Вдосконалений вертикальний вакуум-випарний апарат безперервної дії

1. Конструкція вдосконаленого вертикального вакуум-випарного апарата безперервної дії для кристалізації цукру та подібного, яка складається в комбінації, з: циліндричного корпусу з вертикальною віссю, в якому розміщена сукупність вакуумних камер одна над одною на спільній осі: кожна камера має суттєво W-подібне днище, простір під яким оточено відпрацьованою парою камери, що знаходиться нижче: кожна робоча камера має пов’язаний з нею орган управління з фіксованими заданими значеннями стану утфелю та годинної об’ємної витрати, причому годинна об'ємна витрата даної робочої камери перевищує годинну об'ємну витрату безпосередньо попередньої робочої камери; засобу для підведення тепла, який являє собою нерухомо закріплений кільцевий каландр з вертикальних труб, куди подається гостра зігрівальна пара зі спільного подавального трубопроводу, що знаходиться зовні циліндричного корпусу; центрального вертикального відвідного каналу, у якому знаходиться осьовий імпелер потоку або механічний циркулятор; одного чи більше механізмів для управління: a) тиском зігрівальної пари, b) тиском парів, c) станом утфелю, d) рівнем подачі патоки та швидкістю потоку, 2 (19) 1 3 88245 4 4. Конструкція за пунктом 1 чи 2, яка відрізняється тим, що засоби ущільнення та підшипник встановленого знизу механічного циркулятора повністю знаходяться всередині робочої камери. 5. Конструкція за пунктом 4, яка відрізняється тим, що засоби ущільнення та підшипник, що повністю знаходяться всередині робочої камери, розміщені у кожусі. 6. Конструкція за будь-яким з пунктів 1 чи 2, яка відрізняється тим, що коробка передач розташованого знизу механічного циркулятора встановлена безпосередньо на днищі кожної робочої камери без жодних муфт чи опорних елементів. 7. Конструкція за пунктом 1 чи 2, яка відрізняється тим, що коробка передач являє собою лінійно встановлену коробку передач планетарного типу, яка має порожнистий шліцьовий вихідний вал та порожнистий вхідний вал зі шпонкою для безпосереднього осьового монтажу приводу на фланці. 9. Конструкція за будь-яким з пунктів 1 чи 2, яка відрізняється тим, що у п'яти чи шести верхніх робочих камерах встановлені механічні циркулятори з приводами, що мають нижчі номінальні робочі характеристики, ніж ті, що встановлені у останній та/або розташованих нижче робочих камерах, без зміни конструкції лопатей циркулятора. 10. Конструкція за пунктом 1 чи 2, яка відрізняється тим, що циліндричний корпус має бак нагромаджувач чи буферний бак, з камерами для патоки, гарячої води та холодної води, встановлений у верхній частині зазначеного циліндричного корпусу, тобто над робочими вакуумними камерами. 11. Конструкція за пунктом 10, яка відрізняється тим, що днище бака-нагромаджувача чи буферного бака має форму перевернутого конуса. 12. Конструкція за пунктом 10, яка відрізняється тим, що спільний колектор подачі патоки, колектори гарячої та холодної води приєднані до своїх відповідних патрубків бака-нагромаджувача чи буферного бака. 13. Конструкція за пунктом 1 чи 2, яка відрізняється тим, що засоби для уловлювання винесень кожної робочої камери включають до себе дуже компактні сепаратори винесень відцентрового типу, причому дві верхні робочі камери мають по чотири компактних сепаратори винесень, а інші камери нижче мають по три компактних сепаратори винесень. 14. Конструкція за пунктом 1 чи 2, яка відрізняється тим, що найвища чи найнижча робоча камера може використовуватися як камера для заведення кристалів, яка працює з вищим рівнем вивантаження утфелю, ніж робочі камери. Цей винахід відноситься до вдосконаленого обладнання, призначеного для безперервної кристалізації речовини з розчину із застосуванням вакуум-випарного апарату, а більш конкретно, але не виключно, для безперервної кристалізації цукру з розчину у вертикальному вакуум-випарному апараті безперервної дії. Визначення важливих термінів: 1. Утфель: Цe суміш кристалів та маточного розчину після вакуум-випарного апарата. 2. Каландр: Обладнання, що складається з тісно розміщених металевих труб для теплообміну. Цей винахід являє собою вдосконалений апарат для безперервного виготовлення цукру. Апарат складається з багатьох вакуумних камер, чи робочих камер, розмішених вертикально, одна над одною. В камерах здійснюється процес кристалізації та випарювання. Кожна камера є вертикально сполученою з наступною, в такий спосіб, що цукрова патока після досягнення певної консистенції під час випарювання та кристалізації в одній камері надходить до наступної, де вона піддається подальшому концентруванню завдяки випарюванню та кристалізації. Процес відбувається послідовно, аж доти концентрований продукт, тобто утфель. не виходить з останньої камери. Цей утфель далі піддається подальшій переробці, і вкінці отримують готовий кристалізований продукт, тобто цукор. Раніше зазвичай замість безперервного процесу застосовували періодичний процес із застосуванням вакуум-випарного апарату. Однак, він мав такі недоліки: 1. Пропускна здатність: Низька пропускна здатність кристалізатора-випарника через те, що усі стадії процесу виконуються лише в одній посудині; 2. Споживання пари: вище як з кількісної, так і з якісної точки зору; 3. Якість продукту; Низькі та нерівномірні темпи зростання; 4. Простій устаткування: Це час, коли один технологічний процес завершений і треба розпочинати наступний. Оскільки процес був переривчастим, треба було залишати проміжок часу на очищення посудини та підготовку її для свіжої порції, а це призводило до простою устаткування. 