Выявление разумной схемы совместной переработки сахарной свеклы и сахара-сырца

- отделения осадка до основной дефекации;

- активация суспензии возвращаемой на ППД при помощи пред-дефекованного сока;

- использование частичной карбонизации и глубокого пересатури-рования;

-получение осадка кормового достоинства;

- выбор оптимального соотношения свекла: сахар-сырец;

- разработка рациональной схемы совместной переработки свеклы и сахара-сырца.

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. В последнюю секцию вводят известковое молоко в количестве (0,2--0,3% СаО к массе свеклы), 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 (50%) суспензии сока I сатурации. Возвращаемая суспензия активируется небольшим количеством преддефекованного сока, что способствует образованию осадка с хорошими седиментационно-фильтрационными свойствами. Продолжительность преддефекации составляет 25--30 минут.

Преддефекованный сок подвергается пересатурированию до рН=7,4--7,8 в бикарбонизаторе, после чего направляется в отстойник, для отделения осадка. Сгущенная суспензия осадка подается на вакуум-фильтр, а осветленный сок и фильтрат из вакуум-фильтра направляют в сборник осветленного сока. Со сборника сок насосом подают в аппарат холодной дефекации, где он обрабатывается известью в количестве 0,9-1,0% СаО к массе сока. Целью и назначением холодной ступени дефекации является повышение растворимости извести в соке. Чем ниже температура сока, тем больше в нем растворено извести, а чем выше концентрация извести в соке, тем менее окрашенными получаются продукты разложения РВ и сам сок, а чем ниже цветность сока, тем легче получить из него белый сахар-песок.

Далее сок насосом подается до t = 85 - 880С и поступает в аппарат горячей дефекации. Длительность процесса составляет 7 - 12 минут.

Из аппарата горячей дефекации сок самотеком поступает в карбонизатор, где частично( на 20-30 % СаО к массе сока) снижается щелочность, т.е. до щ = 0,6 - 0,7 %СаО.

Карбонизированный сок самотеком направляется в сатуратор, где смешивается с 3 - 5 кратным количеством пересатурированного до pH 7,0 - 7,5 сарурационного сока и сатурируется до pH, соответствующему минимальному содержанию солей кальция (рН=8,8-9,2). При смешении частично карбонизированного и пересатурированного сока разнозаряженные ацидокарбонаты гидроксикальция, образующийся при карбонизации, и карбонат гидроксикальция легко связываются друг с другом, образуя конгломераты. Этот процесс агрегатирования не требует образования СаСО3 и не связан с десорбцией. При большой кратности рециркуляции конгломераты увеличиваются в размерах, создавая условия для легкой фильтрации. Эффективность процесса тем выше, чем быстрее он осуществляется. Смешивание карбонизированного с бикарбонизированным соком приводит к мгновенной сатурации, при которой достигается максимальный адсорбционный эффект. Образующийся СаСО3 не имеет времени для кристаллизации и откладывается на поверхности всех частиц, при этом образуется большая адсорбционная поверхность.

3--5 частей отсатурированного сока отбирается на бикарбонизатор, а одна часть из сатуратора через контрольный ящик поступает в сборник, откуда насосом качается на подогреватель, при этом температура продукта на выходе из него составляет 80 - 850С. Далее сок поступает в сборник нефильтрованного сока и далее насосом подается в фильтры-сгустители TF. Часть суспензии (50%) с TF направляется на фильтр-прессы, а остальная суспензия подается на преддефекацию. Фильтрованный сок I сатурации направляется в сборник, после чего насосом направляется через 3 последовательно нагревающих теплообменника, где нагревается до температуры 126 градусов, а затем в первый корпус выпарной станции.

После третьего корпуса выпарной станции сироп c СВ=50--55% поступает в сборник, туда же подается клеровка сахара-сырца с СВ=55--60%. Сахар-сырец со склада поступает в клеровочную мешалку, где клеруется сатурированным соком, подогретым до t=90°C и рН=8,5. Полученная смесь насосом качается на теплообменник, где охлаждается t=85-870С. Далее смесь направляется на дефекацию, куда дается известковое молоко в количестве 0,5% СаО к массе свеклы, длительность процесса дефекации составляет 5 минут.

