Установка для сульфитации жидкостей сахарного производства

Полезная модель относится к сахарной промышленности, а именно к оборудованию для сульфитации жидкостей - соков, сиропов и экстрагента для диффузионного процесса, а также для сульфитации клеровок при переработке тростникового сахара-сырца.
Известна установка для сульфитации жидкостей сахарного производства, включающая струйный сульфитатор, содержащий корпус, снабженный эжектором. Камера смешивания последнего содержит средство подвода сульфитируемой жидкости и патрубок подвода сернистого газа. Средство подвода сульфитируемой жидкости представляет собой центробежно-струйную форсунку. Форсунка содержит цилиндрическую камеру закручивания с соплом для ульфитируемой жидкости, снабженную подводящим патрубком, подключенным к ней таким образом, что его продольная ось смещена относительно поперечной оси камеры (Патент РФ №2184783, опубл. 10.07.2002 г.).
К недостаткам данной установки относится то, что вследствие одностороннего подвода сульфитируемой жидкости в камеру закручивания затруднено поддержание постоянного угла распыла сульфитируемой жидкости и оптимальной величины коэффициента эжекции. В результате этого процесс поглощения сернистого газа с последующим его растворением и образованием в обрабатываемой жидкости сульфит-ионов не соответствует условиям протекания эффективного массообмена.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является установка для сульфитации жидкостей сахарного производства, включающая 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, расположенных через 120° таким образом, что их продольные оси смещены под определенным 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 (Патент РФ на полезную модель №124680, опубл. 10,02,2013 г.).
К недостаткам установки следует отнести то, что наличие только трех овальных отверстий, через которые подается на обработку жидкость не обеспечивает равномерный угол раскрытия мелкодисперсного факела распыла подаваемой жидкости и, как следствие, равномерного заполнения всего сечения камеры смешивания, что приводит к снижению поверхности контактирования жидкости с сернистым газом, а также к снижению растворимости последнего, т.е., в целом, к снижению эффективности процесса массообмена. Кроме этого, недостатком установки является отсутствие возможности регулирования потока жидкости, поступающей в камеру закручивания, особенно в случае значительного снижения количества жидкости, подаваемой на обработку.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности сульфитационной обработки жидкости за счет полной утилизации сернистого газа и сокращение расхода технической серы.
Технический результат достигается тем, что установка для сульфитации жидкостей сахарного производства, включающая струйный сульфитатор, корпус которого соединен с эжектором, содержащим камеру смешивания, снабженную патрубком подвода сернистого газа, и средство подвода сульфитируемой жидкости - центробежно-струйную форсунку, представляющую собой камеру закручивания с соплом, выполненную в кожухе и имеющую овальные отверстия, при этом камера закручивания имеет четыре овальных отверстия, расположенных через 90°, и снабжена штоком с поршнем, обеспечивающим частичное перекрывание площади сечения овальных отверстий. Использование камеры закручивания с подачей обрабатываемой жидкости через четыре овальных отверстия способствует поддержанию постоянного угла распыла обрабатываемой жидкости с достижением оптимального коэффициента эжекции, что позволяет стабилизировать заданное значение рН жидкости, обусловленное необходимой концентрацией в ней сульфит-ионов.
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 содержит струйный сульфитатор 1, корпус 2 которого тангенциально соединен с эжектором 3, который состоит из камеры смешивания 4, кожуха 5 и центробежно-струйной форсунки 6. Камера смешивания 4 снабжена патрубком подвода сернистого газа 7, который расположен за пределами конуса распыла жидкости и снабжена поршнем со штоком 8. Оснащение камеры закручивания поршнем со штоком 8 позволяет осуществлять оперативное регулирование количества поступающей на обработку жидкости. Корпус 2 струйного сульфитатора 1 имеет отводящий патрубок 9 для сульфитированной жидкости и патрубок 10 для отвода отработанного газа в атмосферу. Эжектор 3 содержит средство для подвода сульфитируемой жидкости 6, которое представляет собой центробежно-струйную форсунку.
Центробежно-струйная форсунка (фиг. 2 и 3) имеет цилиндрическую камеру закручивания 11 и сопло 12, соосно присоединенные к камере смешивания 4. Камера закручивания 11 помещена в кожух 5, снабженный подводящим патрубком для жидкости 13, и имеет четыре овальных отверстия 14, расположенных через 90° 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.
2
2
Установка для сульфитации жидкостей сахарного производства работает следующим образом. Сернистый газ (SO) под действием разрежения поступает в камеру смешивания 4 через патрубок 7. Жидкость, подлежащая сульфитации, насосом подается через патрубок 13 в пространство между стенкой кожуха 5 и стенкой камеры закручивания 11 центробежно-струйной форсунки (фиг. 2). В камеру закручивания 11 жидкость поступает равномерно через четыре овальных отверстия 14 (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 12 формируется заполненный конус распыла жидкости по всему сечению камеры смешивания 4. 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 4 образуется разрежение, которое обеспечивает поступление сернистого газа (SO).
Полученная газожидкостная смесь тангенциально поступает в корпус 2 жидкостно-струйного сульфитатора 1, где под действием центробежных сил смесь разделяется на жидкую и газовую фазы. Сульфитированная жидкость по патрубку 9 подается на следующие стадии обработки, а отработанный газ, практически не содержащий сернистого ангидрида, удаляется через патрубок 10 в атмосферу.
Заявляемая установка для сульфитации жидкостей сахарного производства позволяет, по сравнению с прототипом, повысить эффект сульфитационной обработки за счет 100%-ной утилизации сернистого газа в результате повышения интенсивности массообмена и, как следствие, сократить расход технической серы на 5-10%.
Заявляемая установка может использоваться в сахарном производстве для сульфитации соков, сиропов и экстрагента, подаваемого на диффузию, а также для обработки клеровок при переработке сахара-сырца.