Підвищення ефективності роботи сокоочисного відцшення

Схема з відокремленням осаду  нецукрів на заводі „Мозес-Лейк”

На цукровому заводі „Мозес-Лейк” в США використовують різновид схеми з відокремленням переддефекаційного осаду. Дифузійний сік змішують зі згущеною сузпензією соку другої сатурації та частиною згущеної сузпензії соку першої сатурації. Ця суміш направляється в переддефекатор Бригель-Мюллєра, із якого переддефекаційний сік подається у відстійник з фільтруючим шаром осаду системи Енвіро-Клір. Освітлений сік поступає на основну дефекацію а потім на першу сатурацію, а згущена сузпензія із відстійника фільтрується на вакуум-фільтрі. [1]

Нефільтрований сік першої сатурації направляється в гідроциклони системи Кребса. Частина згущеної сузпензії соку першої сатурації використовується для змішування з дифузійним соком, друга частина - фільтрується разом зі згущеною сузпензією преддефекаційного осаду на вакуум-фільтрах. Апаратурне оформлення схеми з відокремленням переддефекаційного осаду на цукровому заводі „Мозес-Лейк”, яка включає відстійник з фільтруючим

шаром осаду та гідроциклони, є простим та компактним. Сузпензії переддефекованого та сатураційного соків згущуються без затрат фільтрувальних тканин. Схема рекомендується у випадку, коли кількість редукуючих речовин чи азоту в буряці більш ніж на 10% перевищує нормальний їх вміст.

Схема РТ

Одним із радикальних способів покращення фільтраційних та седиментаційних  властивостей переддефекованого осаду при очищенні дифузійного соку є перед сатураційне оброблення. Тому в раціональній заводській схемі попередньої обробки дифузійного соку доцільно передбачувати як прогресивну переддефекацію, так і передсатурацію. [1]

Не дивлячись на те, що ця схема  розроблена досить давно, вона з деякими  модифікаціями продовжує експлуатуватись  до теперішнього часу на деяких цукрових заводах Бельгії. В основу розробки схеми очищення фірми РТ закладені наступні технологічні ідеї:

• прогресивна переддефекація тривалістю до 20 хвилин в апараті Брігель-Мюллєра чи Наво, в який замість вапна повертається передсатураційний сік з рН 10,8...11,0 у кількості 300%, що покращує фільтраційні властивості осаду;
• дефекосатурація дифузійного соку з витратою 0,5...0,6% СаО до об’єму осаду при рН 10,8...11,0, що запобігає довгому та глибокому розкладанню редукувальних речовин та амідів, а також сприяє відділенню осаду;
• відстоювання дефекосатураційного осду та знецукрювання осаду на вакуум-фільтрах;
• заміна відстійників фільтрами-згущувачами з використанням осду у сільському господарстві;
• основна дефекація (фільтрата та декантата) тривалістю 20 хвилин з витратою вапна 0,5...0,6% до об’єму соку;
• проведення першої сатурації в апараті з рециркуляцією;
• фільтрування соку першої сатурації на фільтрах-згущувачах та вакуум-фільтрах;
• проведення другої сатурації в апараті з рециркуляцією; 
  
• фільтрування соку другої сатурації на фільтрах Гран-Пон;
• повернення згущеної сузпензії соку прешої та другої сатурації на переддефекацію.

Схема очищення РТ зображена на рис.2.7. У заводських схемах на попередню  дефекацію повертається передсатураційний сік у кількості 700% до об’єму дифузійного соку, завдяки чому не відбувається місцеве підлужнення його вище за оптимальне значення pH, що може знизити ефект переддефекації.

Рис.2.7. Схема  очищеня РТ

1 - перед дефекатор  Бригель-Мюллєр; 2 - насос; 3 - підігрівай; 4 - збірник- рециркулятор; 5 ^ перед сатуратор; 6 - відстійник; 7 - збірник освітленного соку; 8 - ресирвер; 9 - вакуум-фільтр; 10 - апарат основної дефекації; 11 - апарат першої сатурації; 12 - напірний збірник; 13 - фільтри ФіЛС; 14 - збірник суспензії; 15 - апарат другої сатурації.

 

Схема цукрового заводу “Брюжеллет” включає прогресивну переддефекацію системи Наво вертикального типу, передсатурацію та відстійники Дорра. Фільтрування сузпензії після передсатурації відбувається на трьох вакуум-фільтрах з площею поверхні фільтрування кожного 36 м².

Апарати для першої сатурації мають  шести-...семикратну рециркуляцію, для другої сатурації- чотирьохкратну.

Для фільтрування соків першої та другої сатурації, а також контрольного фільтрування використовують фільтри-згущувачі Гран-Пон з площею поверхні фільтрування 100 м² кожний. Сульфітація соку та сиропу на заводі не відбувається.

