RU2217502C1

RU2217502C1 - Apparatus for saturating of sugar-containing solution

Info

Publication number: RU2217502C1
Application number: RU2002115807/13A
Authority: RU
Inventors: В.Е. Игнатов; С.М. Петров; В.Н. Тарабанов; ховский Ю.В. Р; Ю.В. Ряховский
Original assignee: Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2003-11-27
Also published as: RU2002115807A

Abstract

FIELD: sugar industry. SUBSTANCE: apparatus has cylindrical vessels provided with bottom and connected with one another through pipeline. One vessel has sugar-containing solution supply branch pipe and gas distributor and other vessel has sugar-containing solution discharge branch pipe and gas distributor. Gas distributors are made in the form of gas- liquid injectors axially mounted on cover of one vessel and inside other vessel. Vapor nozzles are axially arranged in gas nozzles of injectors inside thereof or inside and outside thereof. Cyclone-type gas-liquid mixture separator is positioned in upper part of other vessel and connected through pipes with feeding chamber of injector and with upper part of one vessel. Cylindrical shell is positioned in other vessel for displacement in vertical plane to provide for circulation of sugar-containing solution. EFFECT: increased efficiency in rectifying of sugar-containing solution and reduced dimensions of apparatus. 3 dwg

Description

Изобретение относится к сахарному производству, а именно к устройствам для очистки сахаросодержащих растворов от несахаров, и может быть использовано при очистке диффузионного сока и клеровки сахара-сырца в различных технологических схемах очистки. The invention relates to sugar production, and in particular to devices for cleaning sugar-containing solutions from non-sugars, and can be used in the purification of diffusion juice and curing of raw sugar in various technological cleaning schemes.

В сахарной промышленности известен сатуратор для сахаросодержащего раствора (А. с. 1150269, кл. С 13 D 3/04, опубл. 15.04.85 г. Бюл. 14), включающий цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженный патрубками для подвода дефекованного сока и сатурационного газа и отвода отсатурированного сока и отработанного газа, систему рециркуляции сока, инжектор, установленный под камерой смешения инжектора сепаратор газа и отбойник, при этом в сопле инжектора установлены под углом 10-15 градусов к вертикальной оси ребра для завихрения сока, а трубопровод для подвода сатурационного газа подключен под углом 35-50 градусов к оси инжектора. In the sugar industry, a saturator for a sugar-containing solution is known (A. p. 1150269, class C 13 D 3/04, publ. 04/15/85 Bul. 14), which includes a cylindrical body with a conical bottom, equipped with nozzles for supplying defecated juice and saturation gas and discharge of juice juice and exhaust gas, a juice recirculation system, an injector, a gas separator and a chimney installed under the injector mixing chamber, while in the nozzle of the injector are installed at an angle of 10-15 degrees to the vertical axis of the ribs for swirling the juice, and a pipeline for saturation gas water is connected at an angle of 35-50 degrees to the axis of the injector.

Недостатком сатуратора для сахаросодержащего раствора является подача рециркулирующего раствора насосом в сопло инжектора. В результате большой скорости раствора на выходе из сопла комплексы "кристаллы СаСО₃ - высокомолекулярные соединения (ВМС) - вещества коллоидной дисперсности (ВКД)" разрушаются, что значительно снижает эффективность очистки.The disadvantage of a saturator for a sugar-containing solution is the supply of a recycle solution by a pump to the injector nozzle. As a result of the high speed of the solution at the exit from the nozzle, the complexes "CaCO ₃ crystals - high molecular weight compounds (IUDs) - colloidal dispersion substances (VCR)" are destroyed, which significantly reduces the cleaning efficiency.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является установка для сатурации сахаросодержащего раствора (Пат. 2113489, МПК⁶ С 13 D 3/04, опубл. 20.06.98 г. Бюл. 17), включающая соединенные между собой трубопроводом цилиндрические емкости с днищами, одна из которых снабжена патрубком подвода сахаросодержащего раствора, размещенным над днищем газораспределителем, и переливной короб. Трубопровод, соединяющий цилиндрические емкости, снабжен конусообразным раструбом, установленным по оси внутри емкости с патрубком подвода сахаросодержащего раствора. Верхняя кромка раструба расположена на уровне перелива раствора. Выпускная часть трубопровода в емкости с патрубком отвода отсатурированного раствора расположена соосно емкости и снабжена гидрозатвором.The closest in technical essence to the proposed one is a unit for saturation of a sugar-containing solution (Pat. 2113489, IPC ⁶ C 13 D 3/04, publ. 06/20/98 Bul. 17), including cylindrical containers with bottoms connected to each other by a pipeline, one of which is equipped with a nozzle for supplying a sugar-containing solution, placed above the bottom of the gas distributor, and an overflow box. The pipeline connecting the cylindrical containers is equipped with a cone-shaped bell mounted axially inside the container with a nozzle for supplying a sugar-containing solution. The upper edge of the socket is located at the level of the overflow of the solution. The outlet part of the pipeline in the tank with the outlet pipe of the saturated solution is located coaxially with the tank and is equipped with a water seal.

