Способ подготовки конденсата соковых паров для экстракции сахара из свекловичной стружки
Область применения: в сахарной промышленности , а именно при экстракции сахара из свекловичной стружки. Сущность изобретения: для повышения степени деаммонизации конденсата, в качестве кавитатора используют суперкавитирующую крыльчатку с частотой вращения 25- , при этом процесс ведут при числе кавитации 2-4 для образования в потоке конденсата геликоидальных суперкаверн, генерирующих пузырьки размером 10-50 мкм, причем кратность рециркуляции потока составляет 7-12. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (I I) ...(51)5 С 13 D 1/08
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТтЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:=. ;:,.-:",";"
К АВТОРСКОМУ:СЙИДЕТЁЛ ЬСТВУ цо
1 (21) 4821726/13 (22) 03.05,91 (46) 15.12,92, Бюл. М 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт сахарной промышленности (72) Н. Е. Немчина, А. Ф. Немчин, l0. В. Аникеев и В. Т. Кравчук (56) Сахарная свекла, производство и переработка, 19 90, N. 1, с. 55-57, (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ КОНДЕНСАТА
СОКОВЫХ ПАРОВ ДЛЯ ЭКСТРАКЦИИ САХАРА ИЗ СВЕКЛОВИЧНОЙ СТРУЖКИ
Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности к подготовке аммиачного конденсата сокового пара для использования его в качестве питательной воды для процесса экстракции сахара.
Известен способ подготовки конденсатов путем деаммонизации их в суперкавитирующем реакторе, при этом аммиачный конденсат многократно прокачйвают через
СК-реактор с несколькими ступенями кавитаторов до образования на выходе газожидкостной смеси, из которой при прохождении вакуумированного десорбера удаля ются газовые пузырьки, содержащие аммиак, в результате чего и происходит деаммонизация конденсата.
Недостатком этого способа является невысокая степень деаммонизации конденса- та из-за трудностей создания двухфазной пузырьковой смеси с оптимальными начальными размерами пузырьков.
2 (57) Область применения: в сахарной промышленности, а именйо- пфи экстракции сахара из свекловичной стружки. Сущность изобретения. для повышения степени деаммонизацйи койдвнсата."в"качестве кавитатора используют суперкавитирующую крыльчатку с частотой вращения 2550с 1, при этом процесс ведут при числе кавитации 2-4 для образования в потоке конденсата геликоидальных суперкаверн, генерирующих пузырьки размером 10-50 мкм, причем кратность рециркуляции потока составляет 7-12. 2 табл.
Целью изобретения является повыше- Я ние степени деаммонизации кондейсатов соковых паров.
Указайная цель достигается тем; что в качестве кавитатора, создающегб поля ка- 4 витационных пузырьков, используют супер- QQ кавитирующую крылъчатку с частотой ее з вращения 25 — 50 с . при этом процесс ведут при числе кавитации 2-4 для образования в потоке: конденсата. геликоидальных суперкаверн, генерирук)щих пузырьки размером 10-50 мкм, причем кратность рециряупяции потоке состввпяет 7-12,,в я . Способ осуществляют следующим образом. . Аммиачный конденсат при t=90 С подается тангенциально снйзу в деамйонизатор.
При наполнении его до уровня слива включают двигатель, вращающий суперкавитирующую крыл ьчатку с частотой 25-50 с при этом образуется обширная кавитационная зона из геликоидальйых пульсирующих су1781301 перкаверн и кавитационных микропузырьков. При числах кавитации,равных 2 — 4, количество кавитационных пузырьков в 1 см обьема жидкости составляет5 10 -5 10 при их размерах 10-50 мкм. Оптимальная кратность рециркуляции потока составляет
7 — 12.
