Аппаратура и выполнение I сатурации
25-04-2017, 12:08
Сатуратор непрерывного действия. На большинстве сахарных заводов России I сатурация выполняется непрерывным методом в одном аппарате. Обычным аппаратом для этой цели служит решетчатый сатуратор (рис. 94), принятый в настоящее время в качестве типового. Он представляет собой цилиндрический корпус 1 с коническим дном 2 и расширенным верхним пространством 3 для пены. Дефекованный сок поступает в верхнюю часть аппарата по трубе 4 и распределительной переливной тарелке 5, а отсатурированный сок уходит по трубе 6 через переливной открытый (контрольный) ящик 7 в трубу, ведущую к насосу. Перелив из контрольного ящика определяет постоянство уровня сока в аппарате. Для освобождения аппарата от сока при остановке завода служит спускной вентиль 8.
Сатурационный газ (содержащий 30% СО2) поступает по трубе 9 в кольцевую трубу 10 и из нее по четырем отросткам 11 во внутреннюю часть аппарата по касательной (это приводит сок в аппарате во вращательное движение и перемешивает его). Пузыри газа, конечно, затем движутся кверху в противотоке с движением сока книзу. Однако, чтобы газ не ушел слишком быстро, чтобы СО2 успел достаточно поглотиться соком, устроены три перегородки — решетки 12, 13, 14 — с круглыми отверстиями (в нижней — по 100 мм, в верхних двух — по 120 мм). Эти отверстия расположены не одно против другого, а в шахматном порядке, чтобы пузыри газа 3 раза наталкивались на стенки решеток, что повышает степень поглощения СО2 (около 70%).
Из отработавшего газа, уходящего вверх, увлекаемые брызги сока улавливаются отражательным зонтом 15 и ловушкой 16.
Уровень спокойного сока, показанный на рис. 94, на самом деле будет выше, так как сок пронизан пузырями газа, что увеличивает объем примерно в 1,5 раза. Сок при сатурации пенится. Для определения уровня пены устроены две сигнальные трубки 17 и 18 и рабочему виден сок, стекающий по этим трубкам при пенении в контрольный ящик. Чтобы предотвратить пенение, в аппарат иногда подают масло и, кроме того, по барботеру 19 в верхнюю часть аппарата подают пар, разбивающий пену.
Из контрольного ящика можно особой ложкой брать пробы отсатурированного уходящего сока. Если он недосатурирован, то щелочность высокая (более 0,10% СаО) и рН более 11. При этом осадок желатинозный и не отстаивается в пробе, взятой на ложку. Из достаточно отсатурированного сока плотный осадок на ложке образуется немедленно. Взятую пробу также фильтруют и тут же у аппарата определяют щелочность.
Для автоматизации процесса в контрольном ящике устанавливают рН-метр, показания которого управляют вентилем подачи сатурационного газа: при pH выше 11 подача усиливается.
Для быстрого контроля процесса вручную без титрования часто используют также полоски фильтровальной бумаги, пропитанные раствором фенолфталеина с примесью небольшого количества лимонной кислоты. Такая бумажка при смачивании соком, нормально отсатурированным, окрашивается в бледно-розовый цвет, а соком недосатурированным — в ярко-красный. При смачивании фильтровальной бумаги пересатурированным соком бумажка совсем не окрашивается.
Коэффициент использования сатурационного газа определяют анализируя при помощи прибора Орса газ, идущий на сатурацию, и отработанный газ, уходящий из сатуратора. Положим, что в поступающем газе оказалось с0 СО2, а в уходящем — с % СО2.
100 л поступающего газа содержит с0 литров СО2. Если утилизируется х % по объему имеющегося углекислого газа, то, следовательно, поглощено углекислого газа с0х/100 л; останется в отходящих газах (с0 - с0х/100) л; объем уходящего газа будет также уже не 100 л, а (100 - с0х/100) л.
Так как в отходящем газе имеется с % СО2, то легко составить уравнение
откуда
Например, если поступающий газ содержал 30,2%, а отходящий 10,8% СО2, то утилизировано
Периодическая I сатурация. Следует заметить, что иногда еще встречаются периодически действующие сатураторы I сатурации, хотя уже и очень редко.
Устройство сатураторов для периодической сатурации весьма просто. Они имеют обычно прямоугольное сечение. Дно немного наклонено к спускному отверстию; у дна расположено рядом два барботера для газа (в форме опрокинутых желобов с зубчатыми краями). Высота слоя сока над барботерами составляет 2,0—2,5 м, высота надсокового пространства — 4 м. Никаких перегородок внутри сатуратора нет.
