Дозатор вапняного молока

Реферат: Винахід належить до цукрової промисловості та може бути використаний для підвищення реакційної здатності гідроксиду кальцію при взаємодії з нецукрами цукроутримуючих розчинів у лужному середовищі технологічних процесів цукрового виробництва. Дозатор вапняного молока, який складається із корпусу, оснащеного трубопроводом підводу вапняного молока, трубопроводами його розподілу на технологічні потреби апаратів дефекосатурації та трубопроводом рециркуляції молока у вапняне відділення. Додатково має колектор, оснащений трубопроводами для одночасного розподілу вапняного молока на технологічні процеси очищення напівпродуктів цукрового виробництва, трубопроводом рециркуляції молока у вапняне відділення, причому корпус дозатора складається із концентрично розташованих внутрішнього та зовнішнього циліндрів із поярусним розміщенням по висоті останнього переміжних стаціонарних гвинтових поверхонь таким чином, що кожна наступна змінює напрямок гвинтового руху на протилежний відносно до попередньої, при цьому площа поперечного перерізу кільцевого простору для проходу вапняного молока між боковими поверхнями внутрішнього та зовнішнього циліндрів дозатора на 20-30 % перевищує площу поперечного перерізу внутрішнього циліндра. Технічним результатом буде підвищення реакційної здатності вапняного молока, одночасний та оптимальний його розподіл на технологічні процеси цукрового виробництва в залежності від витрат цукроутримуючого UA 104202 C2 (12) UA 104202 C2 розчину, збільшення загального ефекту очищення та зменшення витрат вапна на виробництво цукру. UA 104202 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до цукрової промисловості та може бути використаний для підвищення реакційної здатності гідроксиду кальцію при взаємодії з нецукрами цукроутримуючих розчинів у лужному середовищі технологічних процесів очищення напівпродуктів цукрового виробництва. Відомий дозатор (SU № 1266859, Кл. С13D 3/02, 1986) призначений для дозування вапняного молока на прогресивну попередню дефекацію. Корпус дозатора складається із двох секцій, розділених переливною перегородкою. Перша секція обладнана клапаном для регулювання рівня реагенту, що надходить у другу секцію, яка призначена для його розподілу по секціях переддефекатора за допомогою пластинкових розсікачів потоку. Дозатор обладнаний трубопроводом підводу вапняного молока, розділення його на декілька потоків по секціях переддефекатора, а також повернення надлишку у вапняне відділення. Недоліками даного дозатора є складність конструкції, висока вразливість до обростання осадами пластинкових розсікачів трубопроводів, підводу та відводу молока, що ускладнює підтримування необхідного pH по секціях та на виході із переддефекатора, особливо під час можливих коливань витрат дифузійного соку, порушує стабільність управління процесом дозування вапняного молока у відповідні зони прогресивного переддефекатора. Найближчим аналогом (прототипом) запропонованого винаходу є дозатор типу РЗ-ПРУ-3, призначений для регулювання витрат вапняного молока на основну дефекацію (Справочник по технологическому оборудованию сахарних заводов / под ред. В.Г. Белика.- К.: Техніка. - 1982. С. 100-104). Корпус дозатора розділений на дві секції. У нижній частині першої секції встановлено клапан, який розділяє вапняне молоко на два потоки: один через діафрагму надходить на дефекатор, другий по трубопроводу повертається у вапняне відділення. Дозатор обладнаний трубопроводами підводу вапняного молока, відводу необхідної його кількості на основну дефекацію, а також повернення надлишку у вапняне відділення. Конструктивне виконання дозатора за даним принципом не дозволяє підвищити реакційну здатність вапняного молока за рахунок руйнування та переходу у колоїдний стан часточок вапна, які не розгасились при попередній обробці, що зменшує активність вапняного молока, в результаті чого мають місце коливання лужності дефекованого соку на виході із дефекатора, які негативно впливають на подальшу обробку соку та збільшують витрати вапна на очищення лужних цукроутримуючих розчинів. Суттєвим недоліком прототипу є також його низька пристосовуваність до технологічних умов, для одночасного забезпечення апаратів технологічної схеми очищення вапняним молоком виникає потреба у дозаторах цільового призначення, що ускладнює схему та управління технологічними процесами. В основу винаходу поставлена задача створення дозатора вапняного молока шляхом його оснащення колектором (6) з трубопроводами (11) для одночасного розподілу вапняного молока на технологічні процеси очищення напівпродуктів, вертикальними концентричними внутрішнім (1) та зовнішнім (2) циліндрами із розташуванням по висоті останнього переміжних стаціонарних гвинтових поверхонь (4) з метою підвищення реакційної здатності вапняного молока, забезпечення його оптимального використання в залежності від витрат цукроутримуючого розчину, збільшення загального ефекту очищення та зменшення витрат вапна на технологічні процеси цукрового виробництва. Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому дозаторі вапняного молока, який складається із корпусу, оснащеного трубопроводом (10) підводу вапняного молока, трубопроводами (11) розподілу необхідної його кількості на технологічні потреби апаратів дефекосатурації (на кресленнях не позначені) та трубопроводом (14) рециркуляції молока у вапняне відділення (на кресленнях не позначено). Дозатор додатково має: колектор (6), оснащений трубопроводами (11) для одночасного розподілу вапняного молока на технологічні процеси очищення напівпродуктів та трубопроводом (12) для повернення надлишку вапняного молока із колектора (6) у вапняне відділення, трубопроводи (11) колектора (6) через поворотні заслінки (7) з'єднані з індукційними витратомірами (8) та приймальними лійками (9) розподілу вапняного молока по трубопроводах (11). Корпус дозатора складається із двох вертикальних концентрично розташованих зовнішнього (2) та внутрішнього (1) кругових циліндрів із поярусним розміщенням по висоті останнього переміжних стаціонарних гвинтових поверхонь (4). Таким чином, що кожна наступна поверхня змінює напрямок гвинтового руху на протилежний відносно до попередньої, а опірні зрізи (5) витків зміщенні один відносно одного на 90° навколо вертикальної осі гвинтової поверхні (4), крок якої не перевищує двох діаметрів внутрішнього кругового циліндра (1), при цьому площа поперечного перерізу кільцевого простору (3) для проходу вапняного молока між боковими 1 UA 104202 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поверхнями внутрішнього (1) та зовнішнього (2) циліндрів на 20-30 % перевищує площу поперечного перерізу внутрішнього циліндра (1). Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та очікуваними технічними результатами буде в наступному. Запропонований дозатор додатково має: колектор (6), оснащений трубопроводами (11) для одночасного розподілу вапняного молока на технологічні процеси очищення напівпродуктів та трубопроводом (12) для повернення його надлишку із колектора (6) у вапняне відділення, трубопроводи (11) колектора (6), які через поворотні заслінки (7) з'єднані з індукційними витратомірами (8) та приймальними лійками (9) в розподілу вапняного молока по трубопроводам (11), який забезпечує одночасний оптимальний розподіл вапняного молока на технологічні процеси очищення напівпродуктів цукрового виробництва згідно з технологічним регламентом. Суттєвою перевагою такого технічного рішення є висока технологічна пристосовуваність дозатора, яка полягає у тому, що його використання, при необхідності, дозволяє одночасно подавати вапняне молоко на різні ділянки технологічної схеми цукрового заводу - від підготовки живильної води на дифузію до кристалізаційного відділення включно. Корпус дозатора складається із двох вертикальних концентрично розташованих зовнішнього (2) та внутрішнього (1) кругових циліндрів із поярусним розміщенням по висоті останнього переміжних, стаціонарних гвинтових поверхонь (4). Таким чином, що кожна наступна поверхня змінює напрямок гвинтового руху на протилежний відносно до попередньої, утворюючи комірки із режимом інтенсивного змішування розчину, забезпечуючи наближення гідродинамічного режиму у внутрішньому циліндрі (1) в цілому до повного витіснення, що підвищує реакційну здатність вапняного молока за рахунок використання кінетичної енергії, що звільняється, джерелом якої є звуження потоку при його переході від однієї гвинтової поверхні до другої із зміненням напрямку руху на протилежний. При цьому, часточки вапна, які не погасились на попередніх стадіях очистки, "ударяючись" об перешкоду, руйнуються, при цьому кожна наступна гвинтова поверхня підсилює позитивний ефект впливу на потік вапняного молока, який рухається догори. Зміщення опірних зрізів (5) витків один відносно одного на 90° навколо вертикальної осі гвинтової поверхні (4), крок якої не перевищує двох діаметрів внутрішнього кругового циліндра (1), обумовлене необхідністю стабілізації потоку вапняного молока на шляху його руху вздовж гвинтової