Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Оборудование, аппараты и приборы микробиологических производств. Учебное пособие
.pdf
сечению аппарата. Система перемешивания гарантирует дополнительное и окончательное смешение и контакт гидролизата с известковым
молоком и поддерживает во взвешенном состоянии твердые частички,
принесенные гидролизатом, и образующиеся кристаллы гипса.
В конической части аппарата на валу укреплена рамная мешалка, боковые лопасти которой движутся в плоскости поверхности
конического днища на незначительном расстоянии от него. Рамная
мешалка более интенсивно перемешивает содержимое и препятствует
образованию отложений на днище. В самом низу на валу над подпятником укреплена пара скребков, способствующих удалению шлама
через спускной боковой штуцер. Степень наполнения нейтрализатора
контролируют и регулируют уровнеуказателем.
Вполне возможно и целесообразно делать корпус нейтралиpатора
из железобетона. Такие аппараты будут значительно дешевле проще
и надежнее в эксплуатации.
В последнее время наметилась тенденция применить аэрлифтное перемешивание содержимого нейтрализаторов, которое упрощает
конструкцию аппарата. Одновременно воздух окисляет и отдувает
некоторые вещества, благодаря чему повышается биологическая
доброкачественность нейтрализата.
Нейтрализацию инверта (гидролизата) ведут непрерывным
способом обычно через два соединенных последовательно аппарата.
При пуске батареи сначала наполняют головной нетрализатор, проводят процесс нейтрализации периодическим методом и после этого
начинают передавать нейтрализат из головного в хвостовой аппарат
и принимать гидролизат в головной.
В процессе непрерывной нейтрализации необходимо поддерживать уровень содержимого в аппарате на расстоянии не менее 250 мм
от крышки. Нельзя допускать обильного образования пены. Нужно
постоянно следить за поступлением известкового молока в смеситель.
Если мешалка по каким-либо причинам была остановлена, то после
кратковременного простоя необходимо ее провернуть вручную перед
последующим пуском. При простое более 4 ч необходимо слить
содержимое аппарата, отсоединить его от всех сетей и произвести
осмотр, чистку и необходимый ремонт.
Чистку нейтрализатора следует проводить не реже одного раза
в месяц.
Категорически запрещается входить в аппарат, пока не отсоединят его от всех коммуникаций и не обесточат привод.
51
Профилактический осмотр нейтрализатора надо проводить ежесменно. Чистку, осмотр и ремонт подшипников, лопастей мешалки,
приводного механизма, футеровки и т. п. необходимо проводить
строго по графику планово-предупредительного ремонта (ППР).
Капитальный ремонт нейтрализатора проводят 1 раз в 2 года.
Сюда входят ремонт и частичная замена мешалки, ремонт привода
и замена подшипников; ремонт или замена вытяжной трубы; ремонт
футеровки и др.
Нейтрализатор типа «Газлифт». Более совершенными являются
нейтрализаторы с перемешивающим устройством типа «Газлифт»
(рис. 2.4).
Рис. 2.4. Нейтрализатор типа «Газлифт»:
1 – штуцер подачи воды на пеногашение;
2, 3 – люки; 4 – штуцер входа нейтрализата;
5 – косынка; 6 – диффузоры; 7 – лаз;
8 – крепление диффузора
52
Устройство состоит из четырех диффузоров различного диаметра,
соединенных последовательно, и трубы для подвода сжатого воздуха.
Принцип работы пневматического перемешивающего устройства состоит в следующем. Воздух по трубе поступает в нижний диффузор и, смешиваясь с нейтрализатом, образует газожидкостную
смесь, плотность которой меньше плотности нейтрализата за стенками диффузоров. Вследствие разности плотностей
в нейтрализаторе
протекает интенсивная циркуляция жидкости. Расход воздуха на перемешивание составляет 1 м³/мин на 1 м³ нейтрализата.
В рассмотренном способе перемешивания – простая конструкция перемешивающего устройства, отсутствуют вращающиеся части,
создающие шум и требующие частого ремонта, выше биологическая
доброкачественность нейтрализата вследствие удаления с воздухом
комплекса легколетучих компонентов, отрицательно влияющих на рост
микроорганизмов. В зависимости от мощности заводов применяются
нейтрализаторы объемом 34, 40, 60, 100 и 160 м³.
2.3. ОСВЕТЛИТЕЛЬ НЕЙТРАЛИЗАТА
Нейтрализат представляет грубую суспензию, в которой содержится от 0,06 до 0,12 г/см3 сухих взвешенных веществ. Эти вещества
состоят главным образом из гипса (на 80 %), а остальное – лигнин
и смолы.
