Осадки на выпарке
25-04-2017, 17:33
Выпадите осадков на выпарке, ведущее к покрытию ими поверхностей нагрева выпарки, является следствием нескольких причин: 1) при сгущении сока на выпарке в нем уже не может удерживается в растворе прежнее количество некоторых слабо растворимых органических и неорганических солей кальция:
2) растворимость многих солей кальция (например, CaSО4, CaSО3) в более концентрированных растворах сахара оказывается гораздо меньшей; 3) на выпарке продолжаются реакции разложения глиоксиловой кислоты, оксаминовой кислоты и аллантоина с образованием осадка щавелевокальциевой соли;
4) при пересатурировании на II сатурации происходит на выпарке разложение бикарбоната кальция с выпадением углекальциевой соли
Это последнее происходит обычно уже в первых корпусах выпарки.
Наличие большого количества накипи в I корпусе, причем накипи, состоящей из СаСО3, указывает на небрежную работу на II сатурации.
Состав осадков, образующихся на выпарке, колеблется. В накипи I корпуса иногда преобладает СаСО3 вследствие указанной уже неправильной работы на II сатурации. Иногда при сульфитации перед выпаркой в накипи I корпуса оказывается много CaSО3, что указывает на небрежно проведенную II сатурацию (углекислую) перед сульфитацией (щелочность II сатурации была значительно выше оптимальной). Если применяемый на заводе известняк содержит много магния, то в накипи I корпуса может содержаться много MgO; при этом в накипи оказывается очень много и органических веществ, являющихся, вероятно, продуктами карамелизации сахара из сахарного раствора, пропитывающего весьма объемистый и рыхлый осадок MgO. В главе о I сатурации уже было указано, что для борьбы с весьма быстрым появлением магниевых осадков на выпарке нужно повышать щелочность сока I сатурации (не ниже 0,09% СаО).
По направлению к последним корпусам выпарки в накипи обычно все более нарастает содержание щавелевокальциевой соли и оно иногда делается преобладающим. Количество соли зависит от большего или меньшего содержания в свекле глиоксиловой и оксаминовой кислот.
Кроме того, в накипи последних корпусов содержится увеличенное количество органических веществ, главным образом слаборастворимых кальциевых солей различных органических кислот (лимонной, винной и т. п.). Для снижения количества осадков этого типа, как было показано ранее, также нужно повышать щелочность сока I сатурации. Такое повышение щелочности (до 0,09—0,10% СаО) позволило ряду заводов, даже пользующихся доломитовым известняком с большим содержанием магния, работать до 100 дней и более без остановок на выварку выпарки.
Иногда накипь содержит значительные количества кремне-кислоты, происходящей от богатого силикатами известняка, который дает известковое молоко, содержащее кремневую кислоту в коллоидном растворе.
Для удаления осадков, затрудняющих теплопередачу, выпарку вываривают сначала с раствором соды, а затем с раствором соляной кислоты.
Раствор соды превращает плохо растворимые соли кальция в легкорастворимый в соляной кислоте осадок углекальциевой соли, например
Следующая после этого выварка с соляной кислотой удаляет и СаСО3:
Обычный старый метод выварки выпарки таков: сначала после окончания работы выпарки добавляют к воде, находящейся в выпарных корпусах, соду по расчету. С раствором соды вываривают (кипятят) выпарку в течение не менее 12 ч при температуре, несколько повышенной против обычной (т. е. при уменьшенном вакууме). Раствор соды не перепускают из корпуса в корпус, а взамен выпаренной воды добавляют в каждый корпус аммиачной воды.
Затем раствор соды спускают, промывают аппараты водой и вводят в аппараты слабый раствор соляной кислоты, с которым и вываривают выпарку не более 3 ч при пониженной температуре (максимальное разрежение, уменьшенная подача пара в I корпус). После этого раствор спускают и аппараты промывают водой.
Рекомендуются растворы соды и соляной кислоты следующей концентрации (в %).
Остановки завода для выварки выпарной станции на 1 1/2 — 2 суток (приблизительно через 50 дней работы) требуют крупных затрат. Поэтому сахарные заводы перешли к выварке выпарки на ходу. Для этого нужно лишь иметь при каждом корпусе выпарки обходные соковые коммуникации, а также насос и коммуникацию для подачи в каждый корпус растворов соды и соляной кислоты.
