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, 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).
К недостаткам известной 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. к снижению эффективности процесса массообмена в целом. Кроме этого, недостатком установки является отсутствие возможности регулирования потока жидкости, поступающей в камеру закручивания, особенно в случае значительного снижения количества жидкости, подаваемой на обработку.
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, 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 (Патент РФ на полезную модель №171666, опубл. 08.06.2017).
К недостаткам установки следует отнести то, что поступление обрабатываемой жидкости в камеру закручивания через четыре овальных отверстия носит нерегулируемый, хаотичный, нецеленаправленный характер в разных точках сечения овальных отверстий, а это, в свою очередь, не позволяет стабильно поддерживать постоянный угол распыла обрабатываемой жидкости на выходе из камеры закручивания, особенно в условиях изменения по различным производственным причинам количества подаваемой на обработку жидкости сахарного производства.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности массообмена при сульфитационной обработке жидкости за счет формирования строго определенного угла распыла жидкости на выходе из сопла центробежно-струйной форсунки при одновременном сокращении количества технической серы, расходуемой на сжигание для получения сернистого газа.
Технический результат достигается тем, что установка для сульфитации жидкостей сахарного производства, включает 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, снабженную штоком с поршнем, и имеющую четыре овальных отверстия, расположенных через 90°, при этом каждое овальное отверстие по периметру снабжено направляющей пластиной высотой 20 мм и толщиной 2 мм, прикрепленной к кромке овального отверстия камеры закручивания под углом 75°.
Использование камеры закручивания с поступлением обрабатываемой жидкости через четыре овальных отверстия, снабженных направляющими пластинами по периметру отверстия, позволяет стабилизировать поступление жидкости в камеру закручивания в строго определенном направлении, исключая хаотический характер поступления жидкости в разных точках сечения овальных отверстий, который наблюдается в конструкции прототипа. Такое целенаправленное поступление жидкости в камеру закручивания способствует стабильному поддержанию угла распыла жидкости, выходящей из сопла камеры закручивания и повышению эффективности массообмена в системе газ-жидкость, что, в свою очередь обеспечивает поддержание постоянного и необходимого значения рН обрабатываемой жидкости с минимальным отклонением от заданного значения ±0,1; ±0,2 ед., в то время как в прототипе это отклонение составляет ±0,3; ±0,4 ед.
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. Центробежно-струйная форсунка 6 оснащена камерой закручивания 11 и поршнем со штоком 8, что 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.
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° и снабженных по периметру направляющими пластинами 15 высотой 20 мм и толщиной 2 мм, при этом направляющие пластины прикреплены к кромкам овальных отверстий камеры закручивания под углом 75°.
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 обработке, 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, снабженных направляющими пластинами 15 (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, в которой образуется разрежение, обеспечивающее поступление в нее сернистого газа.
Полученная газожидкостная смесь тангенциально поступает в корпус 2 струйного сульфитатора 1, где под действием центробежных сил смесь разделяется на жидкую и газовую фазы.
Заявляемая установка для сульфитации жидкостей сахарного производства позволяет, по сравнению с прототипом, исключить хаотический характер поступления жидкости в разных точках сечения овальных отверстий, что приводит к повышению эффективности массообмена в системе газ-жидкость и, как следствие, к сокращению расхода технической серы, необходимой для получения сернистого газа, на 10-15%.
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.