Влияние качества известкового молока на эффективность очистки
24-05-2017, 09:21
Эффективность известково-углекислотной очистки в значительной степени зависит от качества используемых известкового молока и сатурационного газа.
Основным показателем качества известкового молока является его активность, т. е. содержание СаО, растворимого в соке, так как именно он участвует в химических реакциях. Поэтому чем выше активность известкового молока, тем лучше его качество.
Активность известкового молока обусловлена многими факторами, важнейшими из которых является качество обожженной извести. Большое значение для получения известкового молока хорошего качества имеет структура известкового камня и его состав.
Из практики обжига известняка известно, что высококачественную известь легче получить при обжиге мелкораковистых известняков, в которых еще сохранились окаменелости органических остатков, чем при обжиге мелко- и крупнокристаллических известняков.
В процессе обжига желательно, чтобы СО2 выделялся с относительной легкостью, температура применялась по возможности более низкая и обожженная известь была мягкой, пористой и обладала высокой реакционной способностью.
Для получения извести высокого качества необходимо, чтобы известковый камень, а также и известь, получаемая из него, не плавилась в процессе обжига. Присутствие хотя и незначительного количества примесей в извести (натриевых и калиевых солей железа, алюминия, а также кремния) вызывает понижение температуры плавления извести. Вследствие этого часто не наблюдается большой разницы между температурами плавления и разложения.
Для сахарного производства важным условием должно быть отсутствие расплавления во время обжига известкового камня. В этом случае обожженная известь будет иметь губчатую структуру, хорошо гаситься, а полученное известковое молоко - высокую активность. Так как известняк всегда содержит примеси, то необходимо следить, чтобы температура обжига не достигала значения, при котором сплавление примесей образует перепал. Во избежание этого явления, в первую очередь, необходимо равномерно распределить топливо между кусками известкового камня в отдельных местах печи и следить за равномерностью огня по зонам обжига.
Растворимость гидроксида кальция, при прочих равных условиях, зависит от температуры. Поскольку гидроксид кальция лучше растворим при более низкой температуре (например, при 30°С его растворимость примерно в 3 раза выше, чем при 60°С), то с технологической точки зрения с целью повышения эффективности его действия последний следовало бы использовать при более низкой температуре, например, проводить ППД при температуре 30°С. Однако такая температура менее выгодна по сравнению, например, с 60°С с теплотехнической точки зрения, что необходимо учитывать при обосновании схемы известково-углекислотной очистки диффузионного сока.
Скорость растворения Са(ОН)2 в соке также зависит от состава обожженной извести, в частности наличия таких примесей как Mg, AI, и кремниевых соединений, условий обжига и гашения извести. Перечисленные факторы оказывают влияние на форму и размер кристаллов Са(ОН)2, которые, в свою очередь, оказывают влияние на растворимость гидроксида кальция, его реакционную способность. Известно, что гидраты кальция могут иметь различную форму - шарообразную, игольчатую, шестиугольных пластин и т. д.
Качество известкового молока зависит не только от качества обожженной извести, но и от условий ее гашения, то есть, его приготовления. Самым важным фактором, обеспечивающим полноту гашения извести и получения качественного известкового молока, является температура воды, используемой для гашения. Исходя из этого температура воды, применяемой для гашения, должна быть 80°С. Продолжительность гашения извести при этой температуре должна быть не более 15 мин.
Следует иметь в виду, что температура обжига извести и температура воды, подаваемой на гашение, влияют на качество известкового молока и соответственно технологические показатели сока и сиропа.
Лучшие показатели достигаются при очистке сока жестко обожженной извести, загашенной горячей водой (tобж =1250°С, tводы = 80°С) и мягко обожженной извести, загашенной холодной водой (tобж = 50°С, tводы = 20°С).
Известно, что мягко обожженная высокоактивная известь, загашенная горячей водой, действует на соки отрицательно.
Исходя из скорости гидратации и влияния на ее величину различных добавок, а также разложения сахарозы (высокая рН и высокая температура) наиболее оптимальным вариантом приготовления известкового молока является гашение извести в две ступени: на первой ступени чистой водой (конденсатом), а на второй - промоями с фильтров или соком. Такой способ позволяет избежать разложения сахарозы, увеличить растворимость извести за счет добавления сахарозы на второй ступени.
Важным показателем известкового молока является концентрация в нем СаО, которая должна быть постоянной, что необходимо для правильного проведения процесса очистки и его автоматизации. Нижний предел концентрации СаО в известковом молоке должен быть не менее 22%, что соответствует плотности 1,18 г/см3, а верхний - таким, который обеспечит текучесть суспензии и дозировку ее в сок.
Кроме рассмотренных выше факторов, качество известкового молока, в первую очередь, его активность, существенно зависит от качества известкового камня и кокса.