Желая произвести выварку какого-нибудь корпуса, сок из него перепускают в следующий корпус; посредством обходной коммуникации начинают подавать сок из предыдущего корпуса в последующий, выключая, таким образом, данный корпус. Его ополаскивают водой и затем заполняют раствором соды. Вывариваемый корпус выключен лишь из соковой схемы выпарки, по остается включенным в паровую схему. Таким образом, выпарка работает, но дает в период выварки лишь уменьшенную производительность и меньшую кратность использования пара. Меньшая производительность компенсируется частично всегда имеющимся запасом мощности последних корпусов выпарки.
Кипячение с раствором соды длится 3—4 ч, с раствором кислоты — 20—40 мин, т. е. кипячение более энергично, чем при обычной выварке выпарки; кроме того, и концентрации растворов выше: щелочной раствор содержит 6—12% соды, раствор соляной кислоты содержит 1,5—2,5% ее. Однако все же в период выварки выпарки на ходу получается обычно сироп низкой концентрации, так как вывариваемый корпус выключен из соковой схемы, что особенно чувствительно, когда имеют не пятикорпусную, а трех- или четырехкорпусную выпарку. Во избежание этого инж. Ю.Д. Кот предложил выключать вывариваемый корпус и из соковой и из паровой схемы выпарки, т. е. требуется еще и паровая обходная труба. При этом хотя и уменьшается поверхность нагрева выпарки, но зато возрастает разность температур каждого из корпусов, и поэтому количество выпариваемой воды мало изменяется. Из выключенного же корпуса в период выварки его пар выпускают в атмосферу, т. е. вываривание идет всегда при температуре 100° С.
Прежний метод медленной выварки выпарки применяют лишь при остановках всего завода.
Предупреждение появления накипи. Все же выварка выпарки, конечно, является серьезным накладным расходом. Поэтому принимают всевозможные меры к уменьшению образования накипи на выпарке.
Стремятся обеспечить наилучшее осаждение солей кальция на 1 сатурации, повышая щелочность сока на I сатурации, работая при оптимальной щелочности и нагревая сок перед II сатурацией. Прежде также устраивали кипятильники, чтобы заранее удалить могущий выпасть осадок.
Кипятильник по отношению ко II сатурации является лишь контрольным аппаратом: в нем разлагаются бикарбонаты, которые при правильной работе на II сатурации не должны бы вовсе образовываться. Таким образом, при высокой температуре на II сатурации и при тщательном контроле конечной щелочности ее (чтобы она никогда не была ниже оптимальной) бикарбонаты образовываться не будут и кипятильник делается ненужным аппаратом.
При автоматическом контроле II сатурации по pH по стеклянному электроду нет надобности и ведения II сатурации при высокой температуре. Оптимальное pH на II сатурации может все же несколько колебаться (pH 9,0—9,50). Оптимальное pH следует время от времени определять в лаборатории указанным выше методом (упрощенный метод определения оптимальной щелочности II сатурации).
Огромное значение имеет выдерживание высокой щелочности на I сатурации (0,08—0,10% СаО). Это позволяет почти полностью удалить из сока магний и спокойно работать на известковом молоке из доломитистого известняка (но при этом нельзя такую известь, содержащую магний, добавлять дополнительно на II сатурацию).
Высокая щелочность сока I сатурации позволяет также гораздо полнее осаждать все слаборастворимые соли кальция, которые являются главным источником образования осадков на выпарке. Прочие же анионы, не дающие слаборастворимых солей с кальцием, и сам по себе ион кальция (например, молочнокальциевая соль) никаких осадков на выпарке не вызывают.
Огромное значение имеет также длительность II сатурации, которая должна быть около 10 мин, и выстаивание сока с осадком при перемешивании после II сатурации 10—15 мин, так как на II сатурации образуются пересыщенные растворы и СаСО3 и Mg(OH)2. При таком выстаивании окончательно выпадают все эти соли. Если же II сатурацию проводят 5 мин и без отстаивания, то наблюдается часто даже выпадение осадков на стенках трубопроводов сока после II сатурации, выпадение осадков в ткани фильтров и в самом отфильтровываемом осадке, который таким образом спекается в трудноудаляемый монолит, и, наконец, возможно покрытие осадками поверхностей нагрева выпарки.
При соблюдении указанных предосторожностей обычно сахарные заводы могут работать более 100 суток без остановок на выпарку выпарки.