Недостатками установки для сатурации сахаросодержащего раствора являются низкий коэффициент утилизации диоксида углерода из сатурационного газа вследствие недостаточно развитой поверхности массопередачи, обусловленной низким уровнем диспергирования и неравномерным распределением газа по сечению емкости; относительно низкая эффективность очистки в результате образования крупных кристаллов СаСО₃ и большие габаритные размеры установки.The disadvantages of the installation for the saturation of the sugar-containing solution are the low coefficient of utilization of carbon dioxide from the saturation gas due to the underdeveloped mass transfer surface due to the low level of dispersion and the uneven distribution of gas over the cross section of the tank; relatively low cleaning efficiency due to the formation of large crystals of CaCO ₃ and large overall dimensions of the installation.

Техническим результатом изобретения является достижение максимального эффекта очистки сахаросодержащего раствора, повышение коэффициента утилизации СО₂ из сатурационного раствора и уменьшение габаритных размеров установки.The technical result of the invention is to achieve the maximum cleaning effect of the sugar-containing solution, increasing the utilization rate of CO ₂ from the saturation solution and reducing the overall dimensions of the installation.

Этот результат достигается тем, что в установке для сатурации сахаросодержащего раствора, включающей соединенные между собой трубопроводом цилиндрические емкости с днищами, одна из которых снабжена патрубком подвода сахаросодержащего раствора и газораспределителем, а другая емкость - патрубком отвода сахаросодержащего раствора и газораспределителем, газораспределители выполнены в виде газожидкостных инжекторов, установленных на крышке первой и внутри второй емкости соосно, и в газовых соплах инжекторов внутри или внутри и снаружи соосно размещены паровые сопла, при этом во второй емкости установлен в верхней части разделитель газожидкостной смеси циклонного типа, соединенный трубопроводами с приемной камерой ее инжектора и с верхней частью первой емкости, причем во второй емкости расположена с возможностью перемещения по вертикали цилиндрическая обечайка для создания циркуляции сахаросодержащего раствора внутри нее. This result is achieved in that in a plant for saturation of a sugar-containing solution, including cylindrical containers with bottoms interconnected by a pipeline, one of which is equipped with a pipe for supplying a sugar-containing solution and a gas distributor, and the other container is equipped with a pipe for withdrawing a sugar-containing solution and a gas distributor, gas distributors are made in the form of gas-liquid injectors mounted on the lid of the first and inside the second container coaxially, and in the gas nozzles of the injectors inside or inside and outside steam nozzles are placed axially, while a cyclone-type gas-liquid mixture separator is connected in the upper part to the upper part and is connected by pipelines to the receiving chamber of its injector and to the upper part of the first container, and the cylindrical shell is vertically movable in the second container to create a sugar-containing circulation solution inside it.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема установки для сатурации сахаросодержащего раствора в вертикальном разрезе; на фиг. 2 и 3 - варианты технического решения узла 1 на фиг.1. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a diagram of an installation for saturation of a sugar-containing solution in a vertical section; in FIG. 2 and 3 are variants of the technical solution of the assembly 1 in FIG. 1.

