На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
» » Пути создания высокоэффективных диффузионных аппаратов

Пути создания высокоэффективных диффузионных аппаратов

При анализе процесса экстрагирования было показано, что в подавляющем большинстве используемых в промышленности экстракторов массо- и теплообмен протекают неудовлетворительно.
В двухшнековых наклонных и колонных аппаратах также неудовлетворительна гидродинамическая обстановка процесса, которая взаимосвязана с массо- и теплообменом: из-за несовершенства транспортных органов в этих аппаратах наблюдается сильное продольное перемешивание фаз, приводящее к уменьшению движущей силы процесса (выравниванию концентраций фаз по длине аппарата), увеличению времени пребывания твердых частиц в аппарате и, следовательно, к возрастанию потерь целевого компонента.
Недостатки технологического характера присущи и ошпаривателям типов О и ОС, которые не обеспечивают условий для оптимального протекания экстрагирования сахарозы из стружки.
Причиной создания аппаратов, имеющих большую, чем у диффузионных батарей, производительность, но гораздо худшие показатели работы, явилось механическое увеличение геометрических размеров аппаратов без обоснований процессного характера, т. е. без необходимого проектного расчета тепло- и массообмена в них.
Теория процессов и аппаратов химической и пищевой технологии и практика перехода к аппаратам большой единичной мощности в химической и нефтехимической промышленности убедительно показали, что при переходе от аппарата меньшей производительности к такому же типу аппарата большей производительности недопустимо лишь увеличивать пропорционально геометрические размеры аппаратов. Только на основе обстоятельных аналитических и экспериментальных исследований, основанных на физическом и математическом моделировании, могут быть созданы аппараты большей производительности при сохранении или даже повышении эффективности процесса.
Интенсификация процессов, протекающих в экстракторах для извлечения целевых компонентов из нативного сырья, требует принципиального изменения условий теплообмена и гидродинамики в этих аппаратах, вследствие чего должны улучшиться все массообменные характеристики аппарата.
Таблица 1


Как только удалось на основе современных математических моделей проанализировать и рассчитать процесс массообмена в колонной диффузионной установке с ошпаривателем, стало возможным количественно оценить, насколько повысится эффективность диффузионной установки, если процесс тепло- и массообмена при ошпаривании проводить в условиях строгого противотока. Расчет показал, что откачка должна снизиться на 10—15%, потери — на 25—30%.
Спроектированный и созданный на основе этих расчетов противоточный ошпариватель КТИПП-БМЗ при испытаниях на Узинском сахарном заводе полностью подтвердил сделанные прогнозы (табл. 1).    
Результаты эксплуатации и испытания ошпаривателя КТИПП-БМЗ послужили основой для разработки и создания образца противоточного ошпаривателя А2-Г10Б-30 производительностью 3 тыс. т в сутки для колонного диффузионного аппарата КДА-30/66. Принципиальным отличием этого ошпаривателя от традиционных является то, что он позволяет не только эффективно и быстро денатурировать свекловичную ткань, но и осуществлять извлечение из стружки сахара, т. е. это не только теплообменный, но и массообменный аппарат. Такой принципиально новый подход к функциям ошпаривателя обусловливает его конструктивные особенности, состоящие в устройстве транспортной системы и в размерах поперечного сечения аппарата.
Транспортная система включает наклонную перегородку, обеспечивающую отделение сока от стружки при поступлении стружки в мешалку ошпаривателя.
Рис. 1. Противоточный ошпариватель А2-ГТОБ-30
Рис. 1. Противоточный ошпариватель А2-ГТОБ-30