Нужно заметить, что иногда, при высокой жесткости воды, приходится периодически останавливать завод вследствие образования осадков не на выпарке, а на прочей аппаратуре и трубах.
2) растворимость многих солей кальция (например, CaSО4, CaSО3) в более концентрированных растворах сахара оказывается гораздо меньшей; 3) на выпарке продолжаются реакции разложения глиоксиловой кислоты, оксаминовой кислоты и аллантоина с образованием осадка щавелевокальциевой соли;
4) при пересатурировании на II сатурации происходит на выпарке разложение бикарбоната кальция с выпадением углекальциевой соли
Это последнее происходит обычно уже в первых корпусах выпарки.
Наличие большого количества накипи в I корпусе, причем накипи, состоящей из СаСО3, указывает на небрежную работу на II сатурации.
Состав осадков, образующихся на выпарке, колеблется. В накипи I корпуса иногда преобладает СаСО3 вследствие указанной уже неправильной работы на II сатурации. Иногда при сульфитации перед выпаркой в накипи I корпуса оказывается много CaSО3, что указывает на небрежно проведенную II сатурацию (углекислую) перед сульфитацией (щелочность II сатурации была значительно выше оптимальной). Если применяемый на заводе известняк содержит много магния, то в накипи I корпуса может содержаться много MgO; при этом в накипи оказывается очень много и органических веществ, являющихся, вероятно, продуктами карамелизации сахара из сахарного раствора, пропитывающего весьма объемистый и рыхлый осадок MgO. В главе о I сатурации уже было указано, что для борьбы с весьма быстрым появлением магниевых осадков на выпарке нужно повышать щелочность сока I сатурации (не ниже 0,09% СаО).
По направлению к последним корпусам выпарки в накипи обычно все более нарастает содержание щавелевокальциевой соли и оно иногда делается преобладающим. Количество соли зависит от большего или меньшего содержания в свекле глиоксиловой и оксаминовой кислот.
Кроме того, в накипи последних корпусов содержится увеличенное количество органических веществ, главным образом слаборастворимых кальциевых солей различных органических кислот (лимонной, винной и т. п.). Для снижения количества осадков этого типа, как было показано ранее, также нужно повышать щелочность сока I сатурации. Такое повышение щелочности (до 0,09—0,10% СаО) позволило ряду заводов, даже пользующихся доломитовым известняком с большим содержанием магния, работать до 100 дней и более без остановок на выварку выпарки.
Иногда накипь содержит значительные количества кремне-кислоты, происходящей от богатого силикатами известняка, который дает известковое молоко, содержащее кремневую кислоту в коллоидном растворе.
Для удаления осадков, затрудняющих теплопередачу, выпарку вываривают сначала с раствором соды, а затем с раствором соляной кислоты.
Раствор соды превращает плохо растворимые соли кальция в легкорастворимый в соляной кислоте осадок углекальциевой соли, например
Следующая после этого выварка с соляной кислотой удаляет и СаСО3:
Обычный старый метод выварки выпарки таков: сначала после окончания работы выпарки добавляют к воде, находящейся в выпарных корпусах, соду по расчету. С раствором соды вываривают (кипятят) выпарку в течение не менее 12 ч при температуре, несколько повышенной против обычной (т. е. при уменьшенном вакууме). Раствор соды не перепускают из корпуса в корпус, а взамен выпаренной воды добавляют в каждый корпус аммиачной воды.
Затем раствор соды спускают, промывают аппараты водой и вводят в аппараты слабый раствор соляной кислоты, с которым и вываривают выпарку не более 3 ч при пониженной температуре (максимальное разрежение, уменьшенная подача пара в I корпус). После этого раствор спускают и аппараты промывают водой.
Рекомендуются растворы соды и соляной кислоты следующей концентрации (в %).
Остановки завода для выварки выпарной станции на 1 1/2 — 2 суток (приблизительно через 50 дней работы) требуют крупных затрат. Поэтому сахарные заводы перешли к выварке выпарки на ходу. Для этого нужно лишь иметь при каждом корпусе выпарки обходные соковые коммуникации, а также насос и коммуникацию для подачи в каждый корпус растворов соды и соляной кислоты.
