Автоматизации процесса приготовления диффузионного сока свеклосахарного производства

Отсатурированный сок  нагревается до 85-90 градусов и подается в напорный сборник - смеситель 5, куда при необходимости добавляется  раствор коагулянта. Из этого сборника сок идет в отстойник 6 (или в фильтры - сгустители) и разделяется на осветленную фракцию (в количестве 75-85%) и сгущенную суспензию (в количестве 15-25%).

Сгущенная суспензия сока 1-й сатурации  направляется в сборник, а затем  в вакуум - фильтр 8. Осадок на фильтре промывается горячим конденсатом и выводится в отходы, а отфильтрованный сок и концентрированные промывные воды отводятся через вакуум - сборник 7, смешиваются с осветленной фракцией сока из отстойника 6 и подаются на контрольные фильтры 9. Разбавленные промывные воды с вакуум — фильтров идут на приготовление известкового молока.

После фильтров 9, фильтрат нагревается до 90-95 градусов и направляется на 2-ю сатурацию, а фильтрационный осадок смывается фильтрованным соком 1-й сатурации и возвращается в сборник сгущенной суспензии перед вакуум-фильтрами 8.   

2-я сатурация проводится  в аппарате 10. Для увеличения адсорбционной поверхности в сок перед 2-й сатурацией добавляют известковое молоко в количестве, эквивалентном 0,25% СаО (к массе свеклы).

Сок 2-й сатурации с рН 9,2-9,3 (щелочность 0,015-0,020% СаО) пропускают через фильтры 11, обрабатывают диоксидом серы в сульфитаторе 12 до рН 8,5-9,0 (щелочность 0,005-0,01% СаО) и направляют в выпарную установку на сгущение. Фильтрационный осадок из фильтра 11 смывается фильтрованным соком 2-й сатурации и возвращается в сборник суспензии перед вакуум-фильтрами 8.

Часть отфильтрованного сока 2-й сатурации (около 4,5% к массе  свеклы) расходуется на приготовление  сиропа из желтого сахара. Такой  сироп называется клеровкой. Схема очистки диффузионного сока с горячей оптимальной преддефекацией, дает хорошие результаты при переработке спелой, здоровой свеклы, с низким содержанием зеленой массы и других примесей. Когда на завод поступает неспелая, подгнившая или подмороженная свекла с высоким содержанием примесей, очистка диффузионного сока по этой схеме малоэффективна.

Для переработки свеклы различного качества во ВНИИСПе разработана универсальная схема очистки диффузионного сока, обобщая опыт работы отечественных и зарубежных сахарных заводов.

Эта схема внедрена на некоторых предприятиях. В схеме  предусмотрена возможность очистки  диффузионного сока по пяти вариантам.

Первый вариант - очистка диффузионного  сока по схеме с горячей оптимальной преддефекацией и одноступенчатой 1-й сатурацией. По этому варианту преддефекация проводится в течение 4 минут в преддефекаторе 4 дефекованным соком с возвратом не фильтрованного сока 1-й сатурации. Продолжительность основной дефекации в аппарате 5 составляет 5-20 минут. Затем сок сатурируется в аппарате 6 и насосом 9 через подогреватель 7 подается в отстойник 8.

Используя цифровое обозначение  аппаратов на схеме, приведенной в приложении 1, последовательность операций по очистке диффузионного сока (д.с.) по первому варианту можно представить как: Д.с.-1-4-5-6-9-7-8.

Второй вариант —  очистка сока по схеме с двухступенчатой 1-й сатурацией в сатураторах А(6) и Б(3). Последовательность технологических операций можно представить как: Д.с-1-4-5-6-3-9-7-8.

После предварительной  и основной дефекаций сок сатурируется в сатураторе А до рН 9,0-9,5 и поступает в сатуратор Б самотеком (показано пунктиром), где в него добавляется известковое молоко, и сатурация продолжается до оптимального значения рН (10,8-11,5). На предварительную дефекацию можно возвращать не до сатурированный сок из сатуратора А или нормально отсатуритованный сок из сатуратора Б. Третий вариант очистки сока по схеме Дорра с использованием горячей предварительной дефекосатурации без основной дефекации: Д.с-1-2-3-9-7-8.

По этому варианту в работе находится один сатуратор с внешним циркуляционным контуром. Нагретый в подогревателях 1 диффузионный сок, минуя остальные аппараты, поступает в сборник - смеситель 2, где смешивается с 5-7-кратным количеством сока, отбираемого из дефекосатуратора 3 насосом 12. Перед дефекосатуратором в сок добавляется известковое молоко, и дефекосатурация проводится до рН~11,0. Из дефекосатуратора сок через подогреватель 7 поступает в отстойник 8.

