Выявление разумной схемы совместной переработки сахарной свеклы и сахара-сырца

Выявление разумной схемы совместной переработки сахарной свеклы и сахара-сырца

Нормативные ссылки

В данных методических указаниях использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ Р 15-2004. Стандарты национальные РФ. Правила построения,

изложения, оформления и обозначения

ГОСТ Р 7.0.5-2008 СИБИД. Библиографическая ссылка. Общие

требования и правила составления

ГОСТ Р 21.1101-2009 СПДС. Общие требования к

проектной и рабочей документации

ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам

ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы

ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные

ГОСТ 2.305-68 ЕСКД. Изображения - виды, разрезы, сечения

ГОСТ 2.307-68 ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений

ГОСТ 2.701-2008 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования

к выполнению,

ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин

Р50-77-88 Рекомендации ЕСКД. Правила выполнения диаграмм

ГОСТ 21.501-88 СПДС. Правила выполнения архитектурно-

строительных рабочих чертежей

Введение

Сахарная промышленность является важной экономической отраслью во многих странах мира, так как сахар имеет большое народнохозяйственное значение и как продукт питания, и как сырье для промышленности.

По состоянию на 1 января 2010 года, без учета долго не работавших сахарных заводов, мощности 84 сахарных заводов России составляют 302, 43 тыс. тонн переработки свеклы в сутки. Средняя производственная мощность одного сахарного завода в 2009 году составила 3600 тонн переработки свеклы в сутки.

Сегодня свеклосахарный комплекс Северного Кавказа представляют 18 действующих сахарных заводов суммарной производственной мощностью более 80 тыс. тонн переработки свеклы в сутки.

В настоящее время заводы Краснодарского края производят 30-35% всего российского сахара.

Одним из сахарных заводов Краснодарского края является ЗАО «Успенский сахарник», расположенный в с. Успенское. Завод был построен в 1959 году. Предприятие специализируется на переработке свеклы и сахара-сырца. Проектная производственная мощность завода составляла 2500 тонн свеклы в сутки, после проведенных работ по наращиванию мощности и техническому перевооружению предприятия мощность завода удалось увеличить до 10000 тонн свеклы в сутки (данные на 2010 год). В межсезонный период на заводе перерабатывается тростниковый сахар-сырец, среднесуточная производительность по переработке которого за счет реконструкции составляет 1500 т в сутки (2010 г.)

Посевная площадь под свеклой - основного источника сырья для производства сахара - составляет 21543 га со средней урожайностью 352 центнера с гектара земли (по данным за 2010 год).

Завод получает сахарную свеклу от хозяйств Успенского, Новокубанского, Отрадненского районов Краснодарского края, Кочубеевского района Ставропольского края, а также Карачаево - Черкессии. На данный момент 34 свеклосдатчика сотрудничают с ЗАО «Успенский сахарный завод». Суточный прием свеклы на завод составляет 7200 - 9500 тонн, а валовой сбор свеклы - 571520 тонн.

На заводе постоянно внедряются различные меропроиятия по реконструкции завода, покупкается новое оборудование. Все это направлено на увеличение производственной мощности завода, повышение эффективности производства, улучшение качества выпускаемой продукции, улучшение условий труда.

1. Теоретическая часть

1.1 Актуальность поставленной задачи

В последнее время, в связи с не благоприятными условиями, на заводе часто перерабатывается свекла с пониженной чистотой нормального сока. Переработка такой свеклы связана с увеличением потерь сахара в производстве и в мелассе, с большим расходом тепла, извести, а так же наблюдается недогруженность продуктового отделения, что в конечном итоге приводит к снижению технико-экономических показателей работы завода.

В связи с этим целесообразно для повышения эффективности работы завода осуществлять совместную переработку сахарной свеклы и сахара-сырца.

Задачей данного курсового проекта является выявление разумной схемы совместной переработки сахарной свеклы и сахара-сырца.

