УСТАНОВКА ДЛЯ СУЛЬФИТАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Полезная модель относится к сахарной промышленности, а именно к оборудованию для сульфитации жидкостей - соков, сиропов и воды для технологических нужд.
Известна установка для сульфитации жидкостей сахарного производства, включающая печь для сжигания серы, связанное с ней трубопроводом средство для очистки сернистого газа от пыли и дожигания серы, и струйный сульфитатор, содержащий корпус, снабженный эжектором, камера смешивания которого снабжена средством подвода сульфитируемой жидкости и патрубком подвода сернистого газа. Средство для подвода сульфитируемой жидкости представляет собой патрубок, поперек которого установлен диск с отверстиями, через которые под давлением поступает жидкость и распыляется, создавая разрежение в камере смешивания, а средством для очистки сернистого газа от пыли и дожигания частиц серы служат гравитационная золоотделительная камера и охладитель. Заданное значение рН сульфитируемой жидкости поддерживается путем изменения степени открытия заслонки на трубопроводе подачи сернистого газа (Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. М.: Колос, 1998. - с.210-211).
К недостаткам следует отнести то, что такая установка может обеспечивать высокую интенсивность массообменных процессов и соотношение расходов сульфитируемой жидкости и сернистого газа (коэффициент эжекции), необходимое для достижения оптимальной концентрации сульфит-ионов в жидкости, только при относительных расходах жидкости в диапазоне 80-100%. За пределами этого диапазона эффект сульфитации значительно снижается.
Так, при расходе жидкости ниже 80% от номинального коэффициент эжекции уменьшается, так как при истечении из отверстий диска струи уже не обладают скоростью и энергией, необходимой для образования мелкодисперсного факела распыла и заполнения всего сечения камеры смешивания. Вследствие уменьшения суммарной поверхности образующихся капель снижается растворимость сернистого газа, что приводит к паданию концентрации сульфит-ионов в жидкости ниже оптимального уровня.
При расходах жидкости больше номинального наблюдается перерасход сернистого газа и серы, растет коэффициент эжекции, что приводит к повышению концентрации сульфит-ионов выше оптимального. В этом случае используется заслонка на трубопроводе сернистого газа. Однако увеличение скорости газа приводит, с одной стороны, к увеличению уноса несгоревших частиц серы и пыли из сернистых печей, а с другой стороны, к снижению эффективности пылеулавливания в гравитационной золоотделительной камере.
Наиболее близким техническим решением является установка для сульфитации жидкостей сахарного производства, включающая печь для сжигания серы, связанное с ней трубопроводом средство для очистки сернистого газа от пыли и дожигания серы, и струйный сульфитатор, содержащий корпус, снабженный эжектором, камера смешивания которого снабжена средством подвода сульфитируемой жидкости и патрубком подвода сернистого газа. Средство подвода сульфитируемой жидкости представляет собой центробежно-струйную форсунку, а средство для очистки сернистого газа от пыли и дожигания серы - циклон, корпус которого снабжен теплоизоляцией. Форсунка содержит цилиндрическую камеру закручивания с соплом для распыла сульфитируемой жидкости. Камера закручивания снабжена подводящим патрубком, подключенным к ней таким образом, что его продольная ось смещена относительно поперечной оси камеры и часть внутренней поверхности этого патрубка расположена тангенциально относительно внутренней поверхности камеры, а часть ее - радиально к последней (Патент РФ №2184783, опубл. 10.07.2002 г.).
К недостаткам данной установки следует отнести то, что вследствие одностороннего подвода сульфитируемой жидкости в камеру закручивания затруднено поддержание постоянного угла распыла сульфитируемой жидкости и оптимальной величины коэффициента эжекции. Следовательно, процесс поглощения сернистого газа с последующим его растворением и образованием сульфит-ионов в подаваемой жидкости не соответствует условиям протекания эффективного массообмена.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности процесса массообмена и поддержание требуемой концентрации сульфит-ионов в обрабатываемой жидкости с оптимальным значением рН.
Технический результат достигается тем, что установка для сульфитации жидкостей сахарного производства, включающая печь для сжигания серы, связанный с ней трубопроводом - циклон, струйный сульфитатор, корпус которого соединен с эжектором, содержащим камеру смешивания, снабженную патрубком подвода сернистого газа, и средство подвода сульфитируемой жидкости - центробежно-струйную форсунку, при этом центробежно-струйная форсунка представляет собой камеру закручивания с соплом, выполненную в кожухе и имеющую три овальных отверстия для подвода сульфитируемой жидкости, расположенных через 120° таким образом, что их продольные оси смещены под углом относительно продольной оси камеры, при этом часть линий взаимного пересечения каждой из поверхностей овального отверстия с цилиндрической камерой закручивания расположена тангенциально относительно поверхности камеры, а часть - радиально к последней.