Очищенный по этому варианту сок хорошо фильтруется и быстро отстаивается, поэтому схема Дорра часто применяется при переработке свеклы низкого качества, когда очистка сока по первому и второму вариантам не может обеспечить нормальной работы фильтрационного оборудования или когда на завод поступает свекла высокого качества с низким содержанием редуцирующих веществ и растворимого азота и ее надо быстро переработать.

Из-за отсутствия дефекации  сок, очищаемый по схеме Дорра, не обладает термоустойчивостью и имеет  высокую цветность.

Четвертый вариант - очистка  сока с горячей предварительной дефекосатурацией и основной дефекацией без возврата сока 1-й сатурации на преддефекацию: Д.с-1-2-3-11-4-5-6-9-7-8.

Схема представляет собой  комбинацию предварительной дефекосатурации сока при рН 9,0-9,5 и обычной очистки, состоящей из дефекации и сатурации. По этому варианту нагретый диффузионный сок смешивается в сборнике - смесителе 2 с 5-7-кратным количеством рециркулируемого сока, перед дефекосатуратором 3, в него добавляется известковое молоко и сок сатурируется до рН 9,0-9,5. Затем сок насосом 11 подается в преддефекатор 4, и далее процесс идет по первому варианту.

5-7-кратная рециркуляция  сока, осуществляемая с помощью  насоса 12,  обеспечивает стабилизацию  частиц осадка и предотвращает  пенообразование. Дефекосатурация при низком рН является эффективным средством повышения фильтрационной способности сока 1-й сатурации.

Таким образом, при работе по четвертому варианту дефекосатуратор 3, выполняет роль преддефекатора, а преддефекатор 4 становится дефекатором. Следовательно, основная дефекация будет более длительной, так как осуществляется она последовательно в двух аппаратах. За счет увеличения продолжительности основной дефекации и исключения возврата сока 1-й сатурации на преддефекацию полнее протекают реакции разложения редуцирующих веществ и амидов, что обеспечивает нормальную термоустойчивость и цветность сока.

Таким образом, технологические  показатели сока 1-й сатурации, полученного по варианту с горячей преддефекосатурацией, значительно лучше, чем сока, очищенного по первому варианту без преддефекосатурации.

Пятый вариант - очистка  по способу ВНИИСПа с холодной преддефекосатурацией и комбинированной холодно - горячей дефекацией: Д.с.-2-3-11-4-10-1-5-6-9-7-8.

По этому варианту холодный диффузионный сок смешивается  в сборнике-смесителе 2 с рециркулируемым  соком. Перед входом в дефекосатуратор 3 к нему добавляется известковое молоко и сок сатурируется до оптимального значения рН (10,8-11,5). Затем сок в течение 5-10 минут подвергается холодной дефекации в аппарате 4, куда добавляется остальное количество известкового молока, предназначенного для очистки. При этом в соке растворяется в 2-3 раза больше оксида кальция (СаО), чем при горячей дефекации. Из дефекатора 4 сок насосом 10 подается через подогреватели 1 в дефекатор 5, где выдерживается 10-15 минут при температуре 85-90 градусов. При нагревании сока почти вся растворенная известь остается в пересыщенном растворе, обеспечивая более глубокие процессы разложения несахаров. Далее следует 1-я сатурация до оптимального рН.

В результате комбинированной дефекации, способствующей большей растворимости  извести, происходит максимально возможное разложение редуцирующих веществ и амидов, сок обладает большей термоустойчивостью и меньшей цветностью, а холодная преддефекосатурация обеспечивает хорошее отделение фильтрационного осадка.

Для осуществления процесса преддефекосатурации в обычном сатураторе убирают горизонтальные решетки, которые способствуют образованию в верхнем слое сока зоны с повышенной щелочностью, а сатурационный газ распределяется по сечению аппарата через барботер. Обязательным условием внедрения преддефекосатурации является автоматизация процесса.

С 1978 года в производство внедряется аппаратурно-технологическая схема очистки диффузионного сока с холодной прогрессивной преддефекацией (постепенное увеличение рН сока) и комбинированной холодно - горячей основной дефекацией. Преимущества этой схемы перед схемой очистки диффузионного сока с горячей оптимальной преддефекацией состоят в том, что холодная или теплая преддефекация дает возможность избежать местного перещелачивания сока, осаждать больше высокомолекулярных веществ и веществ в коллоидном состоянии и получать плотный коагулянт. При использовании этой схемы в несколько раз сокращается рециркуляция больших масс сока, что положительно влияет на его термоустойчивость и качество.

 В процессе холодной или теплой предварительной и основной дефекаций в соке растворяется в 3-4 раза больше извести, чем при горячей. А когда сок нагревается перед второй ступенью основной дефекации, то почти вся растворенная известь остается в пересыщенном растворе, что обеспечивает прохождение более глубоких процессов осаждения несахаров.