1.2 Технологическая схема реконструируемого отделения и анализ ее влияния на технологические показатели

Сырой сок после отделения пульпы стекает в сборник, откуда насосом подаётся на пластинчатые теплообменники, а затем в преддефекатор фирмы «Putsch»,работающий по принципу «Бригель- Мюллер». Диффузионный сок с t=45-60?С из сборника насосами подается в первую секцию преддефекатора системы Бригель-Мюллера. В последнюю секцию вводят известковое молоко в количестве (0,2--0,3% СаО), обеспечивающим выход преддефекованного сока с рН=10,8--11,2. Одновременно в первую секцию аппарата возвращается вся сгущенная суспензия сока II сатурации, а во вторую и третью секции аппарата - часть суспензии сока I сатурации. Продолжительность преддефекации составляет 30--40 минут.

На выходе из преддефекатора сок смешивается с новой порцией известкового молока в количестве 1,8--2,0 % СаО к массе свеклы и без подогревания поступает в аппарат холодной ступени основной дефекации. Щелочность сока на основной дефекации поддерживается на уровне 1--1,1%СаО. Длительность холодной ступени основной дефекации составляет 30 минут.

Из аппарата холодной дефекации сок насосом фирмы Herold через пластинчатые подогреватели фирмы GEA, а затем двумя параллельными путями через скоростные подогреватели фирмы «Прогресс» подаётся в основной горячий дефекатор. Температура сока после подогревания должна находиться в пределе 88-92?С.

Для горячей дефекации используется аппарат с плавным регулированием длительности процесса от 0 до 10 минут, с верхним подводом и нижним отводом дефекованного сока.

Из аппарата основной дефекации сок переливается в сатуратор. Время длительности первой сатурации можно регулировать при помощи изменения объема сока в аппарате. Газ в сок подается с помощью трудок Рихтера. Количество добавляемого газа регулируется в зависимости от pH.

Сок из аппарата I сатурации переливается в сборник. Из сборника насосы нефильтрованного сока I сатурации фирмы Herold подают сок на 16 фильтров - сгустителей TF1.

Часть суспензии из сборника после фильтров подаётся двумя насосами,производительностью 100 м?/ч в Бригель-Мюллера, остальная часть в сборник суспензии 1, под фильтр-прессами МЕКО, где подвергается дальнейшей фильтрации.

Фильтрационный осадок сахарного производства по ленточному транспортёру перемещается в кузов грузового автомобиля и вывозится на поля фильтрации.

Согласно технологическому режиму потери сахара в густой грязи не должны превышать 0,5% по массе грязи.

Фильтрованный сок I сатурации выводится в сборник, откуда насосом через подогреватели направляется на дополнительную дефекацию перед II сатурацией. В теплообменнике сок нагревается до температуры 95?С. После подогрева сок смешивается с известковым молоком в количестве 0,2-0,5%СаО к массе свеклы и направляется в аппарат для дефекации перед II сатурацией. Продолжительность самой дефекации 3-5мин. и проводят ее до щелочности сока равной 0,3-,4%СаО.

Из аппарата II сатурации сатурационный сок подается в направляющую трубу дозревателя. Пропеллерная мешалка подает сок в направляющую трубу сверху. За время дозревания около 20 мин. Завершается формирование ионов карбоната кальция полностью. Сок покидает дозреватель через петлю трубы с верхней откачкой воздуха и направляется на фильтры-сгустители TF2 в фильтрационное отделение. Фильтрат после фильтров через напорный сборник попадает в сборник сока перед выпаркой, а суспензия после TF2 в сборник суспензии после II фильтрации, которая потом подается насосом в Бригель-Мюллера. Перед фильтрацией нефильтрованный сок подогревают до 90°C.

Очищенный сок перед сгущением нагревают под давлением в многоходовых теплообменниках до температуры кипения (126?С) и направляют в I корпус 4-х корпусной выпарной установки, где из него выпаривается часть воды. Из I корпуса сок последовательно переходит во II, III, IV корпуса и концентратор, где он сгущается до плотности сиропа 60-67%СВ.

