Ультразвуковой реактор проточного типа для производства йодированной поваренной соли

Изобретение относится к ультразвуковой химической аппаратуре и может быть использовано в производстве йодированной соли. Получают йодированную поваренную соль в ультразвуковом реакторе проточного типа. Через входной патрубок в камеру реактора подают жидкость. Излучатель ультразвука обрабатывает жидкость. Обработанную ультразвуком жидкость выводят из реактора через выходной патрубок. Изобретение позволяет снизить затраты энергии при производстве йодированной поваренной соли.

 

Область техники.

Изобретение относится к ультразвуковой химической аппаратуре и может быть использовано в производстве йодированной поваренной соли способом, использующим ультразвуковую обработку жидкости в ходе процесса кристаллизации соли.

Предшествующий уровень техники.

Из уровня техники известен ультразвуковой химический реактор проточного типа (RU 2363528), содержащий излучатель ультразвука, камеру реактора, входной и выходной патрубки, причем направление входного патрубка, через который поступает обрабатываемая жидкость, обеспечивает движение жидкости в камере реактора по спирали, что позволяет более однородно проводить ультразвуковую обработку жидкости в камере реактора. Недостаток этого реактора - относительно малая длительность времени обработки.

Этот недостаток преодолен в ультразвуковом химическом реакторе проточного типа (RU 2188797), содержащем излучатель ультразвука, камеру реактора с обрабатываемой ультразвуком жидкостью, входной и выходной патрубки и состоящий из нескольких секций, соединенных между собой патрубками. В таком реакторе длительность ультразвукового воздействия при заданном расходе жидкости может меняться путем изменения числа секций реактора.

Недостатком такого ультразвукового химического реактора является неприспособленность для реализации специфических требований режима ультразвуковой обработки жидкости в процессе йодирования поваренной соли (PCT/RU 2004/000108, WO 2004/083121). Суть этих требований: кавитационный режим во всем пространстве реактора, интенсивность ультразвука не менее 4 Вт/см², длительность обработки - не менее 4 минут. Существенное превышение интенсивности или длительности ультразвукового воздействия приводит к неоправданным энергозатратам, которые делают неэффективным способ производства йодирования соли с использованием ультразвука. Отсутствие кавитационного режима во всем пространстве реактора приводит к фактическому уменьшению длительности эффективного ультразвукового воздействия. Уменьшение длительности ультразвукового воздействия приводит к нарушению процесса образования зародышей кристаллов соли и, как следствие, к пониженной концентрации йодосодержащих веществ в кристаллах соли. Таким образом, ультразвуковой химический реактор проточного типа, предназначенный для производства йодированной соли, должен удовлетворять достаточно жестким специфическим требованиям относительно объема реактора в зависимости от интенсивности и площади поверхности излучателя ультразвука, чтобы обеспечить кавитационный режим во всем пространстве реактора при минимальных затратах энергии. При определенном заданном технологическими требованиями расходе жидкости и ограниченной техническими условиями или соображениями экономии энергии интенсивности излучателей ультразвука необходимая длительность ультразвуковой обработки жидкости достигается увеличением числа секций реактора. Минимально необходимое число секций также подлежит определению, поскольку избыточность числа секций реактора приводит к росту энергозатрат и усложнению конструкции реактора.

Раскрытие изобретения

Изобретение направленно на обеспечение необходимого режима ультразвуковой обработки жидкости при производстве йодированной поваренной соли при минимально необходимых затратах энергии.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в ультразвуковом реакторе проточного типа для производства йодированной поваренной соли, содержащем излучатель ультразвука, камеру, состоящую из нескольких секций (минимум двух), с обрабатываемой ультразвуком жидкостью, входной и выходной патрубки, объем реактора пропорционален интенсивности излучаемого ультразвука и площади поверхности излучателей, причем связь между максимально допустимым объемом реактора и интенсивностью излучаемого ультразвука имеет вид:

Vp=S(k1+k2(I-Io)),

где Vp - объем реактора (см³),

S - суммарная площадь поверхности излучателей,

k1 - 30 (см)

k2 - 6 (см³/Вт)

Io - 4 (Вт/см²) минимально допустимая интенсивность ультразвука.

Целесообразно устанавливание реактора параллельно основному потоку жидкости в вакуум-выварочный котел в случае, когда величина основного потока жидкости настолько велика, что обеспечить эффективное равномерное облучение ультразвуком этот поток затруднительно.

Технический результат достигается в силу того, что (согласно экспериментальным данным) при интенсивности ультразвука 4 Вт/см² кавитационный режим наблюдается в жидкости при объеме реактора, пропорциональном площади излучателя. Коэффициент пропорциональности: k1 - 30 (см). При большем объеме реактора (большем расстоянии от излучателя) получить кавитационный режим не удавалось. При увеличении интенсивности ультразвукового излучения объем реактора, в котором достигался кавитационный режим, увеличивается пропорционально росту интенсивности. Коэффициент пропорциональности: k2 - 6 (см³/Вт).

Ограничение объема камеры ультразвукового реактора такими параметрами гарантирует наличие кавитационного режима во всем пространстве реактора при ультразвуковой обработке жидкости без излишних энергозатрат.

В промышленном вакуум-выварочном производстве соли расходы жидкости могут быть очень велики. Обеспечить эффективное равномерное облучение жидкости ультразвуком при больших потоках затруднительно. В этом случае йодируют только часть рассола, поступающего в вакуум-выварочный котел, и соответственно реактор устанавливают параллельно основному потоку жидкости, пропуская через реактор меньшую часть потока.

Работает реактор следующим образом. Через входной патрубок в камеру реактора поступает жидкость, излучатель ультразвука обрабатывает жидкость, содержащуюся в реакторе. Обработанная ультразвуком жидкость покидает реактор через выходной патрубок.

Пример.

Площадь поверхности излучателя ультразвука 200 см². Объем реактора 6000 см³. Минимальная интенсивность ультразвука, при которой в рассоле достигался кавитационный режим, 4 Вт/см².

Ультразвуковой реактор проточного типа для производства йодированной поваренной соли, содержащий излучатель ультразвука, камеру реактора, состоящую из нескольких секций (минимум двух), с обрабатываемой ультразвуком жидкостью, входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что объем реактора пропорционален интенсивности излучаемого ультразвука и площади поверхности излучателей, причем связь между максимально допустимым объемом реактора и интенсивностью излучаемого ультразвука имеет вид:
Vp=S(k1+k2(I-Io)),
где Vp - объем реактора, см³;
S - суммарная площадь поверхности излучателей;
k1 = 30 см;
k2 = 6 см³/Вт;
Io = 4 Вт/см² - минимально допустимая интенсивность ультразвука.