CN102732644A - 一种制糖高效饱充装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种制糖高效饱充装置，主要由反应罐、推流机和带清垢装置的二氧化碳布气头组成。糖汁连续进入反应罐，经罐内稀释后饱充脱色、脱胶，连续排出反应罐。推流机控制罐内物流的循环，塔板的使用提高了交换效率，带清垢装置的二氧化碳布气头均匀布气，并可解决进气管易堵塞的问题。本装置除胶脱色效果好，二氧化碳利用率高，物料停留时间短，不易产生泡沬和粘稠状的糖盐。

Description

一种制糖高效饱充装置

发明领域

本发明属于制糖生产的糖浆清净装置技术领域，具体地说涉及一种制糖高效饱充装置。

背景技术

饱充是碳酸法制糖的关键技术，实施饱充的设备称为饱充装置，一般由饱充罐，糖汁进/出入系统和二氧化碳鼓泡系统组成。

现各糖厂使用的饱充装置，基本上是基于两相流的原理和规范设计，存在饱充时间长，二氧化碳的利用率低的不足，甚至有的工厂二氧化碳的利用率仅达25%。经制糖企业多年的改进，饱充罐增加了循环，可使清净效率达28.31%，二氧化碳的利用率达63%，但停留时间仍要10分钟以上，饱充气液比达30，用气量大。其原因是所采用的液体循环升力全由饱充气体提供，在多管鼓泡时又要防止鼓泡气管口堵塞，一般采用较大口径的鼓泡管，生成的气泡大，提供的升力小，致三相反应的转移系数Kla值低。

国内现使用的制糖饱充装置，因气泡提供的升力小，都没采用塔板技术提高转移系数Kla值。专利200520220758.8提出增加塔板，也囿于提升动力小，过板流速小，效果不明显难以采用。国外有使用塔板的制糖饱充装置，但其塔板不在液相内，需泵提升液进入塔板实现气液逆流接触，泵的循环量极大，能耗高。

国外有采用小孔鼓泡以提高转移系数Kla值的制糖饱充装置。用纯二氧化碳鼓泡，其利用率可达100%，但小孔易结垢堵塞，需定期酸洗。

国内有仿制丹麦的制糖饱充装置的报导。丹麦的制糖饱充装置在鼓泡管上使用了清垢器防垢堵塞，但其外循环的泵提升量为400%，仍不足以满足三相反应器的需要。若加大循环量满足反应的需要(循环比大于20)，则泵的流量过大，设备大、动力消耗大。并且，其热灰汁直接进入循环井，当碱度1000～1500mgCaO/L时，二氧化碳吸收困难，产生泡沬多，易生成粘稠状的糖盐影响过滤。

为了避免生成粘稠状的糖盐，有设计将高碱度的灰汁先行与槽内低碱度的饱充汁混合，降低高灰汁碱度。但其稀释过程极慢，难以达到预期的效果。

本发明的内容

本发明的目的是提供一种制糖高效饱充装置，以满足碳酸法制糖糖汁清净质量高、二氧化碳利用率高和停留时间短的要求。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下。

1.一种制糖高效饱充装置，主要由反应罐、推流机和带清垢装置的二氧化碳布气头三大部分组成。

1）反应罐为三相反应罐，主要由排废气管、集气罩、外筒体和内筒体组成：内筒体内与外筒体内均设置有多层水平塔板；反应罐上方设置有集气罩，集气罩内设有挡沬板，排废气管连接在集气罩上；在反应罐上方的液位内沿反应罐的圆周壁上均匀设置多条出液管；在内筒体上方液位内沿反应罐的圆周壁上均匀设置多条进液管；在反应罐下方沿反应罐的圆周壁上均匀设置多个带清垢装置的二氧化碳布气头；在反应罐底的中部设置防堆集中心锥。

2）推流机置于内筒体的液面与挡沬板之间，推流机的电动机设置于液体之外，推流机的叶轮伸入于液体之中，推流机的作用是使外筒体内液体上升、内筒体内液体下降形成循环。

3）带清垢装置的二氧化碳布气头，为三通状：三通的垂直管为二氧化碳气进口；三通的水平管的一端安装清垢装置的控制系统，三通的水平管的另一端是清垢装置，伸入反应罐内、管端头封闭、管内设有刀盘、管壁上设有平行于管轴线的布气槽。

上述反应罐通过进液管进入内筒体的富钙液与从外筒体进入内筒体的贫钙液混合稀释后，钙溶解量小于1000mgCa0/L。

上述反应罐其内外筒体间物料上升的流速和内筒体内物料下降的流速为0.3m/s～1.0m/s。

上述多层水平塔板为任何不易积垢的高效塔板，优选垂直蜂窝板或垂直网格板，垂直蜂窝板或垂直网格塔板孔径为15mm×15mm～100mm×100mm，壁厚1mm～10mm，塔板厚15mm～100mm，优选孔径25mm×25mm～50mm×50mm，壁厚小于5mm，塔板厚25～50mm，塔板间距为300mm～500mm。