Затем дефекованный сироп самотеком поступает в карбонизатор, где на 20-30% снижается щелочность, и перетекает в сатуратор, где смешивается с 3 - 5 кратным количеством пересатурированного до pH 7,0 - 7,5 сиропа и отгазовывается до pH 9,0 - 9,2, соответствующему минимальному количеству Са-солей. 3-5 кратное количество сиропа к массе основного потока пересатурируется и рециркулирует в сатуратор, а оставшийся сироп нагревается до t = 85 - 900С и поступает на фильтры-сгустители TF. Суспензия с фильтров насосом подается в 1-ю и 2-ю зону преддефекатора, а фильтрованный сироп в сборник фильтрованного сиропа и далее через теплообменник, где подогревается до t=85--90°C, в 4 корпус выпарной станции. Полученный сироп направляют в сборник сиропа после МВУ, далее насосом на сульфитацию и затем на патронные фильтры. Очищенный сироп самотеком подается в сборник сиропа, затем насосом на напорный сборник перед вакуум-аппаратами.

2. Расчетная часть

2.1 Расчет количества и состава продуктов

2.1.1 Расчет количества и состава продуктов отделения очистки

Расход активной извести на преддефекацию (, % к массе свеклы) рассчитывается по формуле 1.

, (1)

где - откачка диффузионного сока, % к массе свеклы;

10 - количество возвращаемой суспензии, %

- плотность диффузионного сока, т/м3;

- щелочность преддефекованного сока, % СаО. Задаемся = 0,20

Количество инертной примеси (, % к массе свеклы) находится по формуле 2.

(2)

где - активность извести, % СаО. Нормативы = 90 %

Количество активной извести, нейтрализуемой на пересатурации (, % к массе свеклы), рассчитывается по формуле 3.

, (3)

где - щелочность пересатурированного сока, %СаО. Задаемся = 0,001

Содержание инертной примеси (, % к массе свеклы) находится по формуле 4.

(4)

Количество сатурационного газа, общее (, % к массе свеклы) находится по формуле 5.

(5)

Количество осадка на пересатурации ( ,% к массе свеклы), рассчитывается по формуле 6.

, (6)

где - несахар осадка, % к массе свеклы;

- известь, пошедшая на нейтрализацию кислот диффузионного сока, % к массе свеклы.

Несахар осадка находится по формуле 7.

, (7)

где - несахар диффузионного сока, % к массе свеклы;

- несахар очищенного сока, % к массе свеклы.

Несахар диффузионного сока вычисляется по формуле 8.

, (8)

где - сахар диффузионного сока, % к массе свеклы;

- чистота диффузионного сока, % к массе свеклы.

Сахар диффузионного сока рассчитывается по формуле 9.

, (9)

где - сахар стружки, % к массе свеклы;

- сумма учтенных и неучтенных потерь, % к массе свеклы.

Задаемся =14,91 = 0,40.

Задаемся = 87.

Несахар диффузионного сока вычисляется по формуле 8.

Несахар очищенного сока рассчитывается по формуле 10.

, (10)

где - эффект очистки на 1 ступени, % к массе свеклы. Задаемся= 10

Несахар осадка находится по формуле 7.

Осадок, образующийся на 1 ступени, рассчитывается по формуле 6.

Количество извести, пошедшее на нейтрализацию (% к массе свеклы), рассчитывается по формуле 11

(11)

где - кислотность диффузионного сока, принимается равной 0,05. Задаёмся К=0,05

Количество влажного осадка при пересатурировании (,% к массе свеклы), вычисляется по формуле 12.

(12)

Количество суспензии, поступающей на отстаивание, ( ,% к массе свеклы) рассчитывается по формуле 13

, (13)

где - для вакуум-вильтра принимается равным 50.

Количество воды на промывку осадка (,% к массе свеклы) рассчитывается по формуле 14.

