшу обробку. Сатуратор для цукрової промисловості працює наступним чином. Дефекований цукровий розчин патрубком 8 під тиском 0,2…0,4 МПа подається в активне сопло ежектора 7, чим створюється розрідження в його приймальній камері і через патрубок 9 втягується відпрацьований сатураційний газ з розширеної верхньої частини сатуратора 3 з концентрацією СО2 12…15 %. В ежекторі відбувається хімічна реакція між розчиненим вапном та СО2 з утворенням молекулярного карбонату кальцію СаСО3. Після досягнення межі розчинності він утворює кристалічну структуру. В цей момент він має найбільшу адсорбційну здатність, що і обумовлює високу ефективність очищення цукрового розчину від нецукрів. Соко-газова суміш з ежекційного апарату по патрубку 6 подається в нижню частину циркуляційної труби 4, в якій сатураційний газ піднімається вгору і після проходження каплевідбійника 12 патрубком 13 видаляється в атмосферу. Концентрація СО2 на виході буде мінімальною, оскільки його абсорбція відбувалась як в камері змішування ежекційного апарату так і в циркуляційній трубі. Газ видаляється в атмосферу, в розширену верхню частину сатуратора, в місце відбору в ежекційні апарати для повторного використання він не потрапляє. Частково оброблений сік через вирізи 5 в циркуляційній трубі 4 переливається в барботажну частину сатуратора, що утворена циліндричним корпусом 1 та циркуляційною трубою 4. Тут проходить обробка соку до кінцевої лужності 0,1…0,08 % СаО сатураційним газом з печі з концентрацією СО2 30…35 %, що подається в нижню частину сатуратора через патрубки 10. Підвід сатураційного газу в нижню конічну частину сатуратора може бути виконаний як в вигляді барботера так і тангенційним. В барботажній частині сатуратора продовжуються утворення молекулярного карбонату кальцію при більш низькій швидкості, який адсорбується кристалами СаСО 3 разом з нецукрами, що знаходяться в розчині. При цьому продовжується очищення розчину та ріст кристалів. Оскільки утворення центрів кристалів СаСО3 відбулось одночасно в ежекційному апараті, то і їх ріст відбувається в однакових умовах, що гарантує їх рівномірний гранулометричний склад та є умовою високої фільтраційної здатності такого осаду. Повністю оброблений розчин патрубком 14 відводиться на переливний ящик (гідро затвор) 15, з якого він потрапляє на подальшу обробку, згідно з технологічною схемою. Відпрацьований сатураційний газ після барботажу через шар соку з концентрацією діоксиду вуглецю близько 12…15 % потрапляє в розширену верхню частину сатуратора, звідки ежектується дефекований соком, що подається насосом в робоче сопло ежектора. 2 UA 98344 U 5 10 Таким чином, сатураційний газ з печі потрапляє в барботажу частину сатуратора, ежектується дефекованим соком в ежектор, в якому проходить абсорбція СО 2, потім потрапляє в циркуляційну трубу, в якій піднімається вгору з продовженням процесу абсорбції і тільки після цього видаляється в атмосферу. Тому можна стверджувати про високий ступінь використання діоксиду вуглецю. Це приводить до зменшення об'ємів сатураційного газу, що необхідний для проведення процесу сатурації. Тобто зменшуються і втрати тепла з газом, що видаляється в атмосферу. Технічний результат від впровадження сатуратора даної конструкції полягає в можливості збільшення виходу товарного цукру на заводі в результаті покращення якості обробки цукрових розчинів адсорбцією на розвинутій поверхні кристалічного карбонату кальцію, зменшення забруднення атмосфери викидами СО2 з сатураційним газом та зменшення втрати тепла з газом, що покидає сатуратор. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Сатуратор для цукрової промисловості, який виконаний у вигляді циліндричного корпусу з розширеною верхньою частиною і конічним днищем, встановленою в циліндричній частині циркуляційною трубою, оснащений патрубками для підводу сатураційного газу в конічну частину сатуратора і його відводу зверху та патрубком для відводу обробленого розчину з нижньої частини сатуратора через переливний ящик, який відрізняється тим, що сатуратор додатково оснащений ежекційним пристроєм з патрубками підводу дефекованого соку в робоче сопло, відбору відпрацьованого сатураційного газу з розширеної верхньої частини сатуратора та патрубком подачі суміші в нижню частину циркуляційної труби, причому верхній торець циркуляційної труби закінчується в розширеній частині сатуратора вище рівня розміщення патрубків відбору відпрацьованого сатураційного газу, а на рівні переливного ящика в циркуляційній трубі виконані отвори. 3 UA 98344 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4