SU234253A1 - Вакуум-аппарат непрерывного действия для кристаллизации веществ - Google Patents

Description

Известны вакуум-аииараты непрерывного действи  дл  кристаллизации веществ, наиример сахарозы в ироцессе ее производства, выполненные в виде вертикальной емкости с коническим дниидем, снабженной поверхност ми нагрева, уетройством дл  сепарации вторичного пара, устройством дл  выгрузки готового продукта и контрольно-измерительными приборами и имеюш,ей в верхней части кал1еру дл  сгущени  раствора и кристаллогенерации , снабженную перепускной трубой, а в нижней - зоны дл  наращивани  кристаллов и их сепарации.

Предложенный вакуум-аппарат позвол ет интенсифицировать процесс образовани  кристаллов в потоке, а также предотвратить с.мещивание исходного маточного раствора с уваренным и интенсифицировать процесс осаждени  крупных кристаллов.

Дл  этого в камере дл  сгущени  раствора и кристаллогенерации радиально установлета вертикальна  перегородка, обеспечивающа  направленное движение раствора в этой камере , а между зонами дл  наращивани  кристаллов и их сепарации установлены горизонтальна  решетка и иад ней по центру воронка, верхний край конической части которой жестко прикреплен к внутренней стенке корпуса аппарата.

лени  мелких кристаллов, целесообразно в иерепускной трубе камеры дл  сгущени  и кристаллогенерации и в воронке установить распылители пара.

Дл  отвода паров из зоны сепарации кристаллов в зону их наращивани  желательио у верхнего кра  конической части воронки образовать окиа.

Чтобы осуществить возврат раствора с мелкими кристаллами из зоны сепарации в зону наращиваии , можно через коническую часть BOpOHKii ближе к корпусу аппарата пропустить трубы.

С целью авто.матического иоддержаии  заданного в аппарате разрежени , а также исключени  подсоса воздуха в процессе его разгрузки , устройство дл  выгрузки готового продукта целесообразно выполнить в виде барометрической системы, состо щей из задвижки с приводом, наиример гидравлическим, и термостатированной дугообразиой трубы с закрытым контрольным  щиком. Причем выходной конец трубы в контрольном  щике желательно выиолнить в виде съемного иатрубка и установить его ииже уровн  продукта в аппарате на величину, соответствующ Ю заданному разрежению в нем.

съемным патрубком установить с возможностью переменденн  сверху вннз под действие.м собствопното веса плаваюш,нй обратный клаnaii , выполненный в виде покрытых пленкой фторопласта металлического дпска с направл юш;нмн , расположенными внутрн съемного патрубка.

Дл  предотвращенп  разливов утфел  при ннезаином понижении разрежени  в аппарате его желательно спабднть исполнительным механизмом тииа ИР, св занным с ллаваюгцим обратным клананом дл  ограпнчепи  его перемещени  вверх.

С целью автоматического отключени  ваKyyjM-аппарата от устройства дл  выгрузкн готового продукта при внезапном падении разрежени  в аннарате, привод задвижки можио св зать с вакуумметром, подающим на него соответствующие сигналы.

Чтобы автоматнчески поддерживать оптимальпый расход пара па обработку раствора в камере дл  сгущепи  н кристаллогенерации, раснылптель пара целесообразно снабдить регул тором , управл емым от фотометрического датчика, установленного в той же перепускной трубе, что и распылитель пара.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый вакуум-аппарат, общий вид; па фиг. 2 - камера дл  сгущенн  и кристаллогенерацин предлагаемого апнарата (концентратор и кристаллогенератор); на фиг. 3 - воронка с горизонтальной решеткой; на фиг. 4 - устройство дл  Быгрузкн готового продукта; па фиг. 5 - датчик качества и наличи  кристаллов в утфеле.

Предлагаемый вакуум-аппарат представл ет собой вертикальную цилиндрическую емкость 1, внутри которой расположены камера 2 дл  сгущени  раствора и кристаллогенерации, тепломаесообмеппик 3 и воронка 4 с горизоитальной рептеткой 5. Вверху аппарат имеет ловушку 6 с патрубком 7, внизу - устройство 8 дл  выгрузки готового продукта. Нижп   часть аппарата имеет термостатирующую конденсатпую рубаитку 9.