(14)

Количество промоев необходимое для гашения извести вычисляется по формуле 15

, (15)

где - количество известкового молока, используемого в процессе очистки, % к массе свеклы.

Количество промоев получаемых с фильтр-прессов вычисляется по формуле 16

(16)

Расход активной извести на основную дефекацию ( ,% к массе свеклы) рассчитывается по формуле 17.

, (17)

где - щелочность дефекованного сока, % СаО. Задаемся = 1,0.

Содержание инертной примеси (, % к массе свеклы) находится по формуле 18.

(18)

Количество активной извести, нейтрализуемой на 1 сатурации ( , % к массе свеклы), рассчитывается по формуле 19.

, (19)

где - щелочность сока 1 сатурации, % СаО. Задаемся = 0,05

Содержание инертной примеси (, % к массе свеклы) находится по формуле 20.

(20)

Количество сатурационного газа, общее (, % к массе свеклы) находится по формуле 21.

(21)

Общее количество осадка на сатурации ( ,% к массе свеклы), рассчитывается по формуле 22.

, (22)

где - несахар осадка, % к массе свеклы.

Несахар осадка находится по формуле 23.

, (23)

где - несахар диффузионного сока, % к массе свеклы;

- несахар очищенного сока, % к массе свеклы.

Несахар очищенного сока рассчитывается по формуле 24.

, (24)

где - общий эффект очистки, % к массе свеклы. Задаемся= 40

Несахар осадка находится по формуле 23.

Осадок, образующийся на 1 ступени, рассчитывается по формуле 22.

Количество известкового молока, направляемого на преддефекацию, (, % к массе свеклы) рассчитывается по формуле 25.

(25)

где - количество известкового молока, используемого в процессе очистки, % к массе свеклы.

Количество известкового молока, поступающего на основную дефекацию, (, % к массе свеклы) рассчитывается по формуле 25.

Несахар сиропа (, % к массе свеклы) рассчитывается по формуле 26.

, (26)

где - эффект очистки густых продуктов, % к массе свеклы.

Задаемся = 15.

Несахар осадка густых продуктов (, % к массе свеклы) находится по формуле 27.

, (27)

Количество сиропа рассчитывается по формуле 28.

, (28)

где - сухие вещества сиропа, % к массе свеклы;

- сухие вещества сиропа, % к массе сиропа. Задаемся = 45.

Сухие вещества очищаемого сиропа (, % к массе свеклы) рассчитываются по формуле 29.

, (29)

где - сахар очищенного сока, % к массе свеклы,

- сухие вещества сахара-сырца, % к массе свеклы.

Сахар очищаемого сиропа (, % к массе свеклы) находится по формуле 30.

, (30)

где - потери на стадии очистки, принимаются равными 0,2;

Сс.с. - сахар сахара-сырца, % к массе свеклы. Схс.с.=9,83

Сухие вещества сиропа рассчитываются по формуле 29.

Расход активной извести на очистку густых продуктов (, % к массе свеклы) рассчитывается по формуле 31.

, (31)

где - количество сиропа, % к массе свеклы;

- плотность сиропа, т/м3;

- щелочность сиропа на дефекации, %СаО. Задаемся = 0,5, =1,17 т/м3.

Содержание инертной примеси (, % к массе свеклы) находится по формуле 32.

(32)

Количество сатурационного газа, общее (, % к массе свеклы) находится по формуле 33.

(33)

Количество осадка, при очистке сиропа ( ,% к массе свеклы), вычисляется по формуле 34.

(34)

Количество влажного осадка при очистке сиропа (,% к массе свеклы), вычисляется по формуле 35.

(35)

Количество известкового молока, при очистке сиропа (, % к массе свеклы) рассчитывается по формуле 36.

(36)

Количество преддефекованного сока (, % к массе свеклы) вычисляется по формуле 37.

, (37)

где - активированная суспензия, возвращаемая на преддефекацию, % к массе свеклы.

Количество пересатурированного сока (Аперес) вычисляется по формуле 38.

(38)

Количество дефекованного сока (, % к массе свеклы) вычисляется по формуле 39.

