Способи підвищення ефективності ведення і карбонізації.
До найбільш важливих з технологічної точки зору способів проведення І карбонізації можна віднести: спосіб пересатурування, спосіб одночасної дефекокарбонізації, спосіб внутрішньої рециркуляції та спосіб двохступеневої фракціонованої карбонізації.
Спосіб пересатурування до рН нижче оптимального в основному застосовується при переробленні буряків низької якості для покращення седиментаційно-фільтраційних властивостей осаду соку І карбонізації. Проте, як відомо, за цих умов підвищується кольоровість соку та вміст солей кальцію, тому такий спосіб можна використовувати лише як крайню міру для покращення фільтрації
При одночасній вапнокарбонізації вапно і сатураційний газ подають одночасно, завдяки чому протягом всього процесу сатурації є можливість підтримувати певне задане значення рН. Такий спосіб позитивно впливає на фільтраційну здатність осадів, тому що СаСО3 кристалізується із менш пересичених розчинів протягом тривалого часу, а це забезпечує утворення кристалів СаСО3 більших розмірів. Низька лужність зумовлює також до меншого розкладу РР, в результаті чого сік одержується меншої забарвленості, але недостатньо термостійкий.
Одночасна вапнокарбонізація є одним із ефективних способів укрупнення частинок сатураційних осадів і покладений в основу Брауншвейської схеми очищення, в якій така вапнокарбонізація проводиться в три ступені. В умовах цукрових заводів України одночасну вапнокарбонізацію можна проводити в разі необхідності різного покращення фільтраційної здатності осаду соку І карбонізації, відключивши або максимально скоротивши тривалість ОВ та перерозподіливши частину вапна безпосередньо в карбонізатор.
Внутрішня багаторазова рециркуляція проводиться за умов модернізації конструкції апаратів І сатурації, із встановленням внутрішньої циркуляційної труби (рис.5) або секціонування внутрішнього об’єму за рахунок радіальних перегородок, що утворюють декілька рециркуляційних контурів. Така рециркуляція сприяє не тільки покращенню фільтраційних властивостей осаду, але й зумовлює до зменшення вмісту вільного вапна у фільтраційному осаді.
Рис. 5 Схема карбонізатора із внутрішньою
Циркуляційною трубою та розподільником соку
Розроблений нами спосіб модернізації типових карбонізаторів із організацією внутрішньої безнасосної рециркуляції та зони з підвищеною лужністю за рахунок встановлення променевих барботерів, циркуляційної труби та підведення дефекованого соку через карбонізатор-розподільник дозволяє значно підвищити ефективність проведення І карбонізації. Карбонізатор-розподільник забезпечує також одержання ефекту так званої “маятникової” карбонізації, що значно покращує фільтраційні властивості соку. Спосіб впроваджено на багатьох цукрових заводах. Встановлено, що за цих умов досягається ступінь використання діоксиду вуглецю до 75%, значно покращується фільтраційна здатність соку та спрощується управління процесом, підвищується загальний ефект очищення на 1,4…1,9 %.
Розподіл сатураційного газу по перерізу карбонізатора. Порівняно з тангенційним підведенням сатураційного газу в карбонізатор використання променевих барботерів (рис. 6) дозволяє більш рівномірно розподілити газ по перетину робочої зони апарата, досягти підвищення поверхні контакту фаз.
Для
цукрових заводів потужністю 3 тис. тонн
перероблення буряків за добу барботер
складається із шести окремих елементів
(променів), розміщених радіально. Кожен
барботер виготовлений із труби діаметром
159 мм, яка має виріз в частині, розміщеній
під циркуляційною трубою. До цієї частини
труби приварені дві металеві пластини
із зубчатими вирізами для забезпечення
одержання газових пузирів, більш
рівномірних за розміром.
Рис. 6. Схема променевого барботера
Разом з тим в Україні та за кордоном все ширшого розповсюдження отримують карбонізаторами з трубками Ріхтера, отвори для виходу газу в яких постійно очищуються штирями, привареними до валу, що за допомогою електроприводу постійно крутиться. Завдяки цьому досягається тонке подрібнення бульбашок газу та їх рівномірний розподіл за поперечним перерізом апарату, що сприяє підвищенню ступеню використання СО2 більше 80%.
Ступеневе зниження лужності соку в процесі карбонізації. Л.П. Ревою та його учнями показано, що в типовому карбонізаторі за наявності ефекту сумарної лужності і її низького значення недостатньо повно використовується адсорбційна здатність карбонату кальцію, не забезпечується високу ефект очищення соку і коефіцієнт використання СО2, мають місце застійні зони. Ці недоліки особливо проявляються з погіршенням технологічної якості буряків.
Одним із ефективних способів інтенсифікації першої карбонізації є проведення процесу з поступовим (ступеневим) зниженням лужності від вихідної до нормально карбонізованого соку, що може бути досягнуто шляхом секціонування апарата. Найбільш простим серед них є двоступенева (двохкотлова) карбонізація [12]. На першому ступені (рис. 7) підтримується режим, близький до повного витіснення, а на другому – близький до повного перемішування. Сік із апарата другого ступеня основного вапнування подається у нижню конічну частину апарата І А і рухається прямотечійно по відношенню до сатураційного газу. Через збірний короб сік по трубопроводу надходить у карбонізатор-розподільник апарата І Б.
Рис. 7. Схема двоступеневої першої карбонізації
Ступінь карбонізації гідроксиду кальцію на першому ступені складає 40...50 %. Як варіант, частину соку після апарата І А рекомендовано повертати на попереднє вапнування.
Порівняно з одноступінчатою І карбонізацією за використання такого способу ефект очищення соку в середньому підвищується на 3,7 %, Fk зменшується з 3,3 до 2,6, ступінь використання СО2 сатураційного газу зростає на 11...13 %, витрати вапна знижуються на 0,18...0,20 % СаО до м.б. Зменшення витрати вапна при цьому відбувається за рахунок більш повного використання адсорбційної здатності частинок карбонату кальцію та утворення осаду з більш рівномірним фракційним складом, що сприяє фільтраційному відділенню його від соку.