Создание оптимальных гидродинамических условий для тепло- и массообмена делает возможным омывание жидкостью всей поверхности свекловичной стружки. Это достигается лишь при достаточно большой площади поперечного сечения аппарата, соответствующей номинальной производительности, так как в противном случае прессование стружки приводит к значительному уменьшению свободной поверхности массоотдачи и снижает интенсивность экстрагирования, что имеет место в традиционных типах ошпаривателей, поперечное сечение потока стружки в которых значительно меньше, чем в основном экстракторе — колонне.
Опытный образец противоточного ошпаривателя А2-Г10Б-30 (рис. 1) изготовлен Болоховским машиностроительным заводом и успешно испытан в 1980 и 1983 гг. на Саливонковском сахарном заводе. Сравнительные испытания этого ошпаривателя и ошпаривателя ОС-М с колонным диффузионным аппаратом КДА-30/66 показали следующие результаты:
                                                              А2-ПОБ-30             ОС-25/30М
Производительность, т/сут                           3130                    2544
Откачка диффузионного сока, %                  120                    130
Сахаристость (дигестия) стружки, %             16,6                    16,74
Длина стружки в 100 г, м                              7,14                    7,57
Содержание брака и мезги, %                      5,85                    5,26
Содержание в диффузионном соке, %
сухих веществ                                              15,78                    14,48
сахара                                                          13,57                    12,34
Доброкачественность диффузионного сока, %    85,93                85,23
Неучтенные потери на диффузионной установке, % к мас-    0,105        0,250
се свеклы
Потери сахара в жоме (при отжиме до СВ= 16,6% и    0,185            0,424
выходе жома 32,5%), % к массе свеклы
Время пребывания свекловичной стружки в ошпаривателе, мин 23        12
Температура, °С
сокостружечной смеси, подаваемой в колонну             69,8                63,8
сока, отбираемого из ошпаривателя на производство    34,7            46,3
сока, подаваемого в ошпариватель после подогрева-    76,8            69
телей
Масса ошпаривателя, кг                                              97000         42610
Мощность электродвигателей, кВт                               11,2                        7,0
Занимаемая площадь, м2                                           95,7                        53,1
Обращает на себя особое внимание увеличение производительности колонного аппарата более чем на 20%, снижение откачки на 10%, что означает существенное уменьшение расхода топлива, и, главное, снижение учтенных и неучтенных потерь сахара на 0,384 % по массе свеклы, составляющее основной вклад в увеличение эффективности процесса экстрагирования, во многом определяющего эффективность свеклосахарного производства в целом.
Ранее было показано, что особенно плохими условиями тепло- и массообмена характеризуются двухшнековые наклонные аппараты, вследствие чего в них имеют место значительные учтенные и неучтенные потери сахарозы, а получаемый диффузионный сок низкого качества создает предпосылки для снижения выхода сахара на последующих стадиях производства.
Рис. 2. Секционный диффузный аппарат:
Рис. 2. Секционный диффузный аппарат:
1- ошпаривающая секция; 2 – основная секция; 3- лобовые сита


В то же время двухшнековые диффузионные аппараты обладают значительными механическими достоинствами: простотой изготовления, надежностью и удобством эксплуатации и ремонта.
Секционирование, которое позволяет коренным образом улучшить тепломадсообменные характеристики диффузионного аппарата, дает возможность не просто усовершенствовать данный тип аппарата, но благодаря удачному сочетанию механических, тепло- обменных и технологических достоинств создать самый эффективный тип современного экстрактора свеклосахарного производства большой единичной мощности.
Противоточный ошпариватель А2-Г10Б-30 может служить головной частью секционного аппарата. Первая, ошпаривающая часть секционного аппарата по своей конструкции принципиально не отличается от противоточного ошпаривателя (рис. 2). На наклонной перегородке ошпаренная свекловичная стружка отделяется от сока и попадает во вторую, несколько укороченную часть обычного двухшнекового аппарата с лобовым ситом в нижней его части и соковой камерой. Из этой соковой камеры диффузионный сок направляется через теплообменник, в котором нагревается до температуры, требуемой для ошпаривания стружки, в ошпаривающую часть установки. При этом нагретый сок попадает в зону, примыкающую к наклонной перегородке, расположенную несколько ниже оси шнеков. Далее сок движется в противоток стружке к лобовому ситу ошпаривателя, что позволяет поддерживать любой заданный режим тепловой обработки свекловичной стружки.
В то же время секционирование обеспечивает снижение степени продольного перемешивания фаз в процессе экстрагирования и тем самым способствует еще большему увеличению эффективности процесса экстрагирования.
    • Воздушно-водяной кондиционер ЗКУ-60
      Воздушно-водяной кондиционер ЗКУ-60
      11-12-2017
      Воздушно-водяной кондиционер (рис. 1) состоит из приемного механизма 1, верхних нагревательных отделений 2, 3, сушильного отделения 4, нижнего нагревательного отделения
  • Похожие материалы