Такой режим ведения процесса позволяет увеличить степень деаммонизации конденсата. Аммиак иэ конденсата диффундирует в кавитационные пузырьки и увеличивает в них давление, благодаря чему пузырьки выносятся восходящим циркуляционным потоком на свободную поверхность со-скоростью, превышающей 10 м/с, где и схлопываются. Время. диффузии аммиака в пузырьки и всплытия их на поверхность находится в пределах 0,05 с, что препятствует проникновению в пузырьки паров воды. Отбор аммиака производят со свободной поверхности и существующую вакуумную систему сахарного завода, а деаммонизированный конденсат на -уровне слива подается в диффузионные аппараты. п р и м е р 1, Конденсат соковых паров подают в зону вращенич с частотой 33,3 с крыльчатки, при этом в потоке число кавитации равно 3,5 и создают за счет пульсации геликоидальных суперкаверн йзотропное поле кавитационных пузырьков с размерами 15-25 мкм (табл. 1). При этом режиме кратность рециркуляции, обеспечиваемая насосным эффектом крыльчаткй за счет вариации ее скорости и изменения геометрических параметров (в частности шага), составит 7 циклов.
Остаточное содержание аммиака в конденсате составит 15 мг/л, удельные затраты энергии — 0,044 кВт ч/м .
Начальное содержание аммиака во всех опытах 300 мг/л.
Пример 2(табл. 1). Конденсатсоковых паров подают в зону вращения крыльчатки с частотой 50 с, при этом число кавитации равно 2,5, размеры кавитационных пузырьков — 15-20 мкм, число циклов рециркуляции — 9, а остаточное количество аммиака в деаммонизированном конденсате — 14 мг/л, при энергозатратах 0,063 кВт ч/мз.
При 12- кратной рециркуляции аммиака при тех же оборотах крыльчатки, числе кавитации 2,5 и размерах пузырьков 15-20 мкм энергозатраты составляют 0,08 кВт х х ч/м а количество аммиака в деаммонизированном конденсате составляет 13 мг/л (и. 11 табл. 1).
Установлено, что, заявляемые параметры вращения суперкавитирующей крыльчатки с частотой 25-50 с, при числах кавитации 2-4 и параметрах кавитационных
500-100, при возрастании в 2-3 раза энергозатрат, однако деаммонизация идет крайне медленйо и ниже 30-25 мг/л количество аммиака в конденсате не падает.
25 При увеличении частоты вращения вы. ше 50 с ", (табл. 1) до 75 с ", число кавита ции в потоке становится меньшим 2, при этом меняются структурно-механические характерйстики потока и при малом шаге крыль30 зырька диффузии в него аммиака, в результате чего содержание аммиака при
15-кратной рециркуляции потока остается на достаточно высоком уровне 21 мг/л, при
40 затратах энергии 0,12 кВт ч/м (табл. 1);
Уменьшение количества циклов рециркуляции менее 7 недостаточно для наиболее полного удаления аммиака из конденсата, что ведет к увеличению ceo содержания в
50 делению остаточного химически связанного
15 пузырьков 10-15 мкм в режиме рециркуляции с кратностью 7-12 циклов обеспечивают высокую степень деаммонизации конденсатов соковых паров в пределах 20—
13 мг/л ННз при минимальных затратах энергии 0,04-0,08 кВт ч/м .
Анализ результатов, представленных в табл. 1, позволяет сделать следующие выводы.
При уменьшении частоты вращения суперкавитирующей крыльчатки менее 25 с 1 (табл, 1) число кавитации резко возрастает до 10-20 (в зависимости от шага крыльчатки), поле кавитационных пузырьков становится анизотропным, размеры колеблются от 100 до 1000 мкм, в них наряду с аммиаком начинают интенсивно диффундировать пары воды, что ведет к уменьшению концентрации аммиака в пузырьке, количество циклов рециркуляции резко возрастает до чаток увеличивается частота пульсаций хвостовой части каверн, что способствует созданию поля кавитационных пузырьков с размерами менее 10 мкм, а именно 5-8 мкм.
