Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Оборудование, аппараты и приборы микробиологических производств. Учебное пособие
.pdf
Капитальный ремонт испарителя проводят 1 раз в 2 года: частично заменяют футеровку, меняют вкладыши штуцеров и арматуру.
Испаритель работает с избыточным давлением до 0,8 МПа и достаточно большим объемом жидкости при температуре до 155 ºС.
Поэтому во время капитального ремонта необходимо систематически
производить контрольные гидравлические и дефектоскопические
испытания.
При всех видах ремонта внутренних
частей аппарата необходимо
испаритель предварительно отсоединять от коммуникаций и охлаждать до температуры помещения. Запрещается эксплуатировать аппарат даже при незначительной неисправности. Основные параметры
испарителей гидролизата, которые эксплуатируются на гидролизных
предприятиях (табл. 2.1).
Таблица 2.1
Основные параметры испарителей гидролизата
Вместимость (номинальная), м3 5,0 10,0 20,0 40,0
Диметр внутренний, мм 1 600 2 200 2 800 3 200
Высота, мм 3 800 4 545 5 950 7 100
Масса, т 7,2 7,1 19,0 34,6
Учитывая, что условия работы футеровки в испарителе несравненно мягче условий в гидролиз аппарате, вполне возможно и целесообразно применять защиту одним слоем плиток, устанавливая
их непосредственно к стальной стенке при помощи кислотостойкой
замазки. Не исключена возможность защиты металлической стенки
только слоем полимерных искусственных смол. Наружные стенки
испарителя должны быть теплоизолированы. И здесь весьма полезно
применять алюминиевый кожух из тонкого полированного листа.
На металлической полированной поверхности меньше удерживается
пыли, а скопившаяся пыль легко смывается водой из шланга. Испаритель снабжен штуцерами в самом низу конического днища для выхода
гидролизата, на корпусе для установки датчиков контрольноизмерительных приборов и автоматических устройств и в верхней
части крышки для выхода паров Штуцер для выхода паров делают
в крышке бронзовой горловины, которая служит лазом для доступа
в аппарат. Учитывая размеры и условия эксплуатации испарителей,
следует делать лаз на боковой поверхности цилиндрической части
ближе к коническому днищу.
Размеры испарителей определяют, как объемного сепаратора,
т. е. по паронапряжению парового пространства Расчет ведут для
41
ступени с избыточным наименьшим давлением, где образуется наибольший объем паров.
В нижней части испарителя поддерживают постоянно на определенной высоте уровень жидкости. Опытом работы установлено, что
в испарителе нужно держать не менее 2–3 м3 гидролизата. Жидкость
создает гидравлический затвор между испарителями и исключает
проскок паров из одной ступени с последующую. Кроме того,
поверхность жидкости служит средством для погашения живой силы
тех частичек жидкости, которые не получили центробежного инерционного направления движения. При ударе жидкости о твердое днище
будет происходить разбрызгивание гидролизата на мелкие капельки,
будет образовываться пена и в результате вместе с парами будет
увлечено большое количество жидкости. Это означает, что испаритель и особенно конденсаторы начнут работать неудовлетворительно.
Чтобы смолы, выделяющиеся при охлаждении, не осаждались на дне
испарителя, необходимо выводить гидролизат из самого нижнего
штуцера, обеспечивая постоянный обмен.
Уровень жидкости в испарителе поддерживают в заданном
положении автоматическим регулированием вентиля на выходной
линии гидролизата. Изучено несколько схем автоматизации испарительного узла, лучшие из которых начинают внедрять и полностью
осваивать трехступенчатое испарительное охлаждение.
В зависимости от качества сырья и режима гидролиза гидролизаты обладают повышенной склонностью к пенообразованию и выделению смол. В этом случае, чтобы не нарушить ритма производства
и не расстроить работы теплообменного узла, необходимо изменить
режим гидролиза.
Испарители объемного типа имеют громоздкие размеры и не исключают уноса гидролизата в конденсаторы. Поэтому небезынтересен
опыт зарубежных гидролизных заводов, на которых успешно работали
аппараты по принципу инерционных центробежных сепараторов, т е.
