установка для очистки сахарсодержащего раствора

Формула изобретения

Установка для очистки сахарсодержащего раствора, включающая аппарат горячей дефекации и аппарат I сатурации, цилиндрический корпус которого сообщен переливным трубопроводом с аппаратом горячей дефекации для самотека дефекованного раствора и снабжен газораспределителем в нижней части, отличающаяся тем, что в корпусе аппарата I сатурации в наджидкостном пространстве укреплена конусообразная перегородка со сливным патрубком, разделяющая корпус на верхнюю и нижнюю камеры, при этом сливной патрубок снабжен шаровым клапаном для регулирования слива раствора, а на переливном трубопроводе установлен струйный насос для предварительного сатурирования дефекованного раствора отработанным сатурационным газом, эжектируемым из верхней части нижней камеры, причем выходной конец переливного трубопровода расположен над шаровым клапаном.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано для очистки сахаросодержащего раствора, например диффузионного сока, или клеровки сахара-сырца.

Известна установка для очистки сахаросодержащего раствора, включающая, аппарат горячей ступени основной дефекации и расположенный ниже него аппарат I сатурации, снабженный устройством для отделения капель сока от сатурационного газа [SU 1787166 A3, С 13 D 3/04, 07.01.1993], соединенные переливным трубопроводом для самотека дефекованного раствора.

Недостатками известной установки является недостаточная утилизация диоксида углерода сатурационного газа и образование крупнозернистого кристаллического осадка с относительно низким эффектом адсорбционной очистки.

Ближайшим аналогом предложенной установки является установка [Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. -М.: Колос, 1998, с. 254-255], включающая аппарат горячей дефекации и аппарат I сатурации, цилиндрический корпус которого сообщен переливным трубопроводом с аппаратом горячей дефекации для самотека дефекованного раствора и снабжен газораспределителем в нижней части.

Недостатками известной установки являются низкий коэффициент утилизации диоксида углерода из сатурационного газа вследствие недостаточно развитой поверхности массопередачи при барботировании сатурационного газа через слой дефекованного раствора; относительно низкая эффективность адсорбционной очистки в результате образования при противоточном взаимодействии жидкой и газовой фаз крупных и неоднородных кристаллов карбоната кальция.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента утилизации диоксида углерода из сатурационного газа; повышение эффекта адсорбционной очистки сахаросодержащего раствора и улучшение фильтрационных и седиментационных свойств сатурационного осадка.

Этот результат достигается тем, что в установке для очистки сахаросодержащего раствора, включающей аппарат горячей дефекации и аппарат I сатурации, цилиндрический корпус которого сообщен переливным трубопроводом с аппаратом горячей дефекации для самотека дефекованного раствора и снабжен газораспределителем в нижней части, в корпусе аппарата I сатурации в наджидкостном пространстве укреплена конусообразная перегородка со сливным патрубком, разделяющая корпус на верхнюю и нижнюю камеры. При этом сливной патрубок снабжен шаровым клапаном для регулирования слива раствора, а на переливном трубопроводе установлен струйный насос для предварительного сатурирования дефекованного раствора отработанным сатурационным газом, эжектируемым из верхней части нижней камеры, причем выходной конец переливного трубопровода расположен над шаровым клапаном.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез установки для очистки сахаросодержащего раствора.

Установка для очистки сахаросодержащего раствора включает аппарат горячей дефекации 1 и аппарат I сатурации, имеющий цилиндрический корпус 2, сообщенные переливным трубопроводом 3 для самотека дефекованного раствора, установленным наклонно вниз относительно аппарата I сатурации. Аппарат 1 снабжен в нижней части патрубком 4 подвода сахаросодержащего раствора и патрубком 5 подвода известкового молока, а в верхней части переливной коробкой 6 отвода дефекованного раствора. На переливном трубопроводе 3 непосредственно у корпуса 2 аппарата I сатурации установлен струйный насос 7, присоединенный к трубопроводу 3 патрубком 8 подвода внешнего потока дефекованного раствора.

Цилиндрический корпус 2 аппарата I сатурации снабжен газораспределителем 9, расположенным в его нижней части. Для подачи газа в газораспределитель 9 предназначен кольцевой коллектор 10, имеющий патрубок 11 подвода свежего сатурационного газа. Патрубок 12 и трубопровод 13 с контрольным ящиком 14 служат для отвода отсатурированного раствора. В наджидкостном пространстве аппарата I сатурации укреплена конусообразная перегородка 15, имеющая в нижней части сливной патрубок 16 для слива предварительно отсатурированного раствора и разделяющая корпус 2 на верхнюю камеру 17 и нижнюю камеру 18. Верхняя часть нижней камеры 18 под конусообразной перегородкой 15 сообщена трубопроводом 19 со струйным насосом 7 через патрубок 20 подвода перекачиваемой среды в виде эжектируемого отработанного сатурационного газа. В верхней камере 17 над сливным патрубком 16 расположен шаровой клапан 21, выполненный в виде пустотелого шара для уменьшения его массы и увеличения размера с целью более эффективного изменения площади проходного сечения сливного патрубка, а также смонтированы направляющие в виде нескольких цилиндрических стержней 22, обеспечивающие возможность перемещения клапана в вертикальном направлении по оси патрубка. В верхней камере 17 имеются каплеотбойник 23 и патрубок 24 отвода отработанного сатурационного газа.