Часть пространства аппарата, заполненна  раствором п наход ща с  над воронкой 4, образует зону наращивани  кристаллов. Та часть аппарата, котора  находитс  под воронкой 4, образует зону сепарации кристаллов.

Емкость 1, днище 10 и труба // образуют камеру 2 дл  сгущени  раствора и кристаллогенерацнн (копцентратор и кристаллогенератор ). В камере размещена подвесна  трубчата  поверхность 12, в которую по патрубку 13 подаетс  пар. Конденсат отводитс  через патрубок 14, а аммиачные газы - через натрубок 15.

Меледу емкостью и трубой 11 по всей высоте камеры 2 имеетс  герметическа  перегородка 16. С одной сторопы этой перегородкп в емкость вмонтирован патрубок 17 дл  подвода сиропа (патоки), а с другой сторопы имеетс  перепускна  труба 18. Дл  нормальной работы аппарата прп налнчни различных возмущений качество постунающего «молодого утфел  в тепломассообменник должно гарантироватьс .

На основаппи лабораторных опытов, промыгнлепных испытаний устройств заводки кристаллов, а также анализа испытаний других псс.тедователей, авторы пришли к выводу , что на данном этапе обеспечить услови  дл  носто ииой скорости образовани  кристаллов чрезвычайно сложно. Это обусловлено тем, что образованпе кр 1сталлов нмеет снонтаппый характер, а на скорость образовани  вли ет большое количество факторов (пересыщеипе, температура, скорость циркул ции , наличие иримесей, наличие готовых кристаллов, шероховатость стенок, подсосов воздуха, вибраций анпарата и др.).

В св зи с этим в кристаллогенераторе предусмотрепо создапие условий дл  образовани  кристаллов с некоторым «избытком, (папри .мер 10-р18о/о)- Обеспечиваютс  они тем, что иоверхиость нагрева концентратора и кристаллогенератора рассчитываетс  с учетом образовани  некоторого избытка кристаллов.

«Расчистку кристаллов, т. е. удаление «избытка кристаллов, сплавление мелких кристаллов , а также «разбивку сросшихс  кристаллов предусматриваетс  проводить по потоку утфел  в трубе 18 при по1мощи устройства 19 дл  мелкодисиерсиого распылепи  пара.

Устройство 19 представл ет собой обтекаемую сварную коробку 20, расположенную внутри трубы 18, к которой приварен патрубок 21 дл  подвода пара.

Обтекаемость коробки 20 обеспечиваетс  тем, что ее кра  сверху, снизу н с боков выполнены под острым углом к стенкам трубы 18.

На плоскост х коробки 20 выполнены мелкпе отверсти  (папример ,5 мм).

Следовательио, утфель, проход щий через трубу 18, при помощп устройства 19 подвергаетс  необходимой обработке мелкодисперспыми иаровымп стру мп. Расход пара на обработку («расчистку) утфел  регулируетс  ири помощи датчика 22.

Датчик 22 контрол  утфел  выполнен по фотометрическому принципу. Ои состоит из

двух подвижиых трубок 23, установленных в сальниковых уплотнени х 24, корпуса которых приварены к стенкам трубы 13 в то.м месте , где трубки выход т наружу корпуса аппарата . На одном коице обеих трубок установлены прозрачпые стекла 25, а к одной трубке прикреплен ламповый осветптель 26 (например осветитель дл  микроскопа), а к другой - обойма с фотоэлементом 27. Дл  визуального контрол  качества «молодого

