| Главная » Файлы » Магистерские работы » Магистерские работы |
ПРОВЕДЕННЯ ПРОЦЕСУ ІІ САТУРАЦІЇ
| [ Скачать с сервера (999.6 Kb) ] | 21.08.2017, 13:51 |
| ЗМІСТ Стор. Вступ .7 Розділ 1. Огляд літератури 11 1.1 Проблеми сучасної технології очищення дифузійного соку 11 1.2 Оптимізація ІІ карбонізації 12 1.3 Ефективність додаткового очищення соку ІІ карбонізації з використанням фільтроперліту 16 1.4 Досвід експлуатації відстійників соку І та ІІ карбонізації 18 1.5 Новий напрямок в роботі ІІ карбонізації 22 1.6 Підвищення ефективності роботи сатураторів бурякоцукрового виробництва 29 1.7Перероблення буряків пониженої якості 36 1.8 Ефекти адсорбції нецукрів карбонатом кальцію та їх десорбції при сатуруванні дефекованого соку 42 Розділ 2 Матеріали та методи досліджень................................................................49 2.1 Об'єкт і предмет дослідження 49 2.2 Методи досліджень 49 2.2.1 Хід визначення масової частки сухих речовин 49 2.2.2 Хід визначення масової частки цукрози 50 2.2.3 Визначення чистоти соку 50 2.2.4 3Визначення масової частки солей кальцію 51 2.2.5 Визначення кольоровості соку ІІ карбонізації в одиницях оптичної густини (ICUMSA) ……………….……………………………………51 2.2.6 Визначення лужності соку ІІ карбонізації …..……………………….51 Розділ 3. Визначення оптимальних параметрів проведення ІІ карбонізації 53 3.1 Визначення оптимальних параметрів проведення процесу ІІ карбонізації 54 3.1.1 Визначення оптимальних витрат вапна, яке додається на вапнування перед ІІ карбонізацією 54 3.1.2 Визначення оптимальної тривалості проведення ІІ карбонізації 57 3.1.3 Визначення оптимальної температури проведення ІІ карбонізації 59 3.1.4 Визначення оптимальної лужності соку при проведенні ІІ карбонізації 62 3.1.5 Визначення оптимального варіанту проведення ІІ карбонізації 65 3.2 Визначення оптимальних параметрів проведення ІІ карбонізації в програмі Mathcad. 68 3.2.1 Знаходження оптимальної кількості вапна на вапнування, перед ІІ карбонізацією. 68 Загальн висновки...................................................................................................77 Список використаної літератури............................................................................78 ВСТУП. В останні роки спостерігається значне погіршення якості очищеного соку. Однією з причин цього є зниження якості цукрових буряків. Робота цукрових заводів останніх десятиліть свідчить, що не існує єдиного універсального способу очи¬щення дифузійного соку, який би забезпечив перероб¬лення буряків різної якості з однаковим ефектом. В сучасних умовах одним із резервів на цій ділянці тех¬нологічної схеми є підвищення ефективності адсор¬бційного очищення дифузійного соку карбонатом кальцію не шляхом збільшення витрат вапна, а в роз¬робленні необхідних умов проведення процесів, особ¬ливо на II сатурації [15]. ІІ сатурація – важливий технологічний процес очищення дифузійного соку від нецукрів, від ефективності проведення якого в значній мірі залежить вихід і якість цукру. Тому необхідно чітко визначити на сучасному етапі розвитку цукрового виробництва загальну мету та критерії технологічної оптимізації ІІ карбонізації. На ІІ сатурацію надходить фільтрований сік І сатурації (лужність соку 0,09 – 0,11% СаО або рН 10,8 – 11,4 ), який містить в розчині Са(ОН)2, КОН, NaОН, СаАn2, цукрозу і нецукри. Повторне оброблення СО2 проводять для того, щоб перевести ті, які залишилися після І сатурації вільні гідроксиди кальцію, калію і натрію в карбонати, а також вивести в осад розчинні солі кальцію. Неповне видалення із соку гідроксидів кальцію і магнію, солей кальцію призводить до швидкого утворенню накипу на поверхнях теплообміну випарної установки і до збільшення втрат цукрози в мелясі. Мета ІІ сатурації – досягнення оптимальної (ефективної) лужності, коли всі іони бікарбонату переходять в карбонати і вміст солей кальцію в соку мінімальна (відтитрована лужність приблизно 0,02 % СаО або рН 9,2 – 9,5). При переробці буряка низької якості, коли основна дефекація і І сатурація не забезпечують ефективної очистки дифузійного соку, перед ІІ сатурацією для розкладання редукувальних речовин,амідів і підвищення термостійкості соку додатково проводять 4..5 хвилинну дефекацію соку І сатурації (0,3..0,6%СаО до маси буряків). Одним із факторів, що впливають на процес ІІ сатурації є температура процесу. На основі досліджень, що були проведені в останні десятиріччя внесена ясність відносно раціональної температури проведення ІІ сатурації і відповідні рекомендації по зниженню температури від 102..100?