Первоначально на гидролизных заводах очищали гидролизат
на рамных фильтрпрессах с плитами размером 1,0×1,0 м. Вследствие
малой производительности, трудоемкости обслуживания, периодичности работы, а также значительного расхода фильтрткани гидролизные
заводы начали переходить на очистку нейтрализата путем отстаивания. Первые отстойники были пущены в эксплуатацию в период
Великой Отечественной войны вначале на Тавдинском, затем на Лобвинском и несколько позднее на других гидролизных заводах.
Отстойники того времени представляли горизонтальный эллиптической формы резервуар, собранный из деревянной клепки неограниченной влажности, с наклонным днищем и без крышки. На концах
отстойника, на боковой поверхности вверху по большой оси эллипса,
было закреплено по одному штуцеру и один штуцер был сделан
в днище.
Этот отстойник простейшей конструкции устанавливали на междуэтажном перекрытии в гидролизном отделении и использовали
53
как аппарат полунепрерывного действия. Нейтрализат подавали
в один из боковых штуцеров, заполняли резервуар, а затем избыток
сливали через второй боковой штуцер в сборник. По пути потока
от одного конца отстойника к другому взвешенные гипс и частицы
крупного лигнина оседали на дно. Нейтрализат после отстоя содержал
до 0,008 г/см3 взвешенных веществ, состоящих на 70 % из органических веществ.
Когда осадок заполнял отстойник на 3/4 высоты, прекращали
подачу нейтрализата, декантировали отстоявшуюся жидкость и затем
выпускали шлам через штуцер в днище в шламовую яму. Для более
быстрого опорожнения аппарата шлам смывали водой из шланга
с помощью брандспойта. После промывки отстойник вновь включали
в рабочий цикл. Шлам из ямы удаляли вакуумной автоцистерной.
Результаты эксплуатации отстойников полунепрерывного действия
были положены в основу ныне работающих на всех гидролизных
заводах механических отстойников.
Механический отстойник (рис. 2.5) представляет стальной сварной плоский вертикальный цилиндрический резервуар с коническим
днищем и плоской крышкой, снабженный выгребным механизмом
для удаления шлама.
Приводной механизм к вертикальному валу выгребного устройства смонтирован на металлической конструкции, которая укреплена
на двух металлических фермах. В верхней части вала укреплен полый
стальной распределительный цилиндр с двумя горизонтальными
решетками. Верхняя решетка имеет большие отверстия для задерживания крупных кусков шлама, а нижняя с мелкими отверстиями предназначена для равномерного и спокойного истечения нейтрализата,
поступающего на отстаивание. В нижней части вала укреплены лопасти с гребенками, которые при вращении вала с частотой не более
0,025 с–1 перемещают шлам к центру днища, где имеется штуцер для
его удаления.
Приводной механизм снабжен двумя электродвигателями,
из которых один вращает вал, а второй служит для подъема всего
выгребного устройства на высоту 200–300 мм во избежание поломки
при заполнении отстойника шламом. Внутри в верхней части обечайки
по периферии приварен желоб, в который переливается отстоявшийся
нейтрализат. Чтобы желоб не покрывался налетом смолообразных
веществ, в некоторых конструкциях по борту движется специальный
скребок, укрепленный на валу выгребного устройства. Для осмотра
сливного желоба необходимо делать по периметру люки с поворот-
54
ными крышками. Аппарат снабжен лазами, штуцерами, площадками
и другими приспособлениями для обслуживания и ремонта. К штуцеру
для удаления шлама присоединен шнековый выгружатель, рассчитанный на отжим шлама до влажности 60–70 %. Наружные поверхности
отстойника покрывают тепловой изоляцией для уменьшения отложений смолообразных веществ, для снижения растворимости гипса
с понижением температуры, сокращения тепловых потерь и соблюдения санитарно-технических норм. Сверх слоя теплоизоляции целесообразно применять полированный кожух из алюминиевого листа.
Отстойник устанавливают вне здания днищем на железобетонный
поддон, который удерживают железобетонные колонны.
Рис. 2.5. Отстойник механический:
1 – корпус; 2 – выгребное устройство; 3 – распределительный цилиндр;
4 – спица со скребком; 5 – сливной желоб; 6 – выгружатель шлама; 7 – привод
выгребного механизма; 8 – подъемный механизм; 9 – выпуск осветленного
нейтрализата; 10 – штуцер для опорожнения; 11 – опорная конструкция;
12 – запорная задвижка; 13 – теплоизоляция; 14 – площадки для обслуживания
Между колоннами делают стеновое кирпичное заполнение
и таким образом создают под отстойником помещение для установки
насосов и вспомогательного оборудования.