циклонов. Такие аппараты имеют в 5–10 раз меньший объем, вес
и стоимость, работают надежно с минимальным уносом жидкости
с парами. Малые объемы испарителя циклонного типа при относительно большом потоке гидролизата исключают осмоление стенок
и облегчают автоматизацию поддержания запаса жидкости у штуцера
для выхода гидролизата.
У испарителей объемного типа даже при нормальном разделении пара и жидкости пар уходит из аппарата с заметной влажностью,
с частичками гидролизата. В результате поверхности теплообмена
конденсаторов довольно быстро засмолятся. Поэтому необходимо
42
применять паросушители, встроенные в объемный испаритель или
отдельно стоящие. Если применить паросушители типа мультициклонов, можно осушить пар до остаточной влажности не более 0,4 %.
При конденсации пара с такой влажностью исключается частая чистка конденсаторов, улучшается работа отделителей конденсата и открывается возможность без опасений применять пластинчатые конденсаторы.
В процессе эксплуатации испарителей необходимо следить
за исправностью запорной и регулирующей арматуры и проверять
исправность и действенность предохранительного клапана. Остановку испарителей на ревизию делают 1 раз в 3 месяца.
Во время текущего ремонта освобождают аппарат от отложений
смолы, переупаковывают сальники, заменяют прокладки, регулируют
предохранительный клапан, исправляют дефекты футеровки, при
необходимости заменяют диффузор и защитный лист.
Капитальный ремонт испарителя проводят 1 раз в 2 года. При
этом частично заменяют футеровку, меняют вкладыши штуцеров
и арматуру. Учитывая, что испарители работают с избыточным
давлением до 0,8 МПа и с довольно большим объемом жидкости
с температурой до 150 °С, необходимо во время капитального ремонта
систематически, производить контрольные гидравлические и дефектоскопические испытания.
При всех видах ремонта и при ремонте внутренних частей необходимо испаритель предварительно отсоединять от коммуникаций
и охлаждать до температуры помещения. Запрещается эксплуатировать аппарат даже при незначительной неисправности.
ИНВЕРТОР
2.2.
Гидролизаты, получаемые при гидролизе растительных тканей
разбавленной серной кислотой, представляют водный раствор смеси
моносахаридов, содержащий различные примеси. Основные из них
неуглеводные компоненты сырья: уксусная кислота, метиловый
спирт, скипидар, формальдегид, лигнин, азотистые вещества; продукты
неполного гидролиза углеводов: декстрины, олиго-сахариды и т. п.;
продукты распада Сахаров: фурфурол, оксиметилфурфурол, муравьиная кислота, левулиновая кислота, гуминовые вещества; серная
кислота и продукты взаимодействия ее с минеральными элементами
растительной ткани.
43
Вещества, содержащиеся в гидролизате, находятся в зависимости
от своей природы в истинно растворимом, коллоидном и взвешенном
состояниях.
Гидролизные заводы перерабатывают гидролизаты преимущественно биохимическим способом, для чего предварительно облагораживают их путем инверсии, нейтрализации, отстаивания и испарительного
охлаждения в соответствующих аппаратах.
Аппарат предназначен для превращения продуктов неполного
гидролиза полисахаридов в моносахара и удаления осадка выделившихся веществ за время инверсии. Инверсию проводят, выдерживая
гидролизат при температуре, близкой к 100 °С, при атмосферном
давлении в течение 8 ч.
Инверсию гидролизата начали проводить на гидролизных
заводах с 1966 г. Применяют для инверсии, непрерывно действующие
аппараты емкостью 500; 750 и 1 000 м3, все принципиально одинаковой конструкции. Из-за больших емкостей и простейшей технологии
инверторы устанавливают вне здания.
Инвертор (рис. 2.2) представляет цилиндрический вертикальный
стальной сварной резервуар с коническими днищами и крышей.
Внутренняя поверхность цилиндрической части и днища корпуса
защищена от агрессивного действия гидролизата полиизобутиленовым или бетонным слоем и сверху кислотоупорными плитками
или кирпичом. Швы в облицовке промазаны Андезитовой замазкой.
