Витрата вапна на очищення та способи її зменшення

Рази

Ефективний контроль густини та активності водно-вапняної суспензії

Один із самих вагомих недоліків технології бурякоцукрового виробництва є використання вапна у вигляді вапняного молока, при цьому на його приготування майже не використовуються промивки, а лише аміачна вода.

Важливим показником вапняного молока є його концентрація, яку вважають густиною і міряють на заводі денсиметром, що неправильно, оскільки останній призначений для дійсних розчинів, а вапняне молоко – це суспензія. Для таких розчинів правильнішим є ваговий спосіб. Але потрібно пам’ятати, що зниження густини вапняного молока на 0,01 г/см³ зумовлює до додаткового введення на верстат 0,6 % Н₂О до м.б. та додаткової витрати пари на випаровування її 0,2 % до м.б. За густини вапняного молока 1,19 г/см³ в 1 л вапняного молока міститься 242 г СаО, тобто 20,34 г СаО 100 г молока, тобто в 100 г вапняного молока 79,64 г – це вода. Таким чином кількість вапняного молока становить в

більше, ніж витрата вапна. Тобто, 0,1% СаО до маси буряків становить 0,49 % вапняного молока до м.б., в якому 0,39% до м.б. води.

Таким чином, за витрати вапна на очищення 2,5% СаО для заводу А =3000 т/д щодобово приходиться вливати на верстат 2,5*4,9 = 12,25% вапняного молока. що містить 9,8% води, тобто 294 т води за добу (в кращому разі), а це приблизно 0,38 % додаткового палива. Один із виходів з метою зменшення кількості води – приготування вапняного молока у дві стадії із застосуванням промивку сатураційного осаду, що дозволить для такого заводу зменшити кількість води на верстат приблизно на 200-220 т за добу!

Для оперативного визначення активності та густини вапняного молока на кафедрі ТЦПВ НУХТ розроблений експрес-метод, котрий ґрунтується на тому, що умови визначення наближені до умов перебування вапна в технологічному процесі за часом, а саме за довільної наважки добре перемішаного вапняного молока (5…10 см³) після першого його титрування розчином 1н соляної кислоти пробу витримують 10 хв. (оптимальна тривалість гарячої попередньої та основної дефекацій) та дотитровують при індикаторі фенолфталеїн, отримуючи кількість кислоти, що відповідає вмісту активного вапна. Додавши 15 см³ кислоти пробу кип’ятять 1…2 хв. Для переведення всіх нерозчинних сполук вапна у розчин (СаСО₃ та ін..). після охолодження проби надлишок кислоти відтитровується лугом (NaOH). Розрахунок ведеться за формулою

А = П₁100 /(П₁ + П₂ – П₃),

Де П₁ – к-сть 1н розчину НСl за першим титруванням, см³;

П₂ - к-сть 1н розчину НСl, доданого для повного розчинення загального вапна, см^3;

П₃ - к-сть 1н NaOH, що пішов на титрування надлишку непрореагованої кислоти, см³.

Весь аналіз займає 20 хв., а за допомогою приведених у статті таблиць можна без розрахунків визначати одразу активність та густиту вапняного молока.

Потрібно пам’ятати, що вапняне молоко – це не розчин, а суспензія, в котрій знаходяться у завислому стані частинки Са(ОН)₂ та дрібні клінкерні матеріали (недопал – СаСО₃ та перепал – спечені частинки СаО). Тому визначення густини за допомогою ареометра (денсиметра) є недостовірним.

Чистота дифузійного соку та відповідно склад і кількість його не цукристих речовин суттєво впливають на ефективність роботи всіх наступних відділень цукрового заводу, витрату хімічних реагентів та палива. Приведу декілька прикладів. Так:

· з підвищенням чистоти дифузійного соку з 85% до 91% швидкість фільтрування соку І карбонізації зростає з 2,7 до 5,8 л/хв.. Це пояснюється значним зменшенням переходу нецукрів з буряків у дифузійний сік та більш повним використанням адсорбційної здатності частинок карбонату кальцію в умовах І карбонізації, а також покращанням структури та фізичних властивостей утворених при цьому агрегатів;

· збільшення чистоти дифсоку на 2 одиниці тривалість карбонізації соку І карбонізації можна скоротити більше ніж у двічі;

· підвищення чистоти дифсоку з 84 до 90% сприяє збільшенню чистоти соку ІІ карбонізації на 3,9%, зниженню забарвленості з 3,4 до 8,3 ^оШт, зменшенню витрат активного вапна з 2,5% до 1,6% СаО до маси буряків, тобто підвищення Дб_д.с. на 2% зумовлює зменшення витрат вапна на 0,3% СаО до м.б.;

· за однієї і тієї ж дигестії буряків підвищення чистоти дифузійного соку з 84 до 91% зумовлює до збільшення виходу цукру з 10,2 до 14,3% до м.б., а вихід меляси зменшується на 4,2% до м.б.