Взвешенный на весах сахар-сырец поступает в накопительный бункер и из него непрерывно подаётся в клеровочную мешалку. В мешалке сахар-сырец клеруется промоями с фильтров-сгустителей TF нагретыми до температуры 90-95 °С, содержание сухих веществ клеровки поддерживается на уровне 58-60%. механические примеси, поступающие с сахаром-сырцом, удаляются с помощью сита установленного в заборочной части мешалки и ловушки перед насосом. Клеровка с температурой 50-52 °С подается насосом через подогреватель, где нагревается до температуры 84-86 °С, в смеситель. Туда же поступают клеровки желтых сахаров утфеля IIIН и IIIК продуктов, I оттек утфеля I продукта и известковое молоко. Полученная смесь поступает в аппарат основной дефекации. Щелочность дефекованой клеровки 1% CaO. После дефекации часть смеси направляется в мамут-сатуратор, где происходит мгновенная сатурация (щелочность 0,002), и далее в сатуратор. Другая часть дефекованой клеровки направляется сразу в сатуратор, где обрабатывается сатурационным газом (щелочность 0,02-0,03). Отсатурированная клеровка собирается в сборнике нефильтрованной клеровки, откуда насосом перекачивается в напорный сборник, а из него на фильтры-сгустители TF. Отфильтрованная клеровка поступает в сборнике, и из него перекачивается в напорный сборник, из которого часть клеровки возвращается на регенерацию фильтров, а основная часть направляется в нижний сборник. В него же поступает клеровка желтого сахара утфеля II продукта. Из сборника клеровка насосом подается в сульфитатор. Сульфитированая клеровка с рН равным 8,3-8,5 поступает в сборник, из которого насосом подается в напорный сборник, а далее на фильтры-сгустители TF. Отфильтрованная клеровка собирается в сборнике, а из него насосом подается в напорный сборник. Часть клеровки возвращают на регенерацию фильтра, а основная часть собирается в нижнем сборнике. Фильтрационный осадок с фильтров-сгустителей TF собирается в сборнике и насосом подается на дисковые фильтры. Фильтрационный осадок поступает на 2 ступень высолаживания. Далее фильтрационный осадок собирается в сборнике и насосом подается на фильтр-прессы. Промои с дисковых фильтром и вакуум-фильтров собираются в сборнике, а обессахаренный фильтрационный осадок перекачивают на поля фильтрации. Из сборника очищенная клеровка с содержанием сухих веществ 56-57 % насосом подается в 3 корпус выпарной станции и концентратор. На выпарной станции клеровка сгущается до содержания сухих веществ 68-70%. Сгущенная клеровка фильтруется на потронных фильтрах и подается насосом в сборник перед вакуум-аппаратами утфеля I продукта.

1.3 Анализ возможных способов проведения технологических процессов и аппаратурного оформления в соответствии с последними достижением науки и техники

1.3.1 Отделение преддефекационного осадка

Отделение предсатурационного и прддефекационного осадка направлено на то, чтобы не допустить переход несахаров из образовавшихся осадков обратно в раствор.

Схема с отделением осадка до основной дефекации была смонтирована на Малороссийском сахарном заводе. По схеме диффузионный сок подвергался прогрессивной предварительной дефекации с возвратом сгущенной суспензии сока второй сатурации, пересатурированного до pH 7,8 - 8,2 в быстродействующем противоточном каскадном сатураторе, затем сок подщелачивался до pH 9,0 - 9,5 известковым молоком и поступал в гравитационные сепараторы. Декантат из сепараторов подавался на основную дефекацию и далее обрабатывался по типовой схеме. Полное отделение на гравитационных сепараторах пульпы и основной массы осадка предварительной стадии обработки до основной дефекации позволяет увеличить прирост чистоты очищенного сока на 3,2 % по сравнению с типовой схемой. Полученные результаты свидетельствуют о значительном снижении расхода известкового молока на технологические нужды завода при эксплуатации схемы очистки с пересатурацией преддефекованного сока [1, 2, 3].

1.3.2 Способы активации суспензии осадка сока II сатурации

Существует несколько способов активации осадка II сатурации.

Одним из таких способов является активация осадка II сатурации всем количеством извести, расходуемым на преддефекацию (0,24% СаО к массе свеклы) и его прогрессивная подача на преддефекацию. Эффект от такого возврата незначительный, а при переработке свеклы плохого качества вообще становился отрицательный. Недостатками такого способа является местное перещелачивание сока в местах ввода суспензии осадка II сатурации на преддефекацию, которая ухудшает структуру получаемого осадка.