Установка работает следующим образом.

В аппарат 1 горячей дефекации через патрубок 4 подают подогретый сахаросодержащий раствор, а через патрубок 5 подводят известковое молоко. Сахаросодержащий раствор и известковое молоко в аппарате 1 перемешивают и после выдерживания отводят через переливную коробку 6. Из аппарата 1 дефекованный раствор самотеком поступает по наклонному переливному трубопроводу 3 через патрубок 8 в струйный насос 7, где осуществляется первая ступень предварительного сатурирования раствора отработанным сатурационным газом. После струйного насоса раствор поступает далее в корпус 2 аппарата I сатурации, где осуществляется вторая ступень сатурирования раствора и он обрабатывается свежим сатурационным газом.

В струйном насосе за счет гидростатического давления, вызванного перепадом высоты по уровню раствора в аппаратах горячей дефекации и I сатурации, раствор приобретает значительную скорость течения, кинетическая энергия его возрастает, а потенциальная уменьшается. При этом давление снижается и становится меньше атмосферного, то есть в трубопроводе 19 возникает разрежение. Вследствие разрежения отработанный сатурационный газ, улавливаемый в нижней камере 18 под конусообразной перегородкой 15 в корпусе 2, эжектируется и поступает через патрубок 20 в струйный насос 7, где происходит интенсивное перемешивание потока дефекованного раствора с засасываемым отработанным сатурационным газом и достигается высокий коэффициент массопередачи.

При этом происходит интенсивное и равномерное образование мелких кристаллов карбоната кальция (СаСО₃), обладающих высокой адсорбционной способностью. В результате высокоразвитой поверхности кристаллов карбоната кальция несахара более полно адсорбируются на их поверхности.

Из струйного насоса 7 предварительно отсатурированный раствор переливается по трубопроводу 3 в верхнюю камеру 17, поступает через выходной конец трубопровода 3 на шаровой клапан 21 и, обтекая его, сливается через патрубок 16 и заполняет нижнюю камеру 18. При этом шаровой клапан 21, перекрывающий за счет своего большого размера сливной патрубок 16 и прилегающий к его входному отверстию, используется для регулирования сливом раствора через патрубок и исключения прямого пропускания через него отработанного сатурационного газа. Поступающий в верхнюю камеру 17 раствор накапливается на конусообразной перегородке 15 до тех пор, пока клапан 21 оказывается погруженным в него. За счет пустотелого выполнения шарового клапана возникает значительная выталкивающая сила, которая по достижении определенного уровня раствора преодолевает силу тяжести и приподнимает шаровой клапан от входного отверстия сливного патрубка 16, обеспечивая тем самым слив раствора через него в нижнюю камеру 18. При колебаниях расхода раствора, поступающего в верхнюю камеру 17, шаровой клапан 21 также совершает колебания в вертикальном направлении по оси патрубка 16 за счет направляющих 22 и таким образом регулирует слив раствора. В результате этого сохраняется постоянный гидравлический затвор для непосредственного удаления в атмосферу отработанного сатурационного газа, выходящего из слоя раствора в нижней камере 18. Отработанный в нижней камере 18 сатурационный газ полностью улавливается под конусообразной перегородкой 15 и по трубопроводу 19 за счет разрежения эжектируется на струйный насос 7.

Поступающий через патрубок 16 в нижнюю камеру 18 раствор энергично контактирует с барботирующими ему навстречу пузырьками свежего сатурационного газа. При этом завершается процесс сатурирования - происходит дальнейший рост кристаллов СаСО₃ и щелочность отсатурированного раствора доводится до заданной конечной величины.

Свежий сатурационный газ на основную обработку раствора поступает в аппарат 2 через патрубок 11, кольцевой коллектор 10 и равномерно распределяется по поперечному сечению емкости газораспределителем 9. Отсатурированный раствор через патрубок 12 по трубопроводу 13 поступает в контрольный ящик 14. Остаток дважды отработанного сатурационного газа проходит через каплеотбойник 23 и удаляется в атмосферу через патрубок 24.

Конструкция установки позволяет повысить степень использования диоксида углерода до 80-85% за счет абсорбции CO₂ из уже отработанного сатурационного газа в струйном насосе. При этом абсорбируемый из сатурационного газа диоксид углерода используется для образования в дефекованном растворе уже на входе в аппарат I сатурации центров осадка СаСО₃. Наличие центров осадка СаСО₃ в растворе ускоряет кристаллизацию образующегося при сатурации карбоната кальция и обеспечивает получение растворов с хорошими фильтрационно-седиментационными свойствами.