утфел  и наладки датчика 22 в трубе 18 может быть установлен кристаллоскоп и пробны il крап. го по патрубку 29 поступает в рубашку 9, а газ удал етс  через патрубок 30. Воропка 4, раздел юща зону наращпванп  кристаллов и зону сепарацпи, имеет окиа 31 дл  отвода паров из зопы сепарации и трубы 32 дл  возврата раствора с мелкими кристаллами из зоны сепарации в зопу их иаращивани . Дл  предотвращени  друзообразованл  (копгломерациц) кристаллов в зопу наращинаци  кристаллов подаетс  распыленный пасыщепцый пар по патрубку 33, кацалу 34 через мелкие отверсти  в вороике 4. Диалогично по патрубку 35, капалу 36 через отверсти  в воронке 4 подаетс  подкачиваемый сахарпый раствор. Дл  успокоени  циркул ционных токов утфельной массЕЯ иод воронкой установлена успокоительна  решетка 5. Решетка выполнена из серпп концеитрических колец 37, расположенных на радиальных перегородках 38, которые крепптс  к корпусу емкости / и патрубку 39 воронки 4. В зоне сепарапип происходит оседание крупных кристаллов и дополнительное цстощение межкрнстального раствора. Оиа имеет термостатируюшую рубашку 9. из которой конденсат удал етс  через иатрубок 40. Удаление утфел  происходит через выгрузочное устройство 8. Выгрузочное устройство 8 выполнено в виде дугоообразиой термостатированной трубы 41, один конец которой герметически крепитс  к задвижке 42, а другой заканчтшаетс  открытым иатрубком 43, наход щимс  под атмосферным давлением и расположенным внутри контрольного  щика 44, нмеюшего патрубок 45 дл  отвода утфел  в мешалку. Патрубок 43 выполнен из незакрнсталлизовывающегос  материала, наиример фторопласта-4 , крепитс  болтами к днищу контрольного  щика 44,  вл етс  съемным и ставитс  различной высоты в зависимости от разрежени , при котором увариваетс  утфель. Сверху на патрубке расположен регулирующий выход утфел  плавающий обратный клапан 46, выполнеппый в виде покрытых пленкой фторопласта-4 металлического диска 47 с направл ющими 48. Направл ющие придают клапану устойчивое положение. Перемещепие клапана вверх ограничиваетс  регул тором 49, например, типа ПР, св занного по каналу регулировани  с разрежением. При изготовлении дугообразной трубы 41 уровень дннща контрольного  щика 44 располагаетс  так, чтобы высота Н барометрического столба утфел  соответствовала максимальному разрежению, при котором аппарат сможет работать. Если аппарат будет работать при меньшем разрежении, то дугообразна  труба наращиваетс  на соответствующую высоту патрубком 43. лироваин  1И тенсивностн обогрева п патрубком 52 дл  отвода конденсата и снабжена патрубком 53 дл  выпуска утфел  из выгрузочной системы. По высоте аппарата в нужных местах дл  визуального наблюдени  устанавливаютс  смотровые стекла 54. При работе вакуум-аппарата в случае внезапного падени  разреженн  автоматически закрываетс  задвпжка 42, котора  через пснолнительный механизм св зана с вакуумметром . Аппарат работает следующпм образом. Через патрубок 7 в аппарате создаетс  требуелюе разреженне, прп это задвижка 42 закрыта и выгрузочное устройство отключено. В концентратор и тепломассообмепник через патрубки 3 и 28 подают пар, а через патрубки /7 и 35 - сироп. В концентраторе происходит crymeinie и заводка кристаллов. Благодар  расположению патрубка /7 и трубы 18 по разные стороны перегородки 16 сироп, поступающий в копцентратор, проходит по окружности всю камеру и только после этого попадает в перепускную трубу 18. Образование кристаллов происходит ио потоку массы в том месте, где пересыщение сгущенного сиропа достигает соответствующей величины. Образовавшиес  кристаллы с маточным раствором попадают в зону наращивани  кристаллов только через трубу 18, в которой с помощью устройства 19 производитс  «расчистка кристаллов. Рост кристаллов з зоне наращиванн  происходит за счет подкачек сироиа. Доведение кристаллов до требуемой величины производитс  в зоне сепарацтит. Затем открывают задвижку 42. В дугообразной трубе 41 создаетс  некоторое разрежение , клапан 46 присасываетс  к патрубку 43, устран   подсос воздуха. В трубе 41 создаетс  такое же разрежение, как ц в аппарате. В результате этого утфель заполн ет трубу, подходит к клапану 46, поднимает его и свободно выливаетс  в  шлк 44, а из него ио патрубку 45. При неизменном разрежении в аппарате клапаи 46 свободно «плавает на поверхности, утфель равномерно вытекает из патрубка 43. При колебании разрежени  на клапап воздействует регул тор 49. При падении разрежени  абсолютное давление в аппарате возрастает и пстеченпе утфел  увеличиваетс , а уровеиь понижаетс . При этом регул тор 49 воздействует на клапан, прикрывает его и уменьшает истечение утфел . Уровень в аппарате остаетс  прежним. Пспытапп  показали , что прп колебанп х разрежени  от 560 до 640 мм рт. ст. уровепь саморегулировалс  без вмещательства регул тора 49. При установивщемс  режиме сироп непрерывно поступает в концентратор через патрубок 17, а через трубу 18 непрерывно сливаетс  в зону наращивани  крнсталлов.