Также существует способ активации осадка II сатурации кратковременной обработкой известью в количестве 0,15% СаО к массе свеклы, способствующий значительному повышению эффекта адсорбции несахаров при возврате осадка в диффузионный сок для осуществления преддефекации. Было установлено, что активированные осадки, независимо от того, при каком значении рН они были отработаны для активации, способствуют более полному удалению из преддефекованного сока как анионов кислот, так и белков. Недостатком способа в том, что при разовом вводе в сок суспензии осадка II сатурации, которая содержит примерно половину извести, расходуемой на преддефекацию, происходит нарушение прогрессивности преддефекации [3].

Еще одним из способов активации осадка II сатурации, значительно улучшающим фильтрационно-седиментационные свойства сока, является способ, предусматривающий глубокое пересатурирование суспензии осадка II сатурациит до рН 7,0 - 8,0. При пересатурировании в растворе образуется гидрокарбонат кальция, с накоплением которого концентрация ионов кальция возрастает, что приводит к увеличению заряда поверхности частиц осадка СаСО3, следствием чего является возрастание их адсорбционной способности, но без увеличения рН среды. Значительное количество гидрокарбоната кальция в возвращаемой на преддефекацию суспензии осадка сока II сатурации, позволяет дополнительно осадить коллоиднодиспергированные несахара диффузионного сока, и тем самым повысить чистоту очищенного сока. Осадок II сатурации, активированный пересатурированием его суспензии, можно возвращать, как в преддефекованный сок в зону рН 8 - 10, так и в диффузионный сок. Недостаток способа является необходимость осуществления дополнительных материальных затрат на оборудование для пересатурирования.

Одним из эффективных способов активации осадка II сатурации является смешивание его суспензии с преддефекованным соком в соотношении 1:1 соответственно, в течении 5 минут. Установлено, что преддефекованный сок содержит достаточное количество ионов кальция для достижения необходимой степени активации осадка СаСО3. Смешивание суспензии осадка сока II сатурации, что позволяет улучшить фильтрационно-седиментационные свойства преддефекованного сока и сока I сатурации, более полно удалить несахара диффузионного сока и тем самым повысить доброкачественность очищенного сока и эффект очистки диффузионного сока. Достоинством способа является то, что он не требует больших затрат на аппаратурное оформление, так как активация проводится в обычной мешалке [8].

1.3.3 Способы повышения эффективности сатурационной обработки соков

Непрерывная сатурация

Одним из способов повышения эффективности сатурационной обработки соков является применение непрерывной сатурации, где обеспечивается постепенное снижение щелочности дефекованного сока до нормально отсатурированного, подобное режиму периодической сатурации, с максимальным адсорбционным эффектом очистки [10].

Из теории реакторов известно, что наибольший прирост степени превращения целевого компонента имеет место при переходе от одно- к двухсекционному реактору одинакового полезного объема. Для реализации этого преимущества был разработан эффективный двухсекционный прямоточно-противоточной сатуратор, по принципу которого относительно легко модернизируются односекционные сатураторы путем разделения сокового объема аппарата на две секции с общим надсоковым пространством с помощью открытой сверху цилиндрической вставки с зоной высокой щелочности и гидродинамической, приближающейся к интенсивному пенному режиму. В первой секции такого сатуратора в зонах высокой щелочности повышен коэффициент использования СО2,образующий большой удельной поверхностью и максимальным адсорбционным эффектом. При этом обеспечиваюваются высокие эффекты адсорбционного удаления растворимых несахаров.

Однако эти конструкции многосекционные сатураторов пока не нашли применения в промышленности, потому, что не разработан эффективный автоматический промышленный аклкалиметр, с помощью которого можно было бы контролировать и регулировать степень карбонизации извести по секциям с соответствующим регулированием подачи сатурационного газа [6, 4].

Карбонизация и бикарбонизация в схеме известково-углекислотной очистки.