Крыша выполнена в виде конусной стропильной конструкции
из профилей углеродистой стали, которой прикреплена листовая
кислотостойкая сталь толщиной до 4 мм.
На крыше предусмотрены два люка-лаза диаметром по 700 мм
и ходовые мостки с перилами, с трубой для сообщения инвертора
с атмосферой. Орошающую воду для конденсации паров подают
в верхний штуцер конденсатора, а отводят через нижний. На высоте
3/4 цилиндрической части аппарата в корпус вварены 6–8 штуцеров,
расположенных по окружности на равных расстояниях друг от друга.
Все штуцеры объединены снаружи кольцевым коллектором, через
который отводят инвертированный гидролизат, называемый инвертом.
Для обслуживания штуцеров и кольцевого коллектора сооружена
металлическая площадка с перилами. Примерно на уровне штуцеров
и кольцевого коллектора установлен карман для манометрического
термометра. Над плоскостью сопряжения цилиндрической и конической частей корпуса имеется люк-лаз диаметром 700 мм и два штуцера,
из которых один запасной, а второй служит для впуска гидролизата.
44
К последнему штуцеру присоединена горизонтальная труба, на конце
которой укреплен рассеиватель гидролизата.
Рис. 2.2. Инвертор:
1 – корпус; 2 – футеровка; 3 – стропильная конструкция; 4 – ходовые мостики; 5 – кольцевой коллектор; 6 – карман для термометра;
7 – распределитель; 8 – железобетонный поддон; 9 – конденсатор
смешения; 10 – карман для манометрического термометра Бм33×50;
11 – люки диаметром Ду 700; 12 – люки диаметром 500; 13 – опора;
14 – резервный патрубок Ду 250
45
Рассеиватель делают в виде заглушенного цилиндра со щелями
по образующим или по типу струйного смесителя. Рассеивающий
наконечник любой конструкции нужно жестко укреплять к стенкам
аппарата, чтобы исключить вибрацию и поломку узла питания. В
вершине конусного днища имеется горловина, к которой присоединяют устройство для выгрузки осадка. Аппарат устанавливают на каркасный железобетонный фундамент» со сплошным поддоном, отвечающим форме днища инвертора. Поддон делают так, чтобы разгрузить стальное днище инвертора, исключить деформации и связанную
с этим проницаемость футеровки. Между стойками каркаса делают
стеновое заполнение, и образующиеся помещения под инвертором
используют для установки насосов и другого оборудования. Все наружные поверхности инвертора теплоизолируют обычно мастичными
материалами. Очень полезно весь аппарат заключить в алюминиевый кожух. Теплоизоляция здесь не только экономит тепло, а главным образом сохраняет температуру, от величины которой зависит скорость и полнота инверсии.
Гидролизат в инвертор движется самотеком, а пар под действием естественной тяги. Гидролизат с температурой около 103 °С после
последней ступени испарительного охлаждения подают равномерно
и непрерывно в инвертор через рассеиватель. Здесь гидролизат
смешивается с содержимым, частично самоиспаряется и начинает
медленно двигаться вверх. Через 6–8 ч жидкость достигает уровня
сливных штуцеров, стекает через штуцеры в кольцевой коллектор
и затем из него в сборник инверта. Пары самоиспарения также движутся вверх, покидают жидкость, проходят в конденсатор и там конденсируются, смешиваясь с охлаждающей водой. Неконденсирующиеся газы в скруббере выбрасывают в атмосферу. За время пребывания гидpoлизата в инверторе декстрины превращаются в сахар,
а лигногуминовые вещества частично коагулируют и вметете с взвешенными веществами осаждаются в конической части аппарата. Благодаря уклону днища осевшие частицы должны сползать к центру и
в горловину и выходить через разгрузочный клапан в приемник.
Однако шлам скапливается на днище и затвердевает. В результате через 1–2 месяца инвертор приходится останавливать и чистить.