, (39)

Количество сока, поступающего в карбонизатор (, % к массе свеклы), находится по формуле 40.

, (40)

Количество сатурированного сока (, % к массе свеклы) рассчитывается по формуле 41.

, (41)

где - испарение, принимается равным 2,0.

Количество влажного осадка на 1 сатурации (,% к массе свеклы), вычисляется по формуле 42.

(42)

Количество суспензии, ( ,% к массе свеклы) рассчитывается по формуле 43

, (43)

где - для вакуум-фильтров принимается равным 50.

Количество воды на промывку осадка (,% к массе свеклы) рассчитывается по формуле 44.

(44)

Количество промоев вычисляется по формуле 45

, (45)

где - количество известкового молока, используемого в процессе очистки, % к массе свеклы.

Количество фильтрата рассчитывается по формуле 46

(46)

Количество очищенного сока (, % к массе свеклы) вычисляется по формуле 47.

, (47)

Сухие вещества очищенного сока (, % к массе свеклы) вычисляется по формуле 48.

, (48)

Чистота очищенного сока (, % к массе свеклы) вычисляется по формуле 49 .

, (49)

Количество дефекованного сиропа (, % к массе свеклы) вычисляется по формуле 50.

, (50)

где - количество известкового молока на дефекацию сиропа, % к массе свеклы, определяется по формуле 51.

(51)

Количество карбонизированного сиропа (, % к массе свеклы) рассчитывается по формуле 52.

, (52)

Количество сатурированного сиропа (, % к массе свеклы) рассчитывается по формуле 53.

, (53)

Количество очищенного сиропа (, % к массе свеклы) вычисляется по формуле 54.

, (54)

2.2 Расчет установленного оборудования

2.2.1 Расчет основного технологического оборудования

Расчет полной вместимости оборудования очистки

Полная вместимость оборудования (, м3) рассчитывается по формуле 55.

, (55)

где - количество обрабатываемого продукта, % к массе свеклы;

- длительность процесса, мин;

- техническая производительность завода, т/сут;

- коэффициент заполнения;

- плотность обрабатываемого продукта, т/ м3.

Расчет основного технологического оборудования представлен в таблице 1

Таблица 1 - Расчет основного технологического оборудования

2.2.2 Расчет фильтрационного оборудования

Расчёт общей поверхности фильтрования фильтров-сгустителей TF сиропа.

Расчет общей поверхности фильтрования фильтров-сгустителей TF (, м2) производится по формуле 56 [15].

, (56)

где - количество нефильтрованного сиропа, % к массе свеклы;

- техническая производительность завода, т/сут;

- скорость активного фильтрования, ;

- плотность жидкой фазы, т/ м3

Нормативы:,

На заводе установлено 13 фильтров TF с площадью поверхности 70 м2 .

Расчет общей поверхности фильтрования фильтр-прессов сгущенного осадка

Расчет общей поверхности фильтрования фильтр-прессов сгущенного осадка (, м2) производится по формуле 57.

(57)

где - количество нефильтрованного сока, % к массе свеклы;

- техническая производительность завода, т/сут;

- скорость активного фильтрования, ;

- плотность жидкой фазы, т/ м3,

- коэффициент использования поверхности фильтрования;

- количество извести, направляемое на очистку сока, % к массе свеклы;

- количество отделяемого на фильтрах сока, % к общему количеству жидкой фазы нефильтрованного сока.

Нормативы: =0,3; =20%; =1,055 т/м3; =3,0*10-4

На заводе установлены 4 фильтра МЕКО-1200 с площадью поверхности 194 м2 .

2.3 Окончательный расчет и подбор оборудования, сборников, насосов

2.3.1 Расчет сборников

Общая вместимость сборников (, м3) рассчитывается по формуле 58 [15].

, (58)

где - расчетная длительность пребывания продукта в сборнике, мин;

- плотность сахара, т/ м3;

- техническая производительность завода, т/сут;

- количество продукта, % к массе свеклы.

Расчет сборников представлен в таблице 2

Таблица 2 - Расчет сборников

Страницы: 1, 2, 3