С як це було раніше до 85..92°С. Раніше вважалося, що при температурі 100-102?С повинні бути ліквідовані негативні наслідки пересатурування соку ІІ сатурації Са(НСО3)2 КНСО3, вони гідролізувалися в СаСО2 та К2СО2. Але було доказано, що з підвищенням температури доля іонів гідрокарбонатів Са та К не зменшується, а навпаки збільшується і при температурі вищій 85?С різко збільшується розчинність СаСО3. Тому в наш час за типовою схемою передбачено нагрівати сік перед ІІ сатурацією до 85..92°С. Але при зниженні температури відбувається зниження швидкості кристалізації карбонату кальцію і солі кальцію залишаються в розчині в пересиченому стані, досягаючи величини коефіцієнта пересичення 1,7 і викликає на наступних стадіях виробництва відкладання важко відокремлюваного осаду на фільтрувальній тканині, на стінках трубопроводів, насосів, вентилів, поверхнях теплообміну. При енергетичному перемішуванні нефільтрованого соку ІІ сатурації з надлишком (1% і більше) кристалічного СаСО3 протягом 10..15 хв. вдається значно знизити пересичення солей кальцію. Тому після ІІ сатурації сік піддають «дозріванню» в збірнику – дозрівачу. Адсорбційна здатність карбонату кальцію в соку ІІ сатурації обумовлена питомою площею поверхні з селективним шаром обмінних аніонів, які утримують іони кальцію. Великий вплив на адсорбційну активність карбонату кальцію має одночасна присутність іонів кальцію і гідроксилу. Тому перед поверненням суспензії соку ІІ сатурації на переддефекацію її треба активувати вапняним молоком приблизно до рН 11 при інтенсивному перемішуванні, що дозволяє підвищити адсорбційну активність осаду при очищенні дифузійного соку нормальної якості. Але при очищенні соку з високим вмістом речовин колоїдної дисперсності осад не активують. Для отримання згущеної суспензії великої щільності в сік ІІ сатурації відстійником – дозрівачем вводять флокулянт, наприклад поліакриламід, активований при 50..60°С тринатрійфосфатом. Якщо в поверненій на переддефекацію суспензії соку ІІ сатурації недостатньо твердої фази для підтримання оптимального режиму осадження нецукрів, то в неї добавляють ще 10..15% згущеної суспензії соку І сатурації. Включення дефекатора перед ІІ сатурацією дає змогу не тільки підвищити загальну ефективність очищення і термостійкість очищеного соку, але і, використовуючи його як буферну ємність, забезпечить рівномірність потоку, піддержуючи таким чином лужність і рН в заданому режимі. При роботі заводу по схемі з дефекацією соку перед ІІ сатурацією треба враховувати, що солі магнію, які містяться в вапняному молоці, достатньо повно осаджуються тільки в умовах високої лужності (на І сатурації). Якщо вони потрапляють з вапняним молоком зразу на ІІ сатурацію, минувши І сатурацію, то магній з соку осаджується в виді гелеобразного карбонату магнію, розчинність якого досить висока, що призводить швидкому «загоранню» випарної установки. Тому при використанні в виробництві вапна з високим вмістом сполук магнію і іншихдомішок дефекацію перед ІІ сатурацією проводити не слід. При переробці сировини низької якості більш важливим параметром, ніж концентрація солей кальцію, вважають рН сиропу після випарної установки, значення якого повинне наближуватися до зони мінімального розкладу цукрози (8,2..8,5). Тому деякі заводи працюють при підвищеній лужності соку ІІ сатурації (0,035..0,05% СаО або при рН 9,4..9,8), що дає можливість стабілізувати рН наступних продуктів на верстаті заводу в оптимальному інтервалі і знизити втрати цукрози від розкладання. Але при цьому не уникнути утворення солей CaSO4, CaSO3, Ca(HSO3)2, більш розчинних ніж СаСО3, що може сприяти інтенсивному відкладання осаду на поверхнях теплообмінника і фільтрувальній тканині.[46]. Метою нашого дослідження є встановлення оптимального технологічного режиму проведення ІІ сатурації. Дослідження дозволять визначити оптимальні параметри проведення процесу, дозволять визначитиякісні показники очищеного соку та можливість зниження витрат вапна. 