Для этого прекращают подачу гидролизата, дают некоторое время,
чтобы жидкость отстоялась, затем декантируют ее через резервный
штуцер и после охлаждения осадка удаляют его через нижнюю
горловину. Попытки применить выгребные устройства для непрерывного удаления шлама не дали положительных результатов.
46
Выгружать осадок приходится вручную при длительном простое инвертора.
Таким образом, действующие конструкции инверторов работают,
как аппараты полунепрерывного действия с непроизводительными
остановками и повышенными потерями продукта. Конструкция аппарата для проведения инверсии при атмосферном давлении непрерывным
способом еще окончательно не отработана. Прежде всего, есть все
основания делать резервуар из железобетона.
В железобетонной конструкции днище будет совмещено с поддоном, а стальная стенка с футеровкой и сложная металлическая
кровля с кислотоупорным покрытием будет заменена обычным железобетоном со слоем защитного покрытия смолой. Тепловая изоляция
намного упростится, наружный коллектор можно заменить простейшим
сливным внутренним желобом, а необходимость в ходовых мостках
и площадках для обслуживания вовсе отпадает. В итоге стоимость
инвертора значительно снизится. Удалять осадок из инвертора следует
средствами малой механизации или вовсе исключать возможность
образования осадка.
Перед чисткой осадка следует сдекантировать инверт через
нижний боковой штуцер или через специальный отвод от подающей
трубы, затем залить аппарат холодной водой и спустить ее тем же
путем. Открыв лазы на крыше и убедившись, что боковой лаз свободен
от жидкости, открыть его. После проветривания внутренней полости
аппарата циркуляцией воздуха от нижнего лаза к верхнему, можно
завести через боковой лаз ходовые доски и проникнуть внутрь. В первую очередь следует рассверлить центральное отверстие в монолите
шлама и таким образом оголить золотник грязевого клапана, который
должен стоять на штуцере нижней горловины. После этого можно
спустить остаток жидкости через клапан и затем открыть крышку
горловины для сбрасывания шлама. Разрыхлять монолит можно
пневмаинструментами, пользуясь ими с соблюдением соответствующих правил.
Каждый раз при остановке инвертора на чистку необходимо
проверить крепление трубы, подающей гидролизат; очистить и закрепить рассеиватель гидролизата; осмотреть облицовочный слой футеровки и исправить дефекты, прочистить штуцера и участки коллектора,
отводящие инверт; ликвидировать все недостатки, обнаруженные
за время, предшествующее остановке. Во время капитального ремонта проверяют и частично заменяют облицовочный слой футеровки,
поправляют теплоизоляцию, заменяют детали креплений и т. п.
47
2.2. НЕЙТРАЛИЗАТОР КИСЛОГО ГИДРОЛИЗАТА
Аппарат предназначен для нейтрализации инверта до величины
рН 3,5–5,6, кристаллизации и выращивания крупных кристаллов
и обогащения растворимыми солями, содержащими фосфор и азот,
необходимые для нормальной физиологической деятельности дрожжей. Нейтрализуют инверт гашеной известью и аммиачной водой.
Стандартная известь повсеместно распространена, доступна, дешева
и удобна для производства. Известь применяют в виде известкового
молока плотностью от 1,1 до 1,2 г/см3. Аммиачная вода концентрацией 25% также теперь общедоступна и широко применяется как нейтрализующий агент и как питательный компонент, содержащий азот.
Длительное время все гидролизные заводы проводили нейтрализацию
в аппаратах периодического действия только одним известковым
молоком. Объем нейтрализатора соответствовал объему гидролизата,
отбираемого с одной варки, с учетом коэффициента заполнения, равным около 0,8. Малое значение этого коэффициента принимают из-за
возможного обильного пенообразования при нарушении режима гидролиза. На многих заводах были установлены деревянные аппараты
емкостью 18 и 34 м3. Теперь почти все заводы перешли на нейтрализацию в непрерывно действующих стальных аппаратах объемом 40
и 60 м3 с одновременным применением известкового молока и аммиачной воды. Для заводов более высокой производительности устанавливают нейтрализаторы емкостью 100 м3. Чтобы в процессе нейтрализации не допустить местного перещелачивания и связанного с этим
разложения сахаров, достигнуть нормального содержания растворенного гипса и получить кристаллы крупной величины, необходимо:
нейтрализацию проводить при температуре 80–90 °С; известковое
молоко и аммиачную воду подавать непрерывно и равномерно;
тщательно перемешивать жидкость не менее 30 мин. Современные
нейрализаторы (рис. 2.3) в достаточной мере соответствуют этим требованиям.