Установка для сатурации сахаросодержащего раствора включает вертикальные цилиндрические емкости 1 и 2 с конусными днищами 3 и 4. На крышке 5 емкости 1 и внутри емкости 2 в нижней ее части соосно емкостям установлены газораспределители, выполненные в виде газожидкосных инжекторов 6 и 7. Инжектор 6 (фиг.2) включает приемную камеру для сахаросодержащего раствора 8, газовое сопло 9, центральное паровое сопло 10, расположенное соосно внутри газового сопла 9 или центральное (фиг.3) паровое сопло 10 и внешнее кольцевое паровое сопло 11, выполненное коаксиально газовому соплу 9, и камеру смешения 12. Инжектор 7 конструктивно аналогичен инжектору 6. Верхняя часть емкости 1 трубопроводом 13 соединена с разделителем циклонного типа 14, установленным внутри верхней расширенной части емкости 2. Нижняя часть 15 разделителя 14 является напорным резервуаром сахаросодержащего раствора и трубопроводом 16 соединена с приемной камерой инжектора 7, установленного во второй емкости на 1...3 метра ниже разделителя 14. Внутри второй емкости 2 коаксиально камере смешения 12 инжектора 7 расположена цилиндрическая обечайка 17, выполненная с возможностью перемещения по вертикали. Контрольный ящик 19 соединен трубопроводом 18 с нижней частью емкости 2. Installation for saturation of sugar-containing solution includes vertical cylindrical containers 1 and 2 with conical bottoms 3 and 4. On the cover 5 of the container 1 and inside the container 2 in its lower part, gas distributors are installed, made in the form of gas-liquid injectors 6 and 7. Injector 6 (Fig. .2) includes a reception chamber for the sugar-containing solution 8, a gas nozzle 9, a central steam nozzle 10 located coaxially inside the gas nozzle 9 or a central (Fig. 3) steam nozzle 10 and an external annular steam nozzle 11 made coaxial but the gas nozzle 9, and the mixing chamber 12. The injector 7 is structurally similar to the injector 6. The upper part of the tank 1 is connected by a pipe 13 to a cyclone separator 14 installed inside the upper expanded part of the tank 2. The lower part 15 of the separator 14 is a sugar-containing solution pressure tank and a pipeline 16 is connected to the receiving chamber of the injector 7, installed in the second tank 1 ... 3 meters below the separator 14. Inside the second tank 2 coaxially to the mixing chamber 12 of the injector 7 there is a cylindrical shell 17 and configured to move vertically. The control box 19 is connected by a pipe 18 to the lower part of the tank 2.

Установка работает следующим образом. Сахаросодержащий раствор (дефекованные сок или клеровка сахара-сырца) подается в приемную камеру 8 газожидкостного инжектора 6, установленного на крышке 5 емкости 1. Сатурационный газ из турбогазодувок под давлением 0,05...0,056 МПа поступает в газовые сопла 9 инжекторов 6 и 7. В центральное 10 и внешнее кольцевое 11 паровые сопла инжекторов подается насыщенный пар. Пар и сатурационный газ с большой скоростью выходят соответственно из сопел 10, 11 и 9, смешиваются и инжектируют сахаросодержащий раствор, поступающий через приемную камеру 8. Двухфазная смесь поступает в камеру смешения 12. При выходе из камеры смешения сатурационный газ равномерно распределяется по сечению емкости 1. По трубопроводу 13 смесь раствора и обедненного сатурационного газа поступает в разделитель циклонного типа 14. Газ выбрасывается в атмосферу, а жидкость стекает в напорный резервуар 15 и далее по трубопроводу 16 поступает в приемную камеру 8 инжектора 7. Двухфазная среда из камеры смешения поступает внутрь цилиндрической обечайки 17 и поднимается вверх. Обедненный сатурационный газ отделяется и удаляется из емкости 2. Сахаросодержащий раствор переливается через верхний край обечайки 17 и опускается вниз. Таким образом, цилиндрическая обечайка работает как эрлифт и обеспечивает циркуляцию сахаросодержащего раствора внутри нижней части емкости. Часть отсатурированного сахаросодержащего раствора по трубопроводу 18 подается в контрольный ящик 19 и удаляется из установки, а часть поступает внутрь цилиндрической обечайки 17 и поднимается вверх, то есть рециркулирует. При этом количество рециркулирующего раствора зависит от взаимного расположения по высоте камеры смешения 12 инжектора 7 и цилиндрической обечайки 17, что регулируется изменением положения обечайки по высоте. Осадок удаляется по патрубку из нижней части конусных днищ 3 и 4 емкостей 1 и 2. Installation works as follows. Sugar-containing solution (defecated juice or raw sugar curing) is fed into the receiving chamber 8 of the gas-liquid injector 6 mounted on the cover 5 of the tank 1. Saturation gas from the turbo-gas blower at a pressure of 0.05 ... 0.056 MPa enters the gas nozzle 9 of the injectors 6 and 7 Saturated steam is supplied to the central 10 and outer annular 11 steam nozzles of the injectors. Steam and saturation gas at high speed exit nozzles 10, 11 and 9, respectively, mix and inject sugar-containing solution entering through the receiving chamber 8. The two-phase mixture enters the mixing chamber 12. When leaving the mixing chamber, the saturation gas is evenly distributed over the cross section of the tank 1 A mixture of a solution and a depleted saturation gas enters the cyclone-type separator 14. Through the pipeline 13, gas is discharged into the atmosphere, and the liquid flows into the pressure tank 15, and then through the pipeline 16 it enters hydrochloric injector chamber 8 7. two-phase medium is supplied from the mixing chamber inside the cylindrical mantle 17 and rises. The depleted saturation gas is separated and removed from the container 2. The sugar-containing solution is poured over the upper edge of the shell 17 and lowered down. Thus, the cylindrical shell works like an airlift and ensures the circulation of the sugar-containing solution inside the lower part of the tank. A part of the sugar-containing sugar solution that has been sourced is piped 18 to a control box 19 and removed from the unit, and a part enters the cylindrical shell 17 and rises, that is, it is recycled. The amount of recirculating solution depends on the relative position along the height of the mixing chamber 12 of the injector 7 and the cylindrical shell 17, which is regulated by changing the position of the shell along the height. The sediment is removed through the pipe from the bottom of the conical bottoms 3 and 4 of the tanks 1 and 2.