Схема с использованием карбонизации, бикарбонизации и «мгновенной сатурацией», является разработкой кафедры технологии сахаристых продуктов Кубанского Государственного Технологического университета. Данная схема включает проведение частичной карбонизации дефекованного сока (снижение щелочности на 0,1-0,2%), мгновенную сатурацию (рН 9,0-9,5), сатурирование смеси в заводском котле до оптимального рН и бикарбонизацию (рН 7,5 - 7,8) 5-7 кратного рециркулята на смешивание с частично карбонизированным соком в сборнике смесителе мгновенной сатурации. Смешивание дефекованного сока с бикарбонизированным - это по существу мгновенная сатурация, при которой можно ожидать максимального адсорбционного эффекта. Образующийся нерастворимый карбонат кальция ( Са(НСО3)2+Са(ОН)2=2СаСО3 +Н2О ) по существу не имеет времени для кристаллизации с образованием микрокристаллического ядра и потому откладывается на поверхности всех частиц, имеющихся в смеси дефекованного и бикарбонизированного сока. При этом образуется большая адсорбционная поверхность, на которой в условиях щелочной среды и закрепляются как первичные ацидокарбонаты, как и их начальные конгламераты. Образующийся новый СаСО3 будет также откладываться на поверхности существующих частиц, закрепляя таким образом осажденные на них несахара.

Бикарбонизация сока после основной дефекации полностью устраняет недостатки классической схемы известково - углекислотной очистки (ИУО):

- доводит реакции осаждения малоростворимых солей кальция до конца, освобождая от этой работы адсорбцию карбонатом кальция и обеспечивая безнакипную работу теплообменной аппаратуры;

- бикарбонизация хорошо сочетается с адсорбционной очисткой при низких значениях рН;

-бикарбонизация является мощным средством повышения седиментационных - фильтрационных свойств осадка очищаемых растворов.

Прирост доброкачественности за счет бикарбонизации и мгновенной сатурации составляет 1,5-2% выше по сравнению с классической схемой ИУО.

Немаловажным обстоятельством является то, что включение частичной карбонизации и бикарбонизации в существующую схему очистки не требуется ее кардинальной переделки. Необходимые предварительный карбонизатор и бикарбонизатор достаточно компактны и легко монтируются у соответствующих заводских сатруторов, причем их эксплуатация не требует дополнительной рабочей силы. Все эти факторы способствуют дополнительному снижению себестоимости готовой продукции [4, 8, 6].

1.3.4 Способы совместной переработки сахарнй свеклы и сахара-сырца

Переработка сахара-сырца совместно со свеклой - один из путей повышения эффективности сахарного производства: за счет снижения тепло- и энергозатарт, более эффективного использования оборудования и ряда других факторов. Такой способ переработки различного сырья может быть особенно эффективен при использовании свеклы пониженного технологического качества, недостаточном количестве перерабатываемой свеклы, что вынуждает завод работать с пониженной производственной мощностью или же при избыточной мощности продуктового отделения. Известны следующие способы совместной переработки свеклы и сырца:

1) Сульфитирование неочищенной клеровки сахара-сырца совместно со свекловичным сиропом, последующая фильтрация смеси и направление ее на уваривание утфеля 1 кристаллизации.Недостаток этого способа состоит в том, что в нем не происходит удаление несахаров сахара-сырца и все они остаются в смешанном сиропе, а это ухудшает его качество и вследствие этого получить белый сахар затруднительно.

2) Совместная аффинация желтого сахара III продукта и тростникового сахара-сырца.

Данный способ требует наличие достаточного количества аффинационных центрифуг, дополнительного оборудования для подачи сырца. Поскольку при аффинации происходит удаление только части несахаров, а именно, содержащихся в пленке на поверхности кристаллов сырца, то и в этом способе они удаляются лишь частично. Несахара, содержащиеся же внутри кристаллов, при этом не удаляются. В связи с тем, что среди этих несахаров большую часть составляют ВМС, которые интенсивно включаются в кристаллы сахара, то и этот способ не гарантирует получение сахара-песка хорошего качества [7].

Страницы: 1, 2, 3