上述推流机的推流叶轮选开式叶轮，控制物料在罐内每循环一周的时间为8s～12s。

上述带清垢装置的二氧化碳布气头为多个带清垢装置的二氧化碳布气头，各布气头沿反应罐的圆周壁布置，各布气头的间距不大于1m。

其中：所述二氧化碳布气头的布气槽为2～4条，槽宽不小于3mm，布气槽的气速为12m/s～16m/s；所述清垢装置前端为卡入布气槽中可沿布气槽前后滑动的刀盘，后端为拉动刀盘前后运动的清垢装置的控制系统；所述清垢装置的控制系统可为手动、电动、气动或液压统。

本发明的有益效果：

1.因高灰糖汁进入饱充装置，在内筒体内可快速稀释至1000mgCa0/L以下，不易生成粘稠状的蔗糖盐和泡沬。

2.糖汁每循环一周的时间约为8～12秒。在满足高灰稀释的条件下，物料于饱充装置中的总停留时间可控制于小于6分钟，可满足糖汁高速清净的要求，并且饱充汁好过滤。

3.在推流机的作用下，糖汁在装置内的流速大，在塔板的帮助下处于完全混合状态，气-液反应和固-液反应的转移系数Kla值都较大，生成碳酸钙细，碳酸钙吸附胶体、色素的效果好，二氧化碳的利用率高。

4.因清垢装置对布气槽定期清扫，可解决使用窄槽鼓小气泡易堵塞的问题，保证饱充装置能连续稳定地工作，布气效果好。

5.采用推流机控制物料流速，不但节能，还解决了糖汁循环配套泵难的问题。

6.本饱充装置仅需一个饱充罐可连续工作，系统简洁，投资小。

附图说明

图1是本发明的制糖高效饱充罐结构示意图；

图2是本发明带清垢装置的二氧化碳布气头结构示意图。

图中：三相反应罐1，推流机2，带清垢装置的二氧化碳布气头3，外筒体4、内筒体5，多层水平塔板6，防堆集中心锥7，进液管8，出液管9，集气罩10，挡沬板11，排废气管12，刀盘13，清垢装置的控制系统14，布气槽15。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明一种制糖高效饱充装置结构如图1、图2所示，一种制糖高效饱充装置，主要由反应罐1、推流机2和带清垢装置的二氧化碳布气头3三大部分组成。

1.反应罐1为三相反应罐，主要由排废气管12、集气罩10、外筒体4和内筒体5组成：内筒体5内与外筒体4内均设置有多层水平塔板6；反应罐1上方设置有集气罩10，集气罩10内设有挡沬板11，排废气管12连接在集气罩10上；在反应罐1上方的液位内沿反应罐的圆周壁上均匀设置多条出液管9；在内筒体5上方液位内沿反应罐1的圆周壁上均匀设置多条进液管8；在反应罐1下方沿反应罐的圆周壁上均匀设置多个带清垢装置的二氧化碳布气头3；在反应罐1底的中部设置防堆集中心锥7。

2.推流机2置于内筒体5的液面与挡沬板11之间，推流机2的电动机设置于液体之外，推流机2的叶轮伸入于液体之中，推流机2的作用是使外筒体5内液体上升、内筒体4内液体下降形成循环。

3.带清垢装置的二氧化碳布气头3，为三通状：三通的垂直管为二氧化碳气进口；三通的水平管的一端安装清垢装置的控制系统14，三通的水平管的另一端是清垢装置，伸入反应罐1内、管端头封闭、管内设有刀盘13、管壁上设有平行于管轴线的布气槽15。

上述反应罐1通过进液管8进入内筒体5的富钙液与从外筒体4进入内筒体5的贫钙液混合稀释后，钙溶解量小于1000mgCa0/L。

上述反应罐1其内外筒体间物料上升的流速和内筒体内物料下降的流速为0.3m/s～1.0m/s。

上述多层水平塔板6为任何不易积垢的高效塔板，优选垂直蜂窝板或垂直网格板，垂直蜂窝板或垂直网格塔板孔径为15mm×15mm～100mm×100mm，壁厚1mm～10mm，塔板厚15mm～100mm，优选孔径25mm×25mm～50mm×50mm，壁厚小于5mm，塔板厚25～50mm，塔板间距为300mm～500mm。

上述推流机2的推流叶轮选开式叶轮，控制物料在罐内每循环一周的时间为8s～12s。

上述带清垢装置的二氧化碳布气头3为多个带清垢装置的二氧化碳布气头，各布气头沿反应罐1的圆周壁布置，各布气头的间距不大于1m。

其中：所述二氧化碳布气头3的布气槽15为2～4条，槽宽不小于3mm，布气槽的气速为12m/s～16m/s；所述清垢装置前端为卡入布气槽15中可沿布气槽15前后滑动的刀盘13，后端为拉动刀盘13前后运动的清垢装置的控制系统14；所述清垢装置的控制系统14可为手动、电动、气动或液压统。