При этом резко увеличивается сопротивление пара-газовой смеси внутри.пудеаммонйзированном конденсате (табл. 1), а увеличение количества циклов рециркуляции более 12 повышает.энергозатраты на процесс деаммонизации без значительных эффектов очистки, т, е. не способствует выаммиака.
Понйженйе чйсла кавитации в обрабатываемой жидкости ниже 2 ведет к увеличению энергозатрат (табл. !) и уменьшению размеров кавитационных пузырьков ниже
10 мкм, что препятствует дйффузии в них аммиака, а увеличение-числа кавитации выше 4(п,20, 21) ведет к срйву кавитационного течения, увеличению анизотронности поля кавитационных пузырьков, колебанию их
1781301
6 размеров от 100 мкм до 1 мм и выше, резкому снижению давления внутри пузырька, увеличению проницаемости его оболочкй Й интенсивной диффузии в него водяного пара, что снижает эффект деаммонизации даже при значительном увеличении кратности рециркуляции.
Использование данного способа подготовки воды для диффузии исключит применение химических реагентов для деаммонизации конденсата, в частности 53 тонн окиси кальция и ЗЗ тонн серы за сезон работы завода мощностью 3000 т свеклы в сутки, позволит сократить время пребывания конденсата в аппарате до 30 с и увеличить выход сахара на О,ОЗ за счет использования в процессе диффузии практически чистого дистиллята.
Преимущество предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом подтверждается данными, представленными в табл, 2. Как следует из этих данных, предлагаемый способ понижает количество аммиака в деаммонизированном конденсате"с 18 мг/л (94 (2)) до 13-15 мг/л при значительном снижении энергозатрат.
5 Формула изобретения
Способ подготовки конденсата соковых паров для экстракции сахара из свекловичной стружки, предусматривающий деаммонизацию последнего путем создания в
10 потоке конденсата при помощи кавитатора поля кавитационных пузырьков при его рециркуляции в зону кавитационного воздействия, отличающийся тем, что, с целью повышения степени деаммонизации кон15 денсата, в качестве кавитатора используют суперкавитирующую крыльчатку с частотой ее вращения 25-50 с, при этом процесс ведут при числе кавитации 2-4 для образования в потоке конденсата геликоидальных
20 суперкаверн, генерирующих пузырьки размером 10-50 мкм, причем кратность рециркуляции потока составляет 7-12.
Таблица 1
Зависимость содержания аммиака от режима обработки в предлагаемом способе
Содержание аммиака в конденсате, мг/л
Удельные затраты энергии, кВт х х ч/м
Число кавитации, к
Кратность рециркуляц., (к-во цикл) Размер кавитационных пузырьков, мкм
Частота вращения крыл ьчатки, с-1
Пример
40-50
40-50
40-50
25-40
25-40
25-40
15-25
15-25
15-25
15-25
15-20
15-20
10-15
10-15
5-8
5-8
5-8
10-15
10-15
100-200
500-1000
25-40 25-40
П р и м е ч а н и е. П. 15-23 -запредельные значения.
2
4
6
8
11
12
13
14
16
17
18
19
21
22
33,3
33,3
33,3
33,3
16,6
16,6
4,0
4,0
4,0
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,0
3,0
2,5
2,5
2,0
2,0
1,5
1,5
1,5
1,8
1,8
4,0
4,0
9
12
9
12
12
9
12
8
7
20
17,5
17,0
16,0
16,0
17,5
15,0
15,0
13,0
14,0
13,0
13,0
14,0
15,0
16,0
26,0
30,0
21
14
30, 25
0,04
0,06
0,075
0,041
0,062
0,072
0,044
0,078
0,048
0,0625
0,08
0,063
О,060
0,045
0,06
0,055
0,12
0.,04
012
0,078
0,16
0,035
0,12
1781301
Таблица 2
У"
1 з
Составиталь Л. Джангирова
Техред М.Моргентал Корректор Н. Тупица
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 4256 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5