В результате интенсивного перемешивания сахаросодержащего раствора с сатурационным газом и пенной структуры газожидкостного потока в камерах смешения инжекторов достигается высокий коэффициент массопередачи. При конденсации пара из газопаровой смеси увеличивается коэффициент диффузии и, соответственно, количество перенесенного вместе с паром СО₂. В результате увеличивается скорость массопередачи и достигается значительно большая утилизация сатурационного газа. Это обеспечивает высокую дисперсность кристаллов СаСО₃ и их адсорбционную способность. Мелкокристаллический осадок имеет большую площадь поверхности с положительным зарядом, больше удерживает отрицательно заряженных частиц коллоидной дисперсности.As a result of intensive mixing of the sugar-containing solution with saturation gas and the foam structure of the gas-liquid flow in the mixing chambers of the injectors, a high mass transfer coefficient is achieved. Upon condensation of steam from a gas-vapor mixture, the diffusion coefficient increases and, accordingly, the amount of CO ₂ transferred with the vapor. As a result, the mass transfer rate increases and a much greater utilization of saturation gas is achieved. This provides a high dispersion of CaCO ₃ crystals and their adsorption capacity. Fine-crystalline precipitate has a large surface area with a positive charge, more retains negatively charged particles of colloidal dispersion.

Сатурация во втором инжекторе 7 и рециркуляция раствора в цилиндрической обечайке 17 обеспечивают рост кристаллов в прямотоке в сильнощелочной среде, в результате чего высокомолекулярные соединения (ВМС) и вещества коллоидной дисперсности (ВКД) частично заключаются внутри частиц осадка, частично удерживаются на их поверхности. Таким образом, созданы оптимальные условия для повышения эффекта очистки при высоких фильтрационных и седиментационных свойствах отсатурированного раствора. Saturation in the second injector 7 and recirculation of the solution in the cylindrical shell 17 provide crystal growth in the forward flow in a highly alkaline medium, as a result of which high molecular weight compounds (IUDs) and colloidal dispersion substances (VCR) are partially enclosed inside the sediment particles and partially retained on their surface. Thus, optimal conditions have been created for increasing the cleaning effect with high filtration and sedimentation properties of the saturate solution.

Подача пара через сопло с большой скоростью увеличивает кинетическую энергию сатурационного газа и позволяет использовать его в качестве рабочей среды. Высокий коэффициент массопередачи обеспечивает малый объем реакционной зоны, соответственно, уменьшение габаритных размеров установки. The steam supply through the nozzle at high speed increases the kinetic energy of the saturation gas and allows it to be used as a working medium. A high mass transfer coefficient provides a small volume of the reaction zone, respectively, reducing the overall dimensions of the installation.

При подаче пара через кольцевое сопло, расположенное коаксиально газовому, жидкая и газовая фазы разделяются кольцевой струей пара. Турбулизация двухфазного потока и разделение сахаросодержащего раствора и сатурационного газа на выходе из сопел значительно уменьшают образование осадка на рабочих поверхностях. When steam is supplied through an annular nozzle located coaxially to the gas, the liquid and gas phases are separated by an annular jet of steam. The turbulization of the two-phase flow and the separation of the sugar-containing solution and the saturation gas at the exit from the nozzles significantly reduce the formation of sediment on the working surfaces.

Claims

Installation for saturation of a sugar-containing solution, including cylindrical containers with bottoms connected to each other by a pipeline, one of which is equipped with a nozzle for supplying a sugar-containing solution and a gas distributor, and the other container is a nozzle for withdrawing a sugar-containing solution and a gas distributor, characterized in that the gas distributors are made in the form of gas-liquid injectors installed on the lid of the first and inside the second container coaxially, and in the gas nozzles of the injectors inside or inside and outside coaxially placed steam nozzles, while in the second tank a cyclone-type gas-liquid mixture separator is installed in the upper part, connected by pipelines to the receiving chamber of its injector and with the upper part of the first tank, and the cylindrical shell is vertically movable in the second tank to create a circulation of sugar-containing solution inside her.