Нижче наведені деякі технологічні особливості роботи схеми: температура  дифузійного соку 73°С, відкачка - 115... 117%, чистота - 87,6%, кінцеве значення pH переддефекованого соку - 11,0, а передсатураційного соку - 10,9... 11,0. У переддефекатор повертається 2000 м³/год соку із передсатуратора, на переддефекацію регулярно дають 1,5л/год піногасника.

Із загальної витрати вапна 1,4% СаО на передсатурацію використовують 0,6% СаО, на переддефекацію - 0,2% СаО, на основну дефекацію - 0,6% СаО, рН₂о соку першої сатурації - 10,9... 11,0.

На цукровому заводі „Орей” продуктивністю 4200 т буряка за добу, схема та режим дещо інакші, ніж на цукровому заводі „Брюжеллет”: схема включає прогресивну переддефекацію Бригель-Мюллєра при температурі 70°С. Учетверту секцію переддефекатора повертається згущена сузпензія із фільтрів-згущувачів Фів-Лілль першої сатурації та додається 0,2% СаО.

На виході із переддефекатора до соку додається 0,15% СаО, потім сік нагрівається до 85°С та направляється у передсатуратор, де обробляється до pH 10,3 (лужність 0,05% СаО). Потім до нього додається ще 0,06% СаО для доведення до pH до 11,0, після чого сік відстоюється у чотирьохсекційному відстійнику Дорра (140 м³). Згущена сузпензія із відстійника фільтрується на вакуум-фільтрах Дорр-Олівер з площею поверхні фільтрування 35 м². Фільтрат та декантат змішуються, до них додається 0,6% СаО, після чогог вони нагріваються до 86°С та сатуруються в апараті Дорр-Олівер з рециркуляцією. Перед фільтрами-згущувачами Фів-Лілль сік нагрівається до 89°С. Чистий осад повертається у переддефекатор. 

Використання такого варіанта схеми збільшує чистоту очищеного  соку та сиропу у середньому на одиницю, зменшує вміст розчинних солей  Са у порівнянні з класичною схемою очищення. Загальна витрата вапна на очищення соку у залежності від якості буряка складає 1,0... 1,12% СаО до маси буряка.

Схема РТ з деякими модифікаціями  використовується на цукрових заводах  інших країн, зокрема на цукровому  заводі „Сан-Кіріко” (Італія) потужністю 8000 т буряка за добу. Схема включає переддефекацію та передсатурацію, розділення передсатураційного осаду здійснюється у декантаторах, згущена сузпензія фільтрується на вакуум-фільтрах. Сік першої та другої сатурації фільтрується на фільтрах-згущувачах Гран-Пон.

Схема з відділеням осаду нецукрів до основної дефекації на Городокському цукровому заводі

Так як при переробці  вітчизняної сировини переддефекаційний осад не достатньо стійкий в жорстких умовах комбінованої дефекації типової схеми, Л.П. Ревою та співробітниками відділу очищення соків УкрНВІЦП була запропонована схема з відділенням осаду нецукрів до основної дефекації, яку використовують на Григоровському та Городокському цукрових заводах (рис.2.8.).

Згідно цієї схеми сік  після теплої прогресивної протитечійної переддефекації та додаткового підігріву до 70...72°С направляється на переддефекосатуратор, в який додається трохи вапна та одразу сатурується до pH 11,0, після чого подається у відстійник. Декантат поступає далі за типовою схемою на основну дефекацію, а згущений переддефекаційний осад разом зі згущеною сузпензією осаду соку першої сатурації подається на фільтрування на вакум-фільтри. Уся згущена сузпензія осаду соку другої сатурації повертається у метастабільну зону pH прогресивного протитечійного переддефекатора, а частково карбонізований дефекований сік додається замість вапняного молока у його останню секцію. Корисним фактором, що дозволяє збільшити ефект очищення соку, є максимальне використання адсорбційних можливостей безколоїдного карбоната кальція в умовах сильнолужної середи додаткової секції А (з високолужною середою) до звичайного апарату другої сатурації після дефекації фільтрованого соку першої сатурації. Таким чином, до обох двохсекційних сатурацій (першої та другої) у схемі відділення осаду нецукрів до основної дефекації додається також дефекосатурація переддефекованого соку з наступною декантацією у відстійнику, рециркуляція на попередню дефекацію усієї згущеної сузпензії осаду другої сатурації та частково карбонізованого дефекованого соку.

Перевага даної схеми, створеної для перероблення буряка різної якості, є у відсутності  пептизаціїскоагульованих на переддефекації нецукрів та, як наслідок, підвищення загального (та адсорбційного) ефекта очистки з одночасним пониженням витрат вапна, збільшенням швидкості фільтрування соку.

Нижче у таблиці наведені основні якісні показники очищення дифузійного соку, з відділенням  осаду нецукрів до основної дефекації на Городокському цукровому заводі у порівнянні з типовою схемою.