Нейтрализатор непрерывного действия представляет вертикальный цилиндрический стальной сварной сосуд с коническим днищем
и плоской крышкой. Цилиндрическую и конические части корпуса
аппарата делают из обычной углеродистой стали и защищают
ее от агрессивного действия инверта (гидролизата) кислотостойкими
плитками по бетонному подслою.
Крышку делают из тонкой листовой кислотостойкой стали
и сверху накрывают деревянным настилом. Вместо кислотоупорной
48
стали можно применить кислотно-термостойкие искусственные смолы.
На крышке имеется штуцер для присоединения углового смесителя
инверта (гидролизата) с известковым молоком и аммиачной водой,
штуцер для сообщения аппарата с атмосферой, штуцер для подачи
растворов питательных солей и лаз.
Рис. 2.3. Нейтрализатор:
1 – стальной корпус; 2 – футеровка; 3 – опорное кольцо; 4 –
приводной механизм; 5 – лопасти мешалки; 6 – контрлопасти;
7 – рамная мешалка; 8 – скребок; 9 – вал мешалки; 10 – вытяжная
труба; 11 – лаз
49
На боковой поверхности цилиндрической части корпуса предусмотрено два штуцера, которые можно использовать при батарейной
работе. В самом низу на боковой поверхности конического днища
имеется штуцер, для удаления нейтрализованного инверта (гидролизата), который называется нейтрализатом. Снаружи, в плоскости
сопряжения цилиндрической и конической частей корпуса, устроено
опорное кольцо для установки аппарата на кольцевой фундамент.
Непосредственно над опорным кольцом сделан боковой лаз диамет-
ром 0,8 м, герметично закрытый плоской крышкой на болтах.
Аппарат нужно надежно теплоизолировать и заключить в кожух
из полированного листового алюминия для возможности обмывки
водой из шланга. Изоляцию можно производить монолитную из мастичных материалов. Тщательная тепловая изоляция нужна не только
для обеспечения санитарно-технических требований, экономии тепла,
но и по технологическим
соображениям. Если стенки аппарата будут
значительно охлаждаться, вместе с ними, будет интенсивно охлаждаться слой нейтрализата, прилегающий к стенке. Вещества, находящиеся в нейтрализате в коллоидном состоянии, с понижением температуры
резко будут менять свою вязкость, прилипать к стенкам, а затем
полимеризоваться и затвердевать.
Когда отложения достигают значительной толщины, аппарат
приходится
останавливать, отбивать их и удалять вручную через
боковой лаз. При хорошей тепловой изоляции и ритмичной работе
производства нейтрализаторы останавливают 1 раз в месяц. Несоблюдение этих условий заставляет останавливать аппарат 2 раза в месяц.
Аппарат снабжен вертикальным валом из кислотостойкой стали
–1
с мешалкой, который вращается с частотой 2,2 с
. Приводной меха-
низм состоит из вертикального электродвигателя мощностью 28 кВт
редуктора, смонтированных на металлической конструкции, укреплен-
и
ной на крышке нейтрализатора. В цилиндрической части нейтрализатора на валу укреплены две пары горизонтальных лопастей. Каждая
пара лопастей расположена взаимно перпендикулярно и обеспечивает
перемешивание содержимого главным образом в горизонтальных
плоскостях. Чтобы исключить вращение содержимого вместе с мешалкой и связанное с этим ухудшение эффективности
перемешивания,
ниже каждой пары вращающихся лопастей установлены по хордам
стационарные контрлопасти. Последние прикреплены к стенкам
аппарата и также расположены взаимно перпендикулярно.
Перемешивание содержимого в вертикальных плоскостях обес-
печивается потоком жидкости движущейся сверху вниз по всему
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]