поверхні до наступного повороту на 90° у протилежному напрямку із постійною швидкістю. Збільшення площі поперечного перерізу кільцевого простору (3) для проходу вапняного молока між боковими поверхнями внутрішнього (1) та зовнішнього (2) кругових циліндрів на 2030 % відносно площі поперечного перерізу внутрішнього циліндра (1), забезпечує рух потоку вапняного молока в ньому із мінімальним середнім часом перебування елементарних об'ємів реагента, в режимі наближеному до повного витіснення і, тим самим, сприяє інтенсивному перетворенню агломератів міцел гідроксиду кальцію у моночастинки в кільцевому просторі (3) між поверхнями циліндрів (1) та (2). На фіг. 1 зображений дозатор вапняного молока у загальному вигляді. На фіг. 2 зображений фрагмент внутрішнього циліндра (1). Дозатор вапняного молока включає внутрішній циліндр (1), зовнішній циліндр (2), відкритий зверху внутрішній циліндр (1), оснащений знизу трубопроводом (10) для підводу вапняного молока. По висоті циліндра (1) поярусно розміщені переміжні стаціонарні гвинтові поверхні (4), опірні зрізи (5) витків яких зміщені один відносно одного на 90° навколо вертикальної осі гвинтової поверхні (4). Верхня частина внутрішнього циліндра (1) відкрита для переливу реагенту у кільцевий простір (3) між внутрішнім циліндром (1) та зовнішнім циліндром (2), який у верхній частині обладнаний трубопроводом (13) для відводу молока у вапняне відділення (на кресленні не позначено) в режимі вільного витоку через приймальну лійку (9) та трубопровід (14) рециркуляції вапняного молока у вапняне відділення. До нижньої частини зовнішнього циліндра (2) під'єднаний колектор (6) із трубопроводами (11) для одночасного розподілу вапняного молока на технологічні потреби апаратів дефекосатурації (на кресленнях не позначені). На кожному трубопроводі (11) встановлені поворотні заслінки (7) та індукційні витратоміри (8) для регулювання витрат реагента згідно з технологічним регламентом. Розподіл вапняного молока здійснюється по трубопроводах (11) в режимі вільного витоку через приймальні лійки (9). Колектор (6) оснащений резервним трубопроводом (12) для повернення надлишку вапняного молока із колектора (6) у вапняне відділення по трубопроводу (14). Дозатор вапняного молока працює наступним чином. У внутрішній циліндр (1) потік вапняного молока надходить знизу по трубопроводу (10), після чого піднімається догори, 2 UA 104202 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 змінюючи напрямок свого руху на протилежний. При переході від нижньої гвинтової поверхні (4) до верхньої, часточки вапна, що не прореагували з водою на стадії попередньої підготовки, "ударяючись" в перешкоду опірних зрізів (5), руйнуються та переходять у колоїдний стан в режимі інтенсивного змішування. Локальні, рівні по часових інтервалах, збурення при зміні напрямку безперервного руху потоку на протилежний в режимі, що наближається до повного змішування вздовж гвинтових поверхонь (4), сприяють збільшенню рушійної сили процесу та досягненню високої швидкості руйнування нерозгашених раніше часточок вапна та їх переходу в агломерати міцел гідроксиду кальцію. Водно-вапняна суспензія переливається через край внутрішнього циліндра (1) і рухається зверху вниз по кільцевому простору (3) між внутрішнім циліндром (1) та зовнішнім циліндром (2), площа поперечного перерізу якого на 20-30 % більше площі поперечного перерізу внутрішнього циліндра (1), що дозволяє забезпечити рух потоку вапняного молока в режимі, що наближається до повного витіснення із постійною швидкістю руху та мінімалізацією середнього часу перебування елементарних об'ємів водно-вапняної суспензії, при цьому ступінь перетворення агломератів міцел гідроксиду кальцію в моночастинки у кільцевому просторі (3) збільшується, реакційна здатність вапняного молока досягає максимуму. Воно стає більш гомогенним, здобуваючи гарну плинність. Розподіл вапняного молока на технологічні процеси очищення напівпродуктів згідно із технологічним регламентом і в залежності від витрат цукроутримуючого розчину, здійснюється одночасно за допомогою колектора (6) через приймальні лійки (9) відкритого типу по трубопроводах (11), кожний із яких обладнаний поворотними заслінками (7) та індукційними витратомірами (8) для регулювання кількості вапняного молока. Надлишок вапняного молока повертається у вапняне відділення із кільцевого простору (3) двома шляхами: із його верхньої частини по трубопроводу (13), приймальну лійку (9) та трубопровід (14) при нормальному режимі роботи, або із нижньої