55
На гидролизных заводах применяют механические отстойники
диаметром 5,5; 7; 9; 12 и 18 м. Отстойники малых размеров устанавливают в здании. Крышу отстойника и площадки для обслуживания
ограждают перилами. Учитывая требования, предъявляемые к отстойникам, для очистки нейтрализата представляется целесообразным
и более простым по конструктивному оформлению заглублять
отстойники ниже дневной поверхности земли и применять железобетонные корпуса с плоскими днищами.
Нейтрализат подают насосом в распределитель, здесь удерживаются крупные куски, а суспензия проходит через решетку с мелкими отверстиями. Далее суспензия движется от центра к периферии
и переливается в сливной кольцевой желоб, а из него через боковой
штуцер идет в сборник. Для правильной работы нейтрализат подают
насосом в распределитель, здесь удерживаются крупные куски,
а суспензия проходит через решетку с мелкими отверстиями. Далее
суспензия движется от центра к периферии и переливается в сливной
кольцевой желоб, а из него через боковой штуцер идет в сборник. Для
правильной работы отстойника очень важно, чтобы кромки желоба
находились в строго горизонтальном положении. За время продвижения
потока гипс и крупные частицы лигнина оседают на дно и гребками
с резиновыми скребками, соприкасающимися с днищем, перемещаются
к центру. Здесь имеется коническая воронка с мешалкой якорного
типа, которая теснит шлам к спускному, штуцеру и далее в шнековый
выгружатель.
Скорость осаждения частиц шлама зависит от их размера,
плотности и вязкости среды. Поэтому очень важно при нейтразации
получить кристаллы гипса наибольшей величины, а нейтрализат
с наименьшим содержанием веществ в коллоидном состоянии. Шлам
не однороден по размерам и плотности частиц, в связи с чем гипс
осаждается быстрее, а лигнин медленнее.
При расчетах отстойников для нейтрализата скорость осаждения
частиц определяют, как правило, экспериментальным путем. Среднюю скорость осаждения частиц принимают равной 0,0003 м/с.
Высоту зоны расположения лопастей h
принимают равной
M
удвоенной высоте лопастей. Если отстойник имеет наклонное (коническое) днище, то высоту зоны лопастей определяют по формуле (2.1)
h
= 0,08 D м, (2.1)
м
где D – диаметр отстойника, м.
По установившейся практике общую высоту цилиндрической части отстойника приминают от 2 до 2,5 м, а уклон днища от 1/10 до 1/5.
56
Конструкция механического отстойника непрерывного действия
для очистки нейтрализата заимствована из опыта эксплуатации для
обогащения руд и дополнена элементами простейших отстойников
нейтрализата полунепрерывного действия. Несмотря на это, на всех
гидролизных заводах механические отстойники для непрерывной
очистки нейтрализата не освоены в полной мере и эксплуатируются
по полунепрерывному способу с различными приемами выгрузки
шлама.
Главная помеха непрерывного отстаивания – смолообразные
вещества. Смолы обладают равной плотностью, близкой к плотности
нейтрализата, и поэтому часть смол осаждается, другая часть всплывает, а некоторые остаются во взвешенном состоянии. Количества,
состав и плотность смолообразных веществ, содержащихся в нейтрализате, зависит от множества условий, и это не позволяет кардинально
решить конструкцию
и регламент работы непрерывно действующих
отстойников.
Смолы отлагаются на всех рабочих поверхностях отстойника,
включая днище, скрепляют между собой частички гипса и лигнина
и образуют монолитный слой. Отложения достигают в довольно короткий срок такой величины, при которой выгребной механизм не может
вращаться, а без этого не перемещается шлам к воронке
для выгрузки
и остается только одна возможность – работать без выгрузки шлама
пока он не достигнет зоны собственно отстоя.
В настоящее время ведут исследования в направлении применения для непрерывной очистки нейтрализата таких аппаратов, как
гидроциклоны, центрифуги, аппараты типа ФПАКМ (фильтрпресс
автоматизированный камерный с механическим зажимом плит) и др.
Одновременно изыскиваются технологические
приемы, чтобы
исключить влияние смолообразных веществ на действие аппаратов
непрерывной очистки нейтрализата. Следует учитывать, что степень
очистки нейтрализата заметно сказывается на его биохимической
доброкачественности и вместе с этим влияет на повышение выхода
продукции. Поэтому можно не опасаться усложнения и удорожания
процесса очистки нейтрализата, так как оно будет компенсировано
увеличением выработки
и улучшением качества продукции.