Тому чистота дифузійного соку, котра суттєво залежить від якості цукрових буряків, значно впливає як на ефективність всіх подальших процесів, так і на якість та вихід цукру-піску.

Величина витрати вапна на очищення є одним з найважливіших факторів підвищення його підвищення. Зі збільшенням кількості добавленого вапна величина ефекту очищення зростає, але не в лінійній залежності. Вважається, що в середньому за переробки буряків доброї якості при витраті вапна 1,5% СаО ефект очищення складає близько 30%. За збільшення витрати вапна з 1,5 до 2,0% ефект очищення зростає до 35%, а з 2,0 до 2,5% - до 37%.

Витрата вапна залежить, як відомо від якості дифузійного соку, а отже в достатній мірі від якості цукрових буряків. Вважається, що в середньому витрата вапна повинна складати 85% СаО до кількості не цукристих речовин дифузійного соку. Так, за чистоти дифузійного соку 85% за теоретичної витрати вапна 85% до кількості нецукрів його кількість на основне вапнування складе 2,10% СаО до кількості буряків, а за чистоти 88% - 1,59% СаО. Можна вважати, що за зниження чистоти дифузійного соку на 2% витрата вапна на очищення збільшується в середньому на 0,33% СаО до маси буряків.

Другим фактором з точки зору зменшення витрат вапна, окрім активності вапняного молока, слід вважати величину відкачки та кількість повернень на попередню дефекацію. Так, для підтримання лужності соку основного вапнування 1,0% СаО по фенолфталеїну на кожні 100 т соку необхідно добавити 1 т чистого СаО, що складає 4,9 т вапняного молока густиною 1,19, в якому 3,9 т – це просто вода. Якщо ж разом з повертаннями кількість соку стане 150 т, то для підтримання такої ж лужності необхідно добавити 1,5 т чистого СаО, що складає 7,35 т вапняного молока, з яким в сік буде введено 5,85 т води. Таким чином на кожні 10% повертань приходиться додатково добавляти вапна в кількості 0,1% СаО до к. б., що становить 0,49 % вапняного молока, в якому 0,39% води. В реальних цифрах це значить, що на кожні 10% повертань (чи збільшення відкачки) для заводу А=3000т/д на верстат за добу додатково лише з вапняним молоком вливається 11,7 т води, а для 50% повертань це становить додатково 58,5т води за добу. Для випаровування 10 т води за кратності випаровування 2,5 необхідно затратити 4 т пари, на утворення якої потрібно спалити 360 м³ природного газу. Тобто для випаровування 58,5 т води потрібно додатково спалити 2106 м³ газу, або 0,7 м³ на 1т перероблених буряків.

Але приведені дані справедливі для вапняного молока густиною 1,19 г/см³, котрого реально на заводах майже немає через слабку його транспортабельність (текучість), а як правило застосовується молоко густиною 1,16…1,17 г/см³. Це значить, що кількість води реально збільшується ще на 5…8 т на добу та витрата газу – до 1 м³ на 1 т буряків.

Завдяки дослідженням вчених та практика передових західноєвропейських цукрових заводів показали, що за останні 20 років витрата вапна на очищення знизилась майже на 50%, що стало можливим в першу чергу за рахунок підвищення якості цукрових буряків та завдяки регенерації частини фільтраційного осаду. Теоретично доказано, що для ефективного очищення дифузійного соку з точки зору повноти проходження реакцій розкладу, осадження та адсорбції достатньо 1,0% СаО до маси буряків. Але проблеми з відділенням карбонізованих осадів змушують підняти ці витрати на 50%.

Важливим показником котрий характеризує якість процесу очищення, є вміст солей кальцію в очищеному соку. Встановлено, що при витраті вапна менше 1,5% до маси буряків вміст солей кальцію збільшується. А от розклад інверту при дозах більше 1% СаО не залежить від додатково добавленого вапна.

Забарвленість соку ІІ карбонізації зі збільшенням витрат вапна зменшується, наприклад при збільшенні витрати з 1% до 2% СаО колірність соку ІІ сатурації зменшується майже вдвічі, що можна пояснити не тільки більш повним розкладом амідів та РР, але й адсорбцією продуктів розкладу на вдвічі більшій кількості утвореного адсорбенту (частинок карбонату кальцію).

Тому основним критерієм загальної витрати вапна на очищення слід вважати швидкість седиментації та фільтрації соку І карбонізації, коті залежать як від якості цукрових буряків. Так і від отриманої якості дифузійного соку.

Дата добавления: 2014-01-04