Таких сатураторов для бесперебойной работы должно быть три: одни из них набирают соком, во втором сок сатурируют и из третьего уже удаляют отсатурированный сок.
Рабочий, открыв газовый вентиль у сатуратора, наполненного свежим соком, может 5—6 мин не обращать на него особого внимания (нужно лишь следить, чтобы не было перебросов пены). Затем он должен взять несколько проб сатурируемого сока, чтобы уловить момент окончания сатурации. Убедившись, что сок отсатурирован, рабочий закрывает газовый вентиль и открывает спускной.
Длительность периодической сатурации 7—10 мин, т. е. она не превышает длительности непрерывной сатурации.
Недостатком периодической I сатурации является ее громоздкость: требуются три сатуратора вместо одного, зато устройство их значительно проще. Преимуществом является также более надежная работа, так как каждая отсатурированная порция сока направляется на фильтрацию лишь после того, как сатуратчик возьмет пробу сока и убедится, что он нормально отсатурирован. Здесь невозможны случайные, временные колебания щелочности, какие бывают при непрерывной сатурации, где такие колебания могут быть прекращены лишь при наличии автоматического регулирования щелочности.
Утилизация СО2 из сатурационного газа при периодической сатурации несколько ниже, чем при непрерывной: пока щелочность раствора держится на высоком уровне (около 0,15% СаО), т. е. в течение большей части времени сатурации, коэффициент утилизации СО2 бывает 65—70%; в конце сатурации использование газа снижается до 50—55%. Во всяком случае при хорошем барботере и при периодическом ведении I сатурации обычно недостатка в СО2 не наблюдается.
При периодической сатурации нет противотока газа и сатурируемого сока. Здесь в самом начале процесса сатурации газ с высокой концентрацией СО2 действует на сок с высокой концентрацией извести. Это приводит к появлению большого числа новых центров кристаллизации СаСО3 и к получению очень мелких частиц осадка. В аппаратах непрерывной сатурации осуществлен противоток, поэтому частицы осадка гораздо крупнее. Конечно, благодаря высокой дисперсности осадка периодическая сатурация осуществляет лучшую адсорбцию и дает лучшие по качеству соки. Зато скорость фильтрации и скорость отстаивания оказываются значительно меньше, что не позволяет применять ни отстойники, ни вакуум-фильтры, т. е. автоматизированные методы фильтрации.
Кроме того, автоматизировать процесс сатурации легко лишь при непрерывном ведении его. Это и заставляет отдавать предпочтение именно непрерывной сатурации, которая все более распространяется, причем первая страна, где решительно перешли на непрерывную сатурацию, был Советский Союз (1925—1930 гг.); здесь же и впервые появилась непрерывная сатурация, предложенная инж. Овсянниковым.
Сатурационный газ (содержащий 30% СО2) поступает по трубе 9 в кольцевую трубу 10 и из нее по четырем отросткам 11 во внутреннюю часть аппарата по касательной (это приводит сок в аппарате во вращательное движение и перемешивает его). Пузыри газа, конечно, затем движутся кверху в противотоке с движением сока книзу. Однако, чтобы газ не ушел слишком быстро, чтобы СО2 успел достаточно поглотиться соком, устроены три перегородки — решетки 12, 13, 14 — с круглыми отверстиями (в нижней — по 100 мм, в верхних двух — по 120 мм). Эти отверстия расположены не одно против другого, а в шахматном порядке, чтобы пузыри газа 3 раза наталкивались на стенки решеток, что повышает степень поглощения СО2 (около 70%).
Из отработавшего газа, уходящего вверх, увлекаемые брызги сока улавливаются отражательным зонтом 15 и ловушкой 16.
Уровень спокойного сока, показанный на рис. 94, на самом деле будет выше, так как сок пронизан пузырями газа, что увеличивает объем примерно в 1,5 раза. Сок при сатурации пенится. Для определения уровня пены устроены две сигнальные трубки 17 и 18 и рабочему виден сок, стекающий по этим трубкам при пенении в контрольный ящик. Чтобы предотвратить пенение, в аппарат иногда подают масло и, кроме того, по барботеру 19 в верхнюю часть аппарата подают пар, разбивающий пену.
Из контрольного ящика можно особой ложкой брать пробы отсатурированного уходящего сока. Если он недосатурирован, то щелочность высокая (более 0,10% СаО) и рН более 11. При этом осадок желатинозный и не отстаивается в пробе, взятой на ложку. Из достаточно отсатурированного сока плотный осадок на ложке образуется немедленно. Взятую пробу также фильтруют и тут же у аппарата определяют щелочность.