Качество известняка. Требования к качеству известняка, применяемого для обжига в сахарной промышленности, хорошо известны: он должен содержать не менее 93% СаСО3, до 2,0% SiО2, до 2,0% MgCО3. Содержание SiО2 - один из важнейших показателей качества известняка, так как его величина является самым опасным фактором риска спекания и образования «козла» в печи.
Особо стоит остановиться на содержании MgCО3 в известняке. Считается, что при его содержании в известняке до 3,0% нет необходимости внесения корректировки в обжиг такого сырья. Известняк с содержанием MgCО3 свыше 5,0 % считается непригодным для сахарной промышленности.
Качество кокса. Для шахтных печей кокс должен иметь размеры кусков 30...80 мм, он не должен содержать более 12% золы. При этом важно, чтобы в золе присутствовало по возможности меньше сульфидов, которые способствуют спеканию кусков извести и вызывают тем самым зависание печи. Кокс должен по возможности меньше содержать серы (желательно не более 1,5%). При повышенном содержании серы в коксе при обжиге известняка образуется CaSО4, который затрудняет гашение обожженной извести и способствует увеличению содержание солей кальция в очищенном соке, так как растворимость CaSО4 выше растворимости СаСО3.
Кроме химического состава кокса важен и размер его кусков, так как большие куски не полностью сгорают, что приводит к снижению зоны горения. Мелкие же его куски способствуют повышению зоны его горения и увеличению потерь тепла за счет образования СО.
Использование сырья и топлива хорошего качества, правильное проведение обжига известняка и гашения обожженной извести позволяют получить известковое молоко с активностью >85%. Известковое молоко с такой активностью дает возможность достигать большего удаления несахаров из сока и тем самым повысить эффективность известково-углекислотной очистки.
Сатурационный газ. Сатурационный газ, удовлетворяющий требованиям очистки сока, должен содержать 28...32% СО2, не более 1,8...2,0% кислорода и не более 0,5... 1,0% оксида углерода.
Содержание в сатурационном газе диоксида углерода ниже 28% и оксида углерода концентрации выше 0,5% объемных замедляет процесс I сатурации, что ухудшает качество сока и снижает производительность завода.
Механизм тормозящего влияния оксида углерода заключается в образовании растворимой кальциевой соли муравьиной кислоты из СО под действием Са(ОН2). Для снижения содержания оксида углерода в сатурационном газе необходимо поддерживать минимальный удельный расход топлива при обжиге известняка и свести к минимуму подсос воздуха в печь.
Основным показателем качества известкового молока является его активность, т. е. содержание СаО, растворимого в соке, так как именно он участвует в химических реакциях. Поэтому чем выше активность известкового молока, тем лучше его качество.
Активность известкового молока обусловлена многими факторами, важнейшими из которых является качество обожженной извести. Большое значение для получения известкового молока хорошего качества имеет структура известкового камня и его состав.
Из практики обжига известняка известно, что высококачественную известь легче получить при обжиге мелкораковистых известняков, в которых еще сохранились окаменелости органических остатков, чем при обжиге мелко- и крупнокристаллических известняков.
В процессе обжига желательно, чтобы СО2 выделялся с относительной легкостью, температура применялась по возможности более низкая и обожженная известь была мягкой, пористой и обладала высокой реакционной способностью.
Для получения извести высокого качества необходимо, чтобы известковый камень, а также и известь, получаемая из него, не плавилась в процессе обжига. Присутствие хотя и незначительного количества примесей в извести (натриевых и калиевых солей железа, алюминия, а также кремния) вызывает понижение температуры плавления извести. Вследствие этого часто не наблюдается большой разницы между температурами плавления и разложения.
Для сахарного производства важным условием должно быть отсутствие расплавления во время обжига известкового камня. В этом случае обожженная известь будет иметь губчатую структуру, хорошо гаситься, а полученное известковое молоко - высокую активность. Так как известняк всегда содержит примеси, то необходимо следить, чтобы температура обжига не достигала значения, при котором сплавление примесей образует перепал. Во избежание этого явления, в первую очередь, необходимо равномерно распределить топливо между кусками известкового камня в отдельных местах печи и следить за равномерностью огня по зонам обжига.
Растворимость гидроксида кальция, при прочих равных условиях, зависит от температуры. Поскольку гидроксид кальция лучше растворим при более низкой температуре (например, при 30°С его растворимость примерно в 3 раза выше, чем при 60°С), то с технологической точки зрения с целью повышения эффективности его действия последний следовало бы использовать при более низкой температуре, например, проводить ППД при температуре 30°С. Однако такая температура менее выгодна по сравнению, например, с 60°С с теплотехнической точки зрения, что необходимо учитывать при обосновании схемы известково-углекислотной очистки диффузионного сока.