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ. 1.1 Проблеми сучасної технології очищення дифузійного соку. Для одержання кристалічної цукрози із дифузійного соку загалом можливі два шляхи: 1. За методами класичної хімічної технології осадити із розчину специфічним реагентом цукрозу і відокремити її від всього комплексу розчинних нецукрозних речовин (так званих нецукрів), після чого розкласти цукратний осад, відокремити цукрозу від реагенту, доочистити цукрозний розчин і отримати кристалічний цукор з високим виходом. Із розчину нецукрів після його згущення можна було б отримувати ряд цінних хімічних сполук: рослинні білки, органічні безазотисті кислоти (лимонна, щавлева), амінокислоти (глютамінова, аспарагінова), бетаїн та ін. Така раціональна технологія виробництва із буряків цукрози та цінних нецукрів, на жаль, сьогодні ще не може бути реалізована в зв'язку з відсутністю ефективного специфічного на цукрозу реагента-осаджувача. 2. Тому у світовій практиці реалізується другий шлях — видалення із дифузійного соку якомога більшої кількості нецукрів, який менш досконалий, ніж перший, оскільки практично неможливо знайти універсальний реагент, що дозволив би повністю видалити із розчину весь комплекс нецукрів із різними властивостями. При сучасному очищенні дифузійного соку вапном і діоксидом вуглецю видаляється лише 25...35% нецукрів (коагуляцією, осадженням, адсорбцією), які практично втрачаються, а ті, що залишились, створюють побічний продукт виробництва — мелясу, на долю якої припадають основні втрати цукрози у виробництві (15% і більше до маси введеної цукрози)[1]. Особливою проблемою сучасного виробництва цукру стає погіршення якості сировини, від чого погіршується якість продуктів цукрового виробництва, змінюється дисперсність частинок сатураційного осаду, що призводить до зниження швидкості їх осадження. За таких умов збільшується тривалість процесів очищення соку, зокрема за рахунок збільшення часу відстоювання та фільтрування соку І сатурації, оскільки ці два процеси – вузьке місце у технологічній схемі вапняно-вуглекислого очищення дифузійного соку. Крім того в реальних умовах цукрового заводу сік І сатурації витримується у відстійниках біля 150 хвилин при досить високих температурах (85-90°С), за таких умов має місце термічний розклад цукрози [2]. Тому удосконалення процесу розділення суспензії не тільки скоротить час перебування соку у відстійнику, а також зменшить втрати цукрози від розкладання і дещо збільшить вихід товарного цукру. Основні завдання сучасної технології очищення дифузійного соку гідроксидом кальцію та діоксидом вуглецю такі: • досягнення максимально можливих локальних ефектів та загального ефекту очищення соку і підвищення таким чином виходу цукру та його якості; • зниження витрат вапна до раціонального мінімуму, при якому ще не спостерігається суттєвого погіршення якісних та седиментаційно-фільтраційних показників соків; • забезпечення нормальних седиментаційно-фільтраційних показників соків при переробці сировини різної якості; • одержання термостійких соків та сиропу; • проведення технологічних процесів в оптимальних режимах. 1.2Оптимізація ІІ сатурації. Завершальна стадія очищення дифузійного соку вапном та вуглекислим газом — II сатурація, від ефективності якої в значній мірі залежать показники сиропу (вміст солей кальцію, забарвленість, чистота), його термостійкість, вихід і якість цукру. Тому необхідно чітко визначити на сучасному етапі розвитку цукрового виробництва загальну мету та критерії технологічної оптимізації II сатурації. Тим більше, що в останній час по¬силилась увага до цієї ділянки технологічної схеми [47,48]. Основною метою II сатурації вважається максимальна декальцинація очищеного соку при кінцевих оптималь¬них значеннях рН та лужності (Л), що відповідали міні¬мальному залишковому вмісту катіонів кальцію у фор¬мі так званих солей кальцію. Оптимізація II сатурації по цьому показнику обумовлена тим, що кожна частка не-видалених солей кальцію захоплює з собою в мелясу приблизно 1,5 частки цукрози, збільшуючи також мож¬ливість накипоутворення на поверхні нагріву випарної установки, погіршуючи якість цукру та ін. Треба визна¬ти, що раніше перероблялися цукрові буряки кращої якості з достатньою теоретичною натуральною лужніс¬тю