Использование камеры закручивания с подводом обрабатываемой жидкости через три овальные отверстия вместо одностороннего подвода, как в прототипе, позволяет поддерживать постоянный угол распыла сульфитируемой жидкости и достигать оптимальной величины коэффициента эжекции, что приводит к повышению эффективности массообмена, т.е. поддержанию требуемой концентрации сульфит-ионов в обрабатываемой жидкости с соответствующим значением рН.
На фиг.1 изображена схема установки для сульфитации жидкостей сахарного производства. На фиг.2 - продольный разрез центробежно-струйной форсунки с камерой закручивания; на фиг.3-поперечный разрез по А-А фиг.2.
Установка для сульфитации жидкостей сахарного производства содержит печь для сжигания серы 1, связанный с ней трубопроводом 2 через патрубок 3 циклон 4, покрытый снаружи теплоизоляцией, содержащий цилиндрическую часть 5, коническую часть 6 и бункер 7 для сбора осевших частиц пыли. Установка также содержит струйный сульфитатор 8, корпус 9 которого соединен с эжектором 11, соединенного через камеру смешивания 10 с кожухом 13 центробежно-струйной форсунки 12.Камера смешивания 10 снабжена патрубком подвода сернистого газа 14, который расположен за пределами конуса распыла жидкости. Корпус 9 струйного сульфитатора 8 имеет отводящий патрубок 15 для сульфитированной жидкости и патрубок 16 для отвода отработанного газа в атмосферу.
Центробежно-струйная форсунка имеет цилиндрическую камеру закручивания 17 и сопло 18 (фиг.2 и 3), соосно присоединенные к камере смешивания 10. Камера закручивания 17 помещена в кожух 13, снабженный подводящим патрубком 19 для жидкости и имеет три овальных отверстия 20, расположенных через 120° таким образом, что их продольные оси смещены под углом относительно продольной оси камеры, при этом часть линий взаимного пересечения поверхности каждого овального отверстия с цилиндрической камерой закручивания расположена тангенциально относительно поверхности камеры, а часть -радиально к последней.
Установка для сульфитации жидкостей сахарного производства работает следующим образом.
В печь 1, где сжигается сера, поступает воздух из атмосферы. В результате сгорания серы он обогащается сернистым ангидридом. По трубопроводу 2, покрытому теплоизоляционным материалом, сернистый газ через патрубок 3 тангенциально поступает в циклон 4, также покрытый теплоизоляцией. Вращаясь в цилиндрической части 5 и конической части 6 циклона, газ под действием центробежных сил освобождается от пыли и частиц серы, которые догорают благодаря сохранению высокой температуры газа (около 400°C). Таким образом, циклон выполняет роль средства для очистки сернистого газа от пыли и дожигания серы. Очищенный сернистый газ под действием разрежения поступает в камеру смешивания 10 через патрубок 14.
Жидкость, подлежащая сульфитации, насосом подается через патрубок 19 в пространство между стенкой кожуха 13 и стенкой камеры закручивания 17 центробежно-струйной форсунки (фиг.2). В камеру закручивания 17 жидкость поступает равномерно через три овальных отверстия 20 (фиг.2 и 3) таким образом, что часть жидкости подается тангенциально и приобретает максимальный момент вращения относительно оси камеры закручивания, а часть жидкости, направляемая в камеру радиально, имеет нулевой момент вращения и движется в центральной части камеры прямолинейно вдоль ее оси. В результате взаимодействия закрученного и осевого потоков на выходе из сопла 18 формируется заполненный конус распыла жидкости по всему сечению камеры смешивания 10. Струя распыленной жидкости, взаимодействуя с газовой фазой, передает ей кинетическую энергию. В результате интенсивного тепло- и массообмена сернистый газ практически мгновенно охлаждается до температуры жидкости и поглощается ею с образованием сульфит-ионов. В камере смешивания 10 образуется разрежение, которое обеспечивает поступление сернистого газа из печи 1 через циклон 4.
Полученная газожидкостная смесь тангенциально поступает в корпус 9 жидкостно-струйного сульфитатора 8, где под действием центробежных сил смесь разделяется на жидкую и газовую фазы. Сульфитированная жидкость по патрубку 15 подается на следующие стадии обработки, а отработанный газ, практически не содержащий сернистого ангидрида, удаляется через патрубок 16 в атмосферу.
Предлагаемая установка для сульфитации жидкостей позволяет повысить эффект сульфитации в диапазоне расхода жидкости от 50 до 120% к номиналу и снизить расход технической серы на 30% от нормативной величины и применима в сахарном производстве для сульфитации соков, сиропов с клеровкой и воды на диффузию при переработке сахарной свеклы и сахара-сырца.
Предлагаемая установка апробирована в производственных условиях на следующих сахарных заводах: Ленинградском, Динском и Тимашевском (Краснодарский край), Карачаево-Черкесском. По результатам апробации установлено, что предлагаемая установка для сульфитации жидкостей позволяет за счет стабилизации значения pH воды на диффузию увеличить производительность диффузионной установки до 105-110% к номиналу, сократить неучтенные потери сахарозы на диффузии примерно в 2 раза и повысить степень прессования свекловичного жома.