Желая произвести выварку какого-нибудь корпуса, сок из него перепускают в следующий корпус; посредством обходной коммуникации начинают подавать сок из предыдущего корпуса в последующий, выключая, таким образом, данный корпус. Его ополаскивают водой и затем заполняют раствором соды. Вывариваемый корпус выключен лишь из соковой схемы выпарки, по остается включенным в паровую схему. Таким образом, выпарка работает, но дает в период выварки лишь уменьшенную производительность и меньшую кратность использования пара. Меньшая производительность компенсируется частично всегда имеющимся запасом мощности последних корпусов выпарки.
Кипячение с раствором соды длится 3—4 ч, с раствором кислоты — 20—40 мин, т. е. кипячение более энергично, чем при обычной выварке выпарки; кроме того, и концентрации растворов выше: щелочной раствор содержит 6—12% соды, раствор соляной кислоты содержит 1,5—2,5% ее. Однако все же в период выварки выпарки на ходу получается обычно сироп низкой концентрации, так как вывариваемый корпус выключен из соковой схемы, что особенно чувствительно, когда имеют не пятикорпусную, а трех- или четырехкорпусную выпарку. Во избежание этого инж. Ю.Д. Кот предложил выключать вывариваемый корпус и из соковой и из паровой схемы выпарки, т. е. требуется еще и паровая обходная труба. При этом хотя и уменьшается поверхность нагрева выпарки, но зато возрастает разность температур каждого из корпусов, и поэтому количество выпариваемой воды мало изменяется. Из выключенного же корпуса в период выварки его пар выпускают в атмосферу, т. е. вываривание идет всегда при температуре 100° С.
Прежний метод медленной выварки выпарки применяют лишь при остановках всего завода.
Предупреждение появления накипи. Все же выварка выпарки, конечно, является серьезным накладным расходом. Поэтому принимают всевозможные меры к уменьшению образования накипи на выпарке.
Стремятся обеспечить наилучшее осаждение солей кальция на 1 сатурации, повышая щелочность сока на I сатурации, работая при оптимальной щелочности и нагревая сок перед II сатурацией. Прежде также устраивали кипятильники, чтобы заранее удалить могущий выпасть осадок.
Кипятильник по отношению ко II сатурации является лишь контрольным аппаратом: в нем разлагаются бикарбонаты, которые при правильной работе на II сатурации не должны бы вовсе образовываться. Таким образом, при высокой температуре на II сатурации и при тщательном контроле конечной щелочности ее (чтобы она никогда не была ниже оптимальной) бикарбонаты образовываться не будут и кипятильник делается ненужным аппаратом.
При автоматическом контроле II сатурации по pH по стеклянному электроду нет надобности и ведения II сатурации при высокой температуре. Оптимальное pH на II сатурации может все же несколько колебаться (pH 9,0—9,50). Оптимальное pH следует время от времени определять в лаборатории указанным выше методом (упрощенный метод определения оптимальной щелочности II сатурации).
Огромное значение имеет выдерживание высокой щелочности на I сатурации (0,08—0,10% СаО). Это позволяет почти полностью удалить из сока магний и спокойно работать на известковом молоке из доломитистого известняка (но при этом нельзя такую известь, содержащую магний, добавлять дополнительно на II сатурацию).
Высокая щелочность сока I сатурации позволяет также гораздо полнее осаждать все слаборастворимые соли кальция, которые являются главным источником образования осадков на выпарке. Прочие же анионы, не дающие слаборастворимых солей с кальцием, и сам по себе ион кальция (например, молочнокальциевая соль) никаких осадков на выпарке не вызывают.
Огромное значение имеет также длительность II сатурации, которая должна быть около 10 мин, и выстаивание сока с осадком при перемешивании после II сатурации 10—15 мин, так как на II сатурации образуются пересыщенные растворы и СаСО3 и Mg(OH)2. При таком выстаивании окончательно выпадают все эти соли. Если же II сатурацию проводят 5 мин и без отстаивания, то наблюдается часто даже выпадение осадков на стенках трубопроводов сока после II сатурации, выпадение осадков в ткани фильтров и в самом отфильтровываемом осадке, который таким образом спекается в трудноудаляемый монолит, и, наконец, возможно покрытие осадками поверхностей нагрева выпарки.
При соблюдении указанных предосторожностей обычно сахарные заводы могут работать более 100 суток без остановок на выпарку выпарки.
Нужно заметить, что иногда, при высокой жесткости воды, приходится периодически останавливать завод вследствие образования осадков не на выпарке, а на прочей аппаратуре и трубах.