личество подаваемого пара в устройство 19.

Попада  в зону наращивапн , кристаллы наращиваютс  до нужных размеров за счет сиропа, подаваемого через патрубок 35, и поддержани  динамического равновеси  между выпариваемой водой и водой, вводимой с подкачиваемым сиропом. Из зоны наращивани  кристаллов утфель поступает в зону сепарации , где происходит дополнительное истощение межкристального раствора. Крупные кристаллы постепенно оседают, а мелкие концентрируютс  в верхней части и по трубам 32 увлекаютс  восход щими иотоками обратно в зону наращивани  кристаллов. Осевшие кристаллы выгружаютс  из аппарата через устройство 8.

Предмет изобретени 

Claims (9)

1.Вакуум-аппарат непрерывного действи  дл  кристаллизации веществ, например сахарозы в процессе ее производства, выполненный в виде вертикальной емкости с коническим днищем, снабженной поверхност ми нагрева , устройством дл  сепарации вторичиого пара, устройством дл  выгрузки готового продукта и контрольно-измерительными приборами и имеющей, в верхней частн камеры дл  сгущени  раствора и кристаллогенерации, снабженную перепускной трубой, а в нижней ча-сти - зоны дл  наращиванн  кристаллов и их сепарации, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса образовани  кристаллов в потоке, а также предотвращени  смегинвани  исходного маточного раствора с уваренным и более интенсивного солидарного осаждени  крупных кристаллов, в камере дл  сгущени  раствора и кристаллогенерации радиально установлена вертикальна  перегородка , обеснечивающа  направленное движение раствора в ней, а между зонами дл  наращивани  кристаллов и их сепарации установлены горизонтальна  рещетка и над ней по центру воронка, верхннй край конической части которой жестко прикреплен к внутренней стенке корпуса аппарата.

2.Вакуум-аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью разделени  сросшихс  кристаллов и расплавлени  мелких кристаллов, в перепускной трубе камеры дл  сгущени  и кристаллогенерацин и в воронке установлены распылители пара.

3.Вакуум-аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью отвода паров из зоны сепарации кристаллов в зону их наращивани , у

верхнего кра  конической частн воронки образованы окна.

4.Вакуум-аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что дл  возврата раствора с мелкими

криталлами нз зоны сепарации в зону наращивани , через коническую часть воронки ближе к корпусу аппарата пропущены трубы.

5.Вауум-аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью автоматического поддержани  заданного в нем разрежени , а также исключени  подсоса внутрь аппарата холодного воздуха в процессе его разгрузки, устройство дл  выгрузки готового продукта представл ет собой барометрическую систему, состо щую

из задвижки с приводом, например гидравлическим , И термос1атированной дугообразной трубы с закрытым контрольным  щиком, причем выходной конец ее в контрольном  щике выполнен в виде съемного патрубка и установлен ниже уровн  продукта в аппарате на величину, соответствующую заданному разрежению Б нем.

6.Вакуум-аппарат по п. 5, отличающийс  тем, что, с целью регулировани  выпуска готового продукта в зависимости от разрежени  в аппарате, в контрольном  щике над съемным патрубком установлен с возможностью перемещени  сверху вниз под действием собственного веса плавающий обратный клапан , выполненный в виде покрытых пленкой фторопласта металлического диска с направл ющими , расположенными внутри съемного патрубка.

7.Вакуум-аппарат по п. 6, отличающийс  тем, что, с целью предотвращени  разливов

утфел  при внезапном понижении разрежени  в аппарате, он снабжен исполнительным механизмом типа ПР, св занным с плавающим обратным клапаном дл  ограничени  его перемещени  вверх.

8.Вакуум-аппарат по пп. 1 и 5, отличающийс  тем, что, с целью автоматического отключени  вакуум-аппарата от устройства дл  выгрузки готового продукта при внезапном

падении разрежени  в аппарате, привод задвижки св зан с вакуумметром, подающим на него соответствующие сигналы.

9.Вакуум-аппарат по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что, с целью автоматического поддержани  оптнмального расхода пара на обработку раствора в камере дл  сгущени  и кристаллогенерацни, распылитель пара в ней снабжен регул тором, управл емым от фотометрического датчика, установленного в той

же перепускной трубе, что и распылитель пара.

IM

риг