Скорость растворения Са(ОН)2 в соке также зависит от состава обожженной извести, в частности наличия таких примесей как Mg, AI, и кремниевых соединений, условий обжига и гашения извести. Перечисленные факторы оказывают влияние на форму и размер кристаллов Са(ОН)2, которые, в свою очередь, оказывают влияние на растворимость гидроксида кальция, его реакционную способность. Известно, что гидраты кальция могут иметь различную форму - шарообразную, игольчатую, шестиугольных пластин и т. д.
Качество известкового молока зависит не только от качества обожженной извести, но и от условий ее гашения, то есть, его приготовления. Самым важным фактором, обеспечивающим полноту гашения извести и получения качественного известкового молока, является температура воды, используемой для гашения. Исходя из этого температура воды, применяемой для гашения, должна быть 80°С. Продолжительность гашения извести при этой температуре должна быть не более 15 мин.
Следует иметь в виду, что температура обжига извести и температура воды, подаваемой на гашение, влияют на качество известкового молока и соответственно технологические показатели сока и сиропа.
Лучшие показатели достигаются при очистке сока жестко обожженной извести, загашенной горячей водой (tобж =1250°С, tводы = 80°С) и мягко обожженной извести, загашенной холодной водой (tобж = 50°С, tводы = 20°С).
Известно, что мягко обожженная высокоактивная известь, загашенная горячей водой, действует на соки отрицательно.
Исходя из скорости гидратации и влияния на ее величину различных добавок, а также разложения сахарозы (высокая рН и высокая температура) наиболее оптимальным вариантом приготовления известкового молока является гашение извести в две ступени: на первой ступени чистой водой (конденсатом), а на второй - промоями с фильтров или соком. Такой способ позволяет избежать разложения сахарозы, увеличить растворимость извести за счет добавления сахарозы на второй ступени.
Важным показателем известкового молока является концентрация в нем СаО, которая должна быть постоянной, что необходимо для правильного проведения процесса очистки и его автоматизации. Нижний предел концентрации СаО в известковом молоке должен быть не менее 22%, что соответствует плотности 1,18 г/см3, а верхний - таким, который обеспечит текучесть суспензии и дозировку ее в сок.
Кроме рассмотренных выше факторов, качество известкового молока, в первую очередь, его активность, существенно зависит от качества известкового камня и кокса.
Качество известняка. Требования к качеству известняка, применяемого для обжига в сахарной промышленности, хорошо известны: он должен содержать не менее 93% СаСО3, до 2,0% SiО2, до 2,0% MgCО3. Содержание SiО2 - один из важнейших показателей качества известняка, так как его величина является самым опасным фактором риска спекания и образования «козла» в печи.
Особо стоит остановиться на содержании MgCО3 в известняке. Считается, что при его содержании в известняке до 3,0% нет необходимости внесения корректировки в обжиг такого сырья. Известняк с содержанием MgCО3 свыше 5,0 % считается непригодным для сахарной промышленности.
Качество кокса. Для шахтных печей кокс должен иметь размеры кусков 30...80 мм, он не должен содержать более 12% золы. При этом важно, чтобы в золе присутствовало по возможности меньше сульфидов, которые способствуют спеканию кусков извести и вызывают тем самым зависание печи. Кокс должен по возможности меньше содержать серы (желательно не более 1,5%). При повышенном содержании серы в коксе при обжиге известняка образуется CaSО4, который затрудняет гашение обожженной извести и способствует увеличению содержание солей кальция в очищенном соке, так как растворимость CaSО4 выше растворимости СаСО3.
Кроме химического состава кокса важен и размер его кусков, так как большие куски не полностью сгорают, что приводит к снижению зоны горения. Мелкие же его куски способствуют повышению зоны его горения и увеличению потерь тепла за счет образования СО.
Использование сырья и топлива хорошего качества, правильное проведение обжига известняка и гашения обожженной извести позволяют получить известковое молоко с активностью >85%. Известковое молоко с такой активностью дает возможность достигать большего удаления несахаров из сока и тем самым повысить эффективность известково-углекислотной очистки.
Сатурационный газ. Сатурационный газ, удовлетворяющий требованиям очистки сока, должен содержать 28...32% СО2, не более 1,8...2,0% кислорода и не более 0,5... 1,0% оксида углерода.
Содержание в сатурационном газе диоксида углерода ниже 28% и оксида углерода концентрации выше 0,5% объемных замедляет процесс I сатурации, что ухудшает качество сока и снижает производительность завода.
Механизм тормозящего влияния оксида углерода заключается в образовании растворимой кальциевой соли муравьиной кислоты из СО под действием Са(ОН2). Для снижения содержания оксида углерода в сатурационном газе необходимо поддерживать минимальный удельный расход топлива при обжиге известняка и свести к минимуму подсос воздуха в печь.