частини - через колектор (6) по трубопроводу (12) при нестандартних технологічних ситуаціях. Конструктивне виконання запропонованого дозатора дозволяє на першому ступені підвищити реакційну здатність вапняного молока за рахунок введення у потік додаткового гідравлічного опору з використанням кінетичної енергії, яка звільняється, для руйнування та переходу у колоїдний стан нерозгашених раніше часточок вапна в режимі, який наближається до повного змішування у кожній переміжній гвинтовій поверхні із збільшенням рушійної сили процесу та досягнення високої швидкості переходу нерозгашених часточок вапна в агломерати міцел карбоксиду кальцію. На другому ступені - забезпечити роботу кільцевого простору (3) в режимі, наближеному до повного витіснення. Постійна швидкість потоку водно-вапняної суспензії на прямій вертикальній ділянці кільцевого простору між боковими поверхнями внутрішнього (1) та зовнішнього (2) циліндрів дозатора, яка забезпечується збільшенням на 20-30 % площі перерізу кільцевого простору (3) відносно площі поперечного перерізу внутрішнього циліндра (1) є необхідною умовою збільшення ступеня перетворення міцел гідроксиду кальцію в моночастинки у кільцевому просторі (3) дозатора. Таким чином, дозатор працює в режимі, наближеному до повного витіснення із поступовим підвищенням реакційної здатності водно-вапняної суспензії при рушійній силі, яка забезпечує завершення процесу руйнування часточок нерозгашеного вапна у внутрішньому циліндрі (1) та максимально можливе перетворення агломератів міцел гідроксиду кальцію в моночастинки із стабілізацією останніх у кільцевому просторі (3), безпосередньо перед виходом та розподілом вапняного молока на технологічні процеси очищення напівпродуктів цукрового виробництва згідно із регламентом. Використання запропонованого дозатора вапняного молока дає можливість порівняно із прототипом: забезпечити рівномірне дозування вапняного молока на технологічні потреби апаратів дефекосатурації протягом всього виробничого сезону, в залежності від кількості цукроутримуючого розчину, що надходить на очистку, скоротивши до мінімуму час від моменту остаточної підготовки вапняного молока до його подачі відповідно до технологічного регламенту; досягти максимально можливого руйнування та переходу у колоїдний стан часточок вапна, які залишились у вапняному молоці після попередньої його обробки на першому ступені із наступним переходом агломератів міцел гідроксиду кальцію в моночастинки на другому; підвищити загальний ефект очистки шляхом більш повного видалення нецукрів на станції дефекосатурації за рахунок об'єднання ефектів розчиненого вапна, високої температури та збільшення питомої поверхні СаСО3; 3 UA 104202 C2 5 знизити витрати вапна на технологічні потреби при виробництві цукру. Суттєвою перевагою запропонованого дозатора є також його технологічна пристосованість, яка полягає у тому, що його використання, при необхідності, дозволяє одночасно подавати вапняне молоко, як на основні, так і на допоміжні ділянки технологічної схеми - від підготовки живильної води на дифузію до кристалізаційного відділення включно. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 Дозатор вапняного молока, який складається із корпусу, оснащеного трубопроводом підводу вапняного молока, трубопроводами розподілу його на технологічні потреби та трубопроводом рециркуляції молока у вапняне відділення, який відрізняється тим, що має колектор, який з'єднаний з трубопроводами для розподілу вапняного молока на технологічні потреби та з трубопроводом для повернення його надлишку із колектора у вапняне відділення, причому трубопроводи колектора через поворотні заслінки з'єднані з індукційними витратомірами та приймальними лійками розподілу вапняного молока по трубопроводах, а корпус дозатора складається із двох вертикальних концентрично розташованих зовнішнього та внутрішнього циліндрів із поярусним розміщенням по висоті останнього переміжних стаціонарних гвинтових поверхонь з можливістю зміни напрямку гвинтового руху на протилежний відносно до попередньої, при цьому опірні зрізи витків зміщені один відносно одного на 90° навколо вертикальної осі гвинтової поверхні, крок якої не перевищує двох діаметрів внутрішнього кругового циліндра, а площа поперечного перерізу кільцевого простору для проходу вапняного молока між боковими поверхнями внутрішнього та зовнішнього циліндрів на 20-30 % перевищує площу поперечного перерізу внутрішнього циліндра. 4 UA 104202 C2 5 UA 104202 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 6