Для автоматизации процесса в контрольном ящике устанавливают рН-метр, показания которого управляют вентилем подачи сатурационного газа: при pH выше 11 подача усиливается.
Для быстрого контроля процесса вручную без титрования часто используют также полоски фильтровальной бумаги, пропитанные раствором фенолфталеина с примесью небольшого количества лимонной кислоты. Такая бумажка при смачивании соком, нормально отсатурированным, окрашивается в бледно-розовый цвет, а соком недосатурированным — в ярко-красный. При смачивании фильтровальной бумаги пересатурированным соком бумажка совсем не окрашивается.
Коэффициент использования сатурационного газа определяют анализируя при помощи прибора Орса газ, идущий на сатурацию, и отработанный газ, уходящий из сатуратора. Положим, что в поступающем газе оказалось с0 СО2, а в уходящем — с % СО2.
100 л поступающего газа содержит с0 литров СО2. Если утилизируется х % по объему имеющегося углекислого газа, то, следовательно, поглощено углекислого газа с0х/100 л; останется в отходящих газах (с0 - с0х/100) л; объем уходящего газа будет также уже не 100 л, а (100 - с0х/100) л.
Так как в отходящем газе имеется с % СО2, то легко составить уравнение
откуда
Например, если поступающий газ содержал 30,2%, а отходящий 10,8% СО2, то утилизировано
Периодическая I сатурация. Следует заметить, что иногда еще встречаются периодически действующие сатураторы I сатурации, хотя уже и очень редко.
Устройство сатураторов для периодической сатурации весьма просто. Они имеют обычно прямоугольное сечение. Дно немного наклонено к спускному отверстию; у дна расположено рядом два барботера для газа (в форме опрокинутых желобов с зубчатыми краями). Высота слоя сока над барботерами составляет 2,0—2,5 м, высота надсокового пространства — 4 м. Никаких перегородок внутри сатуратора нет.
Таких сатураторов для бесперебойной работы должно быть три: одни из них набирают соком, во втором сок сатурируют и из третьего уже удаляют отсатурированный сок.
Рабочий, открыв газовый вентиль у сатуратора, наполненного свежим соком, может 5—6 мин не обращать на него особого внимания (нужно лишь следить, чтобы не было перебросов пены). Затем он должен взять несколько проб сатурируемого сока, чтобы уловить момент окончания сатурации. Убедившись, что сок отсатурирован, рабочий закрывает газовый вентиль и открывает спускной.
Длительность периодической сатурации 7—10 мин, т. е. она не превышает длительности непрерывной сатурации.
Недостатком периодической I сатурации является ее громоздкость: требуются три сатуратора вместо одного, зато устройство их значительно проще. Преимуществом является также более надежная работа, так как каждая отсатурированная порция сока направляется на фильтрацию лишь после того, как сатуратчик возьмет пробу сока и убедится, что он нормально отсатурирован. Здесь невозможны случайные, временные колебания щелочности, какие бывают при непрерывной сатурации, где такие колебания могут быть прекращены лишь при наличии автоматического регулирования щелочности.
Утилизация СО2 из сатурационного газа при периодической сатурации несколько ниже, чем при непрерывной: пока щелочность раствора держится на высоком уровне (около 0,15% СаО), т. е. в течение большей части времени сатурации, коэффициент утилизации СО2 бывает 65—70%; в конце сатурации использование газа снижается до 50—55%. Во всяком случае при хорошем барботере и при периодическом ведении I сатурации обычно недостатка в СО2 не наблюдается.
При периодической сатурации нет противотока газа и сатурируемого сока. Здесь в самом начале процесса сатурации газ с высокой концентрацией СО2 действует на сок с высокой концентрацией извести. Это приводит к появлению большого числа новых центров кристаллизации СаСО3 и к получению очень мелких частиц осадка. В аппаратах непрерывной сатурации осуществлен противоток, поэтому частицы осадка гораздо крупнее. Конечно, благодаря высокой дисперсности осадка периодическая сатурация осуществляет лучшую адсорбцию и дает лучшие по качеству соки. Зато скорость фильтрации и скорость отстаивания оказываются значительно меньше, что не позволяет применять ни отстойники, ни вакуум-фильтры, т. е. автоматизированные методы фильтрации.
Кроме того, автоматизировать процесс сатурации легко лишь при непрерывном ведении его. Это и заставляет отдавать предпочтение именно непрерывной сатурации, которая все более распространяется, причем первая страна, где решительно перешли на непрерывную сатурацию, был Советский Союз (1925—1930 гг.); здесь же и впервые появилась непрерывная сатурация, предложенная инж. Овсянниковым.