Схема очищення соку	Типова	Нова
Дифузійний сік
Ч, %	86,95	87
РР, %	1,095	1,108
Очищений сік перед випарною установкою
Ч, %	90,4	91,62
РР,%	0,103	0,1
Солі Са, %	0,35	0,3
Кол, ум.од. на 100 СР	12,8	11,9
Сироп
Ч, %	90,4	91,7
РР, %	0,27	0,23

 

Солі Са, %	0,33	0,29
Кол,ум.од. на 100 СР	38,5	29,5
Ефект очищення диф.соку, %	29,6	38,6

 

Проаналізувавши дані, можна сказати, що розроблена технологія та обладнання для її здійснення дозволяє підвищити ефект очищення соку на

8. .10%, понизити кольоровість та вміст солей Са, та, як результат, підвищити вихід цукру на 0,3...0,4% до маси буряка. Кольоровість очищеного по запропонованій схемі соку та сиропу були нижче, а білий цукор відповідав вимогам стандарту, причому покращення якісних показників була досягнуто при меншій витраті вапна на 0,3% СаО до маси буряка. [1]

Одним із напрямів вдосконалення (спрощення) схеми з відділенням  осаду нецукрів до основної дефекації після обов’язкової прогресивної протитечійної переддефекації (за принципом Бригель-Мюллєра) з її перевагами та дефекосатурації переддефекованого соку є перехід на одну сатурацію дефекованого соку одразу до оптимального pH другої сатурації без проміжного фільтрування відсатурованого до pH 11 соку. Такий перехід можливий, так як при пересатуруванні дефекованого соку від pH 11 до 9, в ньому немає ні коагулятів білків та пектинів, ні осаду слаборозчинних солей кальція, які, могли б переходити у розчин, погіршшуючи якість соку, однак не виключена можливість деякої десорбції нецукрів із осаду карбоната кальція при пересатураванні соку від pH 11 до 9.

Для визначення доцільності  використання запропонованих рішень були проведені порівнювальні досліди  ефективності очищення дифузійного  соку при однакових витратах вапна  по типовій схемі, по схемі з відділенням  переддефекаційного осаду при двох сатураціях та при одній сатурації з введенням природнього сорбенту (ПС) для додаткового очищення соку, при яких у якості головного критерію для порівняння було вибрано вміст в очищенному соці аніонів кислот у формі солей кальція (разом з показами кольоровості та чистоти соку). Такий вибір був зроблений на основі

комплексного  обстеження більшої кількості вітчизняних  мінералів з метою встановити можливість їх використання для додаткової сорбції нецукрів та декальцинації очищеного соку. Результати проведених випробовувань наведені нижче у таблиці.

	Типова схема	Схема з відділенням нецукрів до основної дефекації
		3 двома сатураціями без введення ПС	з однією сатурацією та введенням ПС
			1%	0,5%
Вміст солей кальція, % СаО на 100 г СР	0,340	0,266	0,230	0,240
Кольоровість, од.опт.густ. на 100 г СР	447	428	481	552
Чистота, %	89,7	90,5	90,5	90,3

 

При введенні від 1 до 0,5 природнього  сорбенту в нефільтрований очищений сік з pH 9,2, чистота соку, отриманого по схемі з однією сатурацією, та вміст солей кальція у ньому відповідали параметрам соку, очищеного по схемі з двома сатураціями без введення ПС, та були менше на 0,5...0,8% та 20...28% відповідно у порівнянні з соком, очищеним по типовій схемі. Однак необхідно зазначити деяке підвищення кольоровості соку, очищеного по запропонованим схемам.

Таким чином при переробці  буряка погіршеної якості існує можливість перейти на роботу по схемі з однією сатурацією після дефекосатурації переддефекованого соку (з подачею 0,5...0,7% СаО до маси буряка) та беспосереднім відділенням переддефекаційного осаду на фільтр-пресах (КФ- 1000, МЕКО-1200) з подальшим обробленням соку 0,5...0,7% ПС.

З точки зору автора, стратегія  сучасної технології очищення дифузійного  соку, що призводить до підвищення ефективності очищення дифузійного соку, а також  зменшення до мінімуму витрати вапна, повинна будуватись таким чином: на весь комплекс хімічних процесів коагуляції, осадження нецукрів та розклад деяких сполучень використовувати не 3...4% вапна, а тільки 0,7...1,0% СаО, а замість надлишкового вапна кількістю 2...3%, яку у сатураторах перетворюють у осад карбоната кальція для адсорбції нецукрів, використовувати відносно дешеві ПС, які мають забезпечити:

• максимальний ефект адсорбції нецукрів як аніонної, так і катіонної природи;
• необхідні структурно-механічні властивості для відносно легкого відокремлення відпрацьованих матеріалів з незначними втратами цукрози;
• збільшення виходу цукру та покращення його якості. Рис.2.8.