5. Змінне навантаження: Змінні потреби у парі для нагрівання та змінні потреби у тиску пари призводили до підвищеного споживання енергії, нерівномірного навантаження, відповідно, на парогенератор та конденсатор, з відповідним підвищенням собівартості та зниженням ефективності виробництва. Ці недоліки спонукали до створення вакуумвипарних апаратів безперервної дії, де процес здійснюється шляхом безперервної подачі зародкових кристалів та цукрового розчину до кристалізатора-випарника. з одночасним вивантаженням утфеля (висококонцентрованої суспензії) з випарника-кристалізатора. Апарати безперервної дії існують двох типів - вертикальні та горизонтальні. 5 В апаратах вертикального типу відсіки випарювання і кристалізації розміщені вертикально, один над одним. В апаратах горизонтального типу вони сполучені між собою горизонтально. Перевагою горизонтальних апаратів безперервної дії було те, що середня функція зростання кристалів була кращою, з відповідно вищою якістю продукту. Відомі і описані у джерелах різноманітні типи горизонтальних апаратів. (Патенти №№IN161506 (Індії). IN170702 (Індії). GB1049798 (Великобританії). US3627582 (США). DE212803I (Німеччини). Однак, вакуумно-випарні апарати безперервної дії горизонтального типу мали певні недоліки, а саме: a) Змінна якість продукту: великі розбіжності у розмірах кінцевих кристалів через закорочування траєкторій руху утфеля. b) Труднощі у процесі переробки: дуже чисту патоку було складно переробляти. c) Проблема утворення кірки: спостерігалася схильність до утворення кірки, особливо в отворах між відсіками. Утворення кірки є небажаним явищем, бо воно зменшує коефіцієнт теплопередачі та перешкоджає циркулюванню/руху патоки. зменшуючи продуктивність. d) Відсутність засобів для перепуску: В апаратах горизонтального типу усі відсіки сполучені між собою та знаходяться в одній посудині. Рух патоки з одного відсіку до іншого відбувається безперервно, немає можливості перепуску повз будь-який окремий відсік. Через це у випадку потреби в ремонті будь-якого одного відсіку доводиться зупиняти усю установку. с) Зниження якості готового продукту: Конгломерація та утворення псевдогранул призводить до зниження якості готового продукту. є) Зниження продуктивності: Закорочування траєкторій руху утфеля та перехлюпування утфеля з одного відсіку до іншого призводить до поганого або зменшеного виходу продукту. f) Потреба у більших виробничих площах: Значно більше потрібно виробничих площ. Для цукрозаводу, де використовувалися апарати з періодичним процесом з механічними мішалками старих типів, які займають значно менше місця, може виявитися неможливим замінити їх апаратами безперервної дії горизонтального типу. g) Складна і дорога конструкція: Вакуумвипарні апарати безперервної дії мають складну й дорогу конструкцію з неоднаковими відсіками. Різні спроби позбутися зазначених недоліків у горизонтальних вакуум-випарних апаратах безперервної дії призвели до небажаних ускладнень у конструкції апаратів та системах управління, які стали несприятливими конструкційними та технологічними чинниками. (Патенти №№US3879215 (США). НР0172965 (Європейський). US5201957 (США) та патентна заявка №US2004177846 (СШA). Недоліки горизонтальної системи безперервної дії було подолано шляхом створення вертикальної системи безперервної дії. Дійшли розуміння, що недоліки горизонтальних систем, зокрема пов'язані з якістю кристалів продукту, а саме великі 88245 6 коливання розмірів кристалів, конгломерація. Утворення псевдогранул тощо, також виникають через різні умови на окремих стадіях процесу в апараті. Тому на різних стадіях потрібні неоднакові технологічні режими. Потреба в реалізації таких неоднакових режимів переробки зумовила пропозицію створення вертикального вакуум-випарного апарата безперервної дії. В апараті вертикального типу встановлено кілька змішувальних посудин з підігрівом та з мішалками і без мішалок одна над одною вертикально та у сполученні одна з одною. В техніці відомі різні типи вертикальних систем. (Патенти №№JP52001045 (Японія). US4120745 (США). ЕР0065775 (Європейський). ЕР0201629 (Європейський). DE3839182 (Німеччини), FR2695837 (Франції), та патентна заявка №IN/PCT/2002/02149/СНЕ (Індії). Добре відомо, яке велике значення мас циркуляція утфеля за допомогою механічних циркуляторів (мішалок) у вакуум-випарних апаратах. Вона має вплив на споживання енергії, виснаження утфеля та на якість цукру. Тому мішалки (циркулятори) для таких апаратів досліджувалися і часто використовувалися для інтенсифікації циркуляції. Патенти №№ЕР0065775 (Європейський), FR2695837 (Франції). Доведено, що механічні циркулятори (мішалки) покращують якість кристалів цукру. Кристали зростають більш рівномірно, з меншою кількістю включень маточного розчину (Van der Poel, 1980, Rieger та інші, 1989; Zukerindustrie («Цукрова промисловість»), 105. сс.237-240). Цукор отримують менш забарвленим, знижується ризик втрат цукру через місцевий перегрів. Крім того, помішування також зменшує споживання води на відцентрове промивання на 50%. (Van der Poel, 1980; Zukerindustrie. 105, сc.237-240). Малі перепади температури (