实施例

按处理糖汁5000m³/d，加入氧化钙的量1.3%，饱充后含氧化钙0.06%计。

1、将糖汁中的碱度稀释至0.1%所需的稀释倍率可计得为30。

2、氧化钙的加入量为65000kg/d,折合为1160.71kg-mol/d。

3、当二氧化碳的利用率为90%时，需饱充的二氧化碳量为1289.68kg-mol/d(忽略饱充后的残余氧化钙)。折合为28888.89Hm³/d。按窑气中二氧化碳含量30%计，需窑气量96296.3Hm³/d。

4、每秒钟进入饱充装置的糖汁为0.0579m³/s，带入氧化钙0.7523kg/s，需饱充的窑氧1.1145H m³/s。

5、窑气入饱充罐后的体积，按罐内循环液温度90℃，进口处压力0.142Mpa计，为1.0436m³/s。

6、因在合适的条件下，二氧化碳与氧化钙反应生成碳酸钙不需5秒钟即可完成；氧化钙吸附胶体、色素的时间则较长。控制饱充罐物料一个循环为上升、下降各5秒。30个循环后糖汁完成饱充排出饱充系统，饱充停留时间为：10s×30循环＝300s

7、饱充罐计算

进入三相反应罐的内筒体的物料体积大于：

V_内＝(0.0579×31m³/s)×5＝8.98m³

防堆集中心锥的直径取2m，高度1m，其体积为：

V_锥＝(0.785×4²)×1/3＝4.19m³

取三相反应罐内液位高度为4m，计得三相反应罐内筒直径为2m。

内筒体与外筒体间上升的物料体积，为出内筒体的糖汁体积与入饱充罐窑气体积之和：

V_外＝［(0.0579×31m³/s)+1.0436m³/s］×5＝14.19m³

计得外筒直径为4.70m。

8、二氧化碳布气头计算

窑氧1.1145H m³/s。进气温度50℃，进口处压力0.042Mpa（绝压）计为0.93m³/s。分为20组，进气流速控制为6m/s。进气管直径为：102mm，二氧化碳布气头上开宽3mm，长1300mm的布气槽2条。

Claims (6)

1.一种制糖高效饱充装置，其特征在于，装置主要由反应罐、推流机和带清垢装置的二氧化碳布气头三大部分组成；

1）反应罐为三相反应罐，主要由排废气管、集气罩、外筒体和内筒体组成：内筒体内与外筒体内均设置有多层水平塔板；反应罐上方设置有集气罩，集气罩内设有挡沬板，排废气管连接在集气罩上；在反应罐上方的液位内沿反应罐的圆周壁上均匀设置多条出液管；在内筒体上方液位内沿反应罐的圆周壁上均匀设置多条进液管；在反应罐下方沿反应罐的圆周壁上均匀设置多个带清垢装置的二氧化碳布气头；在反应罐底的中部设置防堆集中心锥；

2）推流机置于内筒体的液面与挡沬板之间，推流机的电动机设置于液体之外，推流机的叶轮伸入于液体之中，推流机的作用是使外筒体内液体上升、内筒体内液体下降形成循环；

3）带清垢装置的二氧化碳布气头，为三通状：三通的垂直管为二氧化碳气进口；三通的水平管的一端安装清垢装置的控制系统，三通的水平管的另一端是清垢装置，伸入反应罐内、管端头封闭、管内设有刀盘、管壁上设有平行于管轴线的布气槽。

2.权利要求1所述的制糖高效饱充装置，其特征在于，所述反应罐通过进液管进入内筒体的富钙液与从外筒体进入内筒体的贫钙液混合稀释后，钙溶解量小于1000mgCa0/L。

3.权利要求1所述的制糖高效饱充装置，其特征在于，所述反应罐其内外筒体间物料上升的流速和内筒体内物料下降的流速为0.3m/s～1.0m/s。

4.权利要求1所述制糖高效饱充装置，其特征在于，所述多层水平塔板为任何不易积垢的高效塔板，本发明选垂直蜂窝板或垂直网格板，垂直蜂窝板或垂直网格塔板孔径为15mm×15mm～100mm×100mm，壁厚1mm～10mm，塔板厚15mm～100mm，本发明选孔径25mm×25mm～50mm×50mm，壁厚小于5mm，塔板厚25～50mm，塔板间距为300mm～500mm。

5.权利要求1所述的制糖高效饱充装置，其特征在于，所述推流机的推流叶轮选开式叶轮，控制物料在罐内每循环一周的时间为8s～12s。

6.权利要求1所述制糖高效饱充装置，其特征在于，所述带清垢装置的二氧化碳布气头为多个带清垢装置的二氧化碳布气头，各布气头沿反应罐的圆周壁布置，各布气头的间距不大于1m；

其中：所述二氧化碳布气头的布气槽为2～4条，槽宽不小于3mm，布气槽的气速为12m/s～16m/s；所述清垢装置前端为卡入布气槽中可沿布气槽前后滑动的刀盘，后端为拉动刀盘前后运动的清垢装置的控制系统；所述清垢装置的控制系统可为手动、电动、气动或液压统。

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