Прежде чем включить отстойник в работу, необходимо проверить трубопроводную арматуру, вращение и подъем выгребного
устройства, действие шнека для выгрузки шлама, периметр сливного
желоба и общее состояние аппарата. После проверки нужно нагреть
всю массу отстойника, чтобы при подаче суспензии не охладить
57
ее и тем самым не нарушить дальнейшей работы отстойника и последующих станций. Прогрев лучше осуществлять паром постепенно,
не вызывая местных термических напряжений. В нагретый отстойник
подают нейтрализат при работающем выгребном механизме. Когда
отстойник заполнят, включают шнек для удаления шлама и дальше
следят за равномерной подачей нейтрализата, сливом по всему пери
-
метру желоба и концентрацией выгружаемого шлама. Нельзя допускать пульсирующей подачи нейтрализата в распределительный
цилиндр и заполнение его кусками шлама. Если нейтрализат сливают
загрязненным
, надо уменьшить подачу нейтрализата и установить
оптимальную производительность аппарата. Надо ежедневно проводить
осмотр и чистку кромок стального желоба специальным скребком.
Систематически надо следить за величиной потребляемой мощности
электродвигателя привода вращения выгребного устройства. Когда
величина потребляемой мощности достигнет установленного значения,
выгребное устройство должно быть остановлено и поднято в крайнее
верхнее положение. Далее
поступают в зависимости от конъюнктуры.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1.
Испаритель: назначение, конструкция и принцип работы.
2.
Инвертор: его конструкция, назначение и принцип работы.
3.
Принцип работы и конструкция нейтрализатора типа «газлифт».
4.
Конструкция и принцип работы нейтрализатора с мешалкой.
5.
Назначение, конструкция и принцип работы отстойника.
6.
Классификация теплообменников (по назначению, по направ-
лению движения теплоносителей, по способу компенсации температурных напряжений и т. д.).
7.
Конденсатор паров самоиспарения (решофер). Конструкция
и принцип работы.
8.
Кожухотрубчатые теплообменники. Устройство и принцип
работы.
9.
Нетрубчатые теплообменники. Конструкция, назначение и прин-
цип работы.
10.
Змеевиковые теплообменники. Конструкция, назначение
и принцип работы.
58
3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФЕРМЕНТАЦИИ
И РЕКТИФИКАЦИИ
3.1. ВАКУУМ-ОХЛАДИТЕЛЬ
Одной из завершающих стадий подготовки гидролизата к биохимической переработке является его охлаждение до температуры
32–38 °С. На гидролизных заводах охлаждение нейтрализата до температуры 40–45 °С осуществляется на вакуум-охладителях колонного
типа с последующим доохлаждением нейтрализата в пластинчатых
теплообменниках.
Вакуум-охладительный аппарат (рис. 3.1) предназначен для
четырехступенчатого охлаждения нейтрализата путем его самоиспарения с последующей конденсацией этих паров в поверхностных конденсаторах. Он представляет собой вертикальный стальной сварной
колонный аппарат цилиндрической формы с эллиптическими крышкой и днищем. Аппарат состоит из четырех отдельных звеньев – царг,
скрепленных болтовыми фланцевыми соединениями. Для герметичности фланцевого соединения применяют прокладку из плотного картона.
Царги, изготовленные из двухслойной стали, соединены между собой
последовательно сверху вниз по ходу жидкой фазы и разобщены
по паровой. Внутри каждой секции установлены гидравлические
затворы, по которым осуществляется переток нейтрализата из секций
с большим давлением в секции с меньшим давлением и, кроме того,
препятствующий проникновению паров и газов.
Над каждым гидрозатвором установлен каплеотделитель в виде
колпака, предотвращающий унос капелек нейтрализата с парами
самоиспарения.
На боковой поверхности каждой секции имеется по одному лазу
и штуцера для выхода паров самоиспарения нейтрализата, для установки датчиков контрольно-измерительных приборов и автоматических
устройств. К нижней царге приваривается полый цилиндр, который
устанавливается на сплошной или кольцевой фундамент.
Каждая царга соединена со своим конденсатором, которые соединены последовательно также с помощью гидравлических затворов.
Конденсатор представляет собой кожухотрубчатый теплообменник, в межтрубное пространство которого поступают пары самоиспарения нейтрализата. Конденсацию пара осуществляют водой,
поступающей в трубки теплообменника противотоком движению
59
конденсата, проходя последовательно снизу вверх все конденсаторы
от четвертой до первой ступени. Вакуум внутри каждой секции
и в межтрубном пространстве конденсаторов обеспечивается с помощью пароэжекторных вакуумных насосов.
Рис. 3.1. Вакуум-охладительная установка:
1 – царги с фланцем; 2 – кольцо жесткости; 3 – коническая
перегородка; 4 – гидравлический затвор; 5 – патрубок; 6 –
каплеотбойник; 7 – конденсатор трубчатый; 8 – опорная
царга; I, II, III, IV – ступени охлаждения
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]