соків, в результаті чого величини рНопт і Лопт соку II сатурації по мінімальному вмісту солей кальцію ство¬рювали також необхідний резерв лужності очищеного соку, що забезпечував незначні втрати цукрози від роз¬кладання на заводському верстаті в стабільному слабо-лужному середовищі. За останні десятиріччя якісні показники бурякової сировини (цукристість, вміст редукувальних, азотистих і зольних речовин, органічних та мінеральних кислот, високомолекулярних сполук) у багатьох країнах, в тому числі в Україні, суттєво знизились, в зв'язку з чим кла¬сичні оптимальні показники рНопт і Лопт соку II сатура¬ції по мінімальному вмісту солей кальцію не завжди можуть відповідати іншим технологічним вимогам до очи¬щеного соку. У жовтні - листопаді 2002 р. на Носівському цукро¬вому заводі проведені досліди по визначенню показни¬ків рНопт і Лопт соку II сатурації, враховуючи мінімум вмісту солей кальцію і натуральну лужність соку. Одер¬жані усереднені результати представлені на рис. 1. При очищенні дифузійного соку з чистотою 88,9% і достатньою позитивною теоретичною натуральною лужністю 0,010% СаО за мінімальним вмістом залишко¬вих солей кальцію (0,011% СаО) величина рНоптсоку II сатурації склала 9,2, а Лопт 0,016% СаО (рис. 1а). Можна стверджувати, що ці величини будуть також оп¬тимальними і при наступному згущенні соку до сиропу (при рНопт сиропу 8,7...8,5) в стабільному слаболужному середовищі. В дослідженнях не було зафіксовано жодного випадку високої позитивної натуральної луж¬ності соків з високими показниками рНопт≈ 9,5...9,8 со¬ку II сатурації, який потрібно було б обов'язково суль¬фітувати для зниження рН та лужності при відповідно¬му ефекті знебарвлення. При зменшенні натуральної лужності соку майже до нуля (+0,002% СаО) величина рНопт соку II сатурації за мінімальним вмістом залишкових солей кальцію (0,017% СаО) знизилась до 8,7, а Лопт до 0,012% СаО (рис. 1б). А коли натуральна лужність соку стала від'єм¬ною (-0,011% СаО), то величина рНопт соку II сатурації за мінімумом вмісту солей кальцію (0,022% СаО) знизи¬лась до 8,5 і Лопт до 0,004% СаО (рис. 1в). 1.3Ефективність додаткового очищення соку ІІ сатурації з використанням фільтроперліту. П ри переробленні буряків погіршеної якості (звичне явище для вітчизняної цукрової про¬мисловості) суттєво знижується чистота очищеного соку та сиропу, зростає забарвленість та вміст солей кальцію, що не дає можливості одержувати готову продукцію стандартної якості. Тому, виникає при¬родна потреба використання додаткових сорбентів у технології виробництва цукру (окрім утвореного СаС03) для вирішення найважливішої технологічної проблеми — максимального підвищення сумарного ступеня видалення нецукрів із дифузійного соку та збільшення виходу цукру високої якості. Метою даної роботи була перевірка ефективності способу очищення дифузійного соку [42] (у порівнянні з типовим способом) не тільки за якісними показ¬никами соку II сатурації, а також і сиропу (табл. 1.1), з відповідними пошуками ефективного способу додат¬кового очищення низькоякісного сиропу для одер¬жання готової продукції високої якості. Тому необхідно було перевірити ефективність очисної дії фільтроперліту не на стадії попереднього оброблення дифузійного соку, а вже на завершально¬му етапі очищення, тобто соку IIсатурації. Наведені в табл. 1.1результати свідчать, що безпосе¬реднє оброблення очищеного за типовою схемою соку раціональною (0,3 % до маси соку або 2,5% до маси СР) кількістю фільтроперліту сприяє підвищенню чистоти соку IIсатурації на 1,1%, що обумовлено зменшенням вмісту ВМС на 0,37% до маси СР (ступінь видалення 46,8%), аніони кислот на 0,161% (ступінь видалення 55,3%) та барвних сполук на 95,2 од. опт. густ, (ступінь знебарвлення 12,9%). Звідси можна зробити висновок, що оброблення фільтроперлітом безпосередньо соку II сатурації виявилось дещо ефективнішим в порівнянні з обробленням дифузійного соку за способом [42] Табл. 1.1. ПорівнянняефективностібезпосередньогообробленняфільтроперлітомсокуIIсатурації зобробленнямдифузійногосокузазапропонованимспособом Спосіб очищення дифузійного соку Назва напівпродуктів Чистота, % Порівн. приріст чистоти напівпродуктів +∆Ч, % Вміст: | |
| Просмотров: 620 | Загрузок: 28 | Рейтинг: 0.0/0 | |
| Всего комментариев: 0 | |