Многократная рециркуляция сока 1-й  сатурации по внешнему контуру и  дополнительное введение извести (перед  первой сатурацией) улучшают его фильтрацию и ускоряют осаждение солей и  взвесей, а пятиминутная дефекация сока перед второй сатурацией дает возможность разложить не сахара, оставшиеся после первой и второй ступени основной дефекации, и удалить их с осадком сока второй сатурации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 Структурная схема АСУТП

 

1) Верхний уровень управления предприятием (административно-хозяйственный) решает стратегические задачи, обеспечивает управление ресурсами в масштабе предприятия в целом, включая часть функций поддержки производства (долгосрочное планирование и стратегическое управление в годовом, квартальном, месячном масштабе).

2) Интеграционный уровень управления (производственный) решает задачи оперативного управления процессом производства, а соответствующая автоматизированная система обеспечивает эффективное использование ресурсов (сырье, энергоносители, производственные средства, персонал) и оптимальное исполнение плановых заданий (сменное, суточное, декадное, месячное) на уровне цеха, участка, станка.

3) Нижний уровень решает классические задачи управления технологическими процессами.

Интеграция АСУП с  системами реального времени  АСУ ТП обеспечивает оперативность и достоверность информации, на основе которой принимаются управленческие решения на всех уровнях управленческой вертикали.

Рисунок 2.1 Структурная схема АСУТП

 

На заводе «Ржевский  сахарник» применяется технологическая схема очистки диффузионного сока с холодной прогрессивной преддефекацией и комбинированной холодно - горячей основной дефекацией. Указанная схема приведена в приложении 2. Сок, получаемый в свеклоперерабатывающем отделении на диффузионных установках с предварительным удалением мезги на мезголовушках, поступает в сборник диффузионного сока 1, откуда насосом без подогрева через расходомер и успокоитель (пеноотделитель) направляется в первую секцию горизонтального преддефекатора прогрессивного действия 4. Который представляет собой корыто 1, разделенное перегородками 2 и 4 на шесть секций.

В нижней части аппарата вращается мешалка с лопастями 3.

 Нижняя перегородка 4 неподвижная и не доходит до дна на 300 мм, верхняя  
перегородка 2 подвижная и при повороте на определенный угол вокруг  
вертикальной оси образует щель между секциями.Верхняя кромка  
перегородки 2 выступает над переливом отводной коробки на 150-200 мм, что обеспечивает разделение аппарата на секции и одновременно способствует удалению пены.

 На преддефекации  коагулируются высокомолекулярные  соединения, а также осаждаются  труднорастворимые соли кальция.  В последнюю секцию преддефекатора  вводится известковое молоко в количестве, обеспечивающем выход сока из него с рН 10,8-11,5. На участке предварительной дефекации, где рН сока достигает 8,5-9,5, вводится 20-30% сока 1-й сатурации. Количество вводимого сока возврата зависит от содержания макромолекул и веществ в коллоидном состоянии в диффузионном соке.

Преддефекованный сок немного нагревается небольшим количеством возвращенной сгущенной суспензии и известковым молоком. Если температура этого сока ниже 50 градусов, то преддефекация называется холодной, если лежит в интервале 50-60 градусов, то теплой. Длительность холодной преддефекации 20-30 минут, теплой - 15 минут.

Из преддефекатора сок  без подогрева поступает на первую ступень основной дефекации в аппарат 6, где смешивается с известковым молоком (1,0-1,8% СаО к массе свеклы). Оптимальная длительность холодной дефекации 30 минут, теплой 15 минут. После этого сок нагревается в подогревателе 9 до 85-90 градусов и подается в дефекатор 10 на вторую ступень основной дефекации длительностью 10 минут. В переливную коробку дефекатора добавляется известковое молоко (0,5-0,7% СаО к массе свеклы), предназначенное для повышения фильтрационных свойств осадка сока 1-й сатурации. Из дефекатора 10 сок поступает в аппарат 11 1-й сатурации, где сатурируется в течение 10 мин, самотеком выливается в сборник 12 и подается в напорный сборник 17, расположенный перед листовыми фильтрами 18.

Сок 1-й сатурации фильтруется  при рабочем давлении около 0,07 МПа, то есть уровень сока в сборнике 17 на 6,5-7,0 м выше уровня слива фильтрата из фильтра 18. При частичном опорожнении фильтра 18 сок сливается в сборник 16 и возвращается в напорный сборник 17. Сгущенная суспензия из фильтров 18 подается в вакуум - фильтры 20. Фильтрат и концентрированные промывные воды отводятся из вакуум - фильтров через вакуум - сборник, разбавленные используются на приготовление известкового молока. Фильтрационный осадок идет в отходы.

Фильтрованный сок 1-й  сатурации, нагретый до 90-95 градусов, подается насосом в дефекатор 25 на дефекацию перед второй сатурацией. В дефекатор вводится известковое молоко (0,2-0,5% СаО к массе свеклы). Длительность дефекации 5 минут.