способ очистки теплообменной поверхности аппаратов упарки сахарных соков

Формула изобретения

Способ очистки теплообменной поверхности аппаратов упарки сахарных соков преимущественно от плотных карамелевых отложений путем их растворения обработкой ингибированным водным раствором кислоты, отличающийся тем, что в качестве кислоты используют водный раствор азотной кислоты концентрацией 105 - 250 кг/м³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности и предназначено для использования в выпарных аппаратах сахарного производства.

Известны химические способы очистки с помощью растворов минеральных кислот, например серной или фосфорной кислот с комплексообразователями [1] серной кислоты с ингибитором и пенообразователем [2]

Известен (прототип) способ очистки поверхности теплообменников в сахарной промышленности от отложений, в котором очистку выпарных аппаратов проводят промывкой их ингибированными растворами 3-15% HCl при кипячении в течение 3-6 ч с подкачкой кислоты для сохранения ее уровня в аппарате, который падает по причине уноса воды (и HCl) в виде паров при кипячении [3]

Недостатками указанного способа являются низкая степень очистки от карамелевых отложений, которые образуют плотную и прочную структуру и имеют толщину от долей миллиметра до нескольких миллиметров; большой унос воды и кислоты в виде паров в газоотводящую систему установки;повышенные энергозатраты, так как процесс промывки проводят при кипячении в течение нескольких часов (3-6); наличие значительных объемов вредных для почв хлорсодержащих отходов промывки.

Изобретение направлено на получение нового технического результата, который заключается в повышении степени очистки внутренней поверхности теплообменных аппаратов от плотных карамелевых отложений, снижении энергозатрат и повышении охраны окружающей среды.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе очистки теплообменной поверхности аппаратов упарки сахарных соков, преимущественно от плотных карамелевых отложений, путем их растворения обработкой ингибированным водным раствором азотной кислоты концентрацией 105-250 кг/м³, промывку ведут при 2510^oC.

Пример 1. Образцы труб по 20 мм высотой вместе с карамелесодержащими отложениями на них толщиной 2 мм помещают в стеклянные стаканы и заливают растворами кислот. За состоянием раствора и отложений ведут визуальное наблюдение. Результаты приведены в табл.1. Исходное состояние раствора - прозрачная жидкость. Исходное состояние отложений плотные, твердые темно-коричневые слои.

Для промышленных испытаний была подготовлена технологическая схема (см. чертеж). На схеме показаны выпарной аппарат (АВ), имеющий внутри трубный пучок греющей камеры и смотровое окно 1 на уровне выше верхнего конца трубок 2, емкость-смеситель (мешалка) (Е_см) с уровнемерным стеклом 3 и насосом для перекачки кислоты (НК), емкости для ингибитора (Е_инг) 2 м³ и для концентрированной (62% -ной) азотной кислоты (Е_аз.к) 10 м³. Обвязка аппаратов обеспечивает возможность циркуляции по схеме выпарной аппарат

В этом случае емкость Е_см выполняет роль промежуточной емкости - это обеспечивает защиту насоса от забивания кусками примесей (возможна и циркуляция без промежуточной емкости). Имеется возможность обеспечить циркуляцию по схеме . Эта схема применяется при приготовлении порций ингибированных растворов азотной кислоты.

Пример 2. Емкость-смеситель (Е_см) имеет рабочий объем 5³. Очищаемый выпарной аппарат имеет рабочий объем 30 м³, а вместе с соединяющими трубопроводами 35 м³. Ингибированный раствор приготовляют в емкости-смесителе (Е_см) и перекачивают его в выпарной аппарат. Для этого требуется 35:5 7 объемов емкости-смесителя (Е_см). Приготовление ингибированного раствора кислоты осуществляется следующим образом.

В емкость (Е_см) заливают воду на 1/3 ее объема, добавляют из емкости-хранилища (Е_инг) 50 кг ингибитора С5У. Содержимое емкости-смесителя перемешивают путем циркуляции по схеме: емкость-смеситель При перемешивании в емкость-смеситель (Е_см) добавляют (62%-ную) азотную кислоту в количестве 846 кг, после чего доливают воду до полного рабочего объема емкости (Е_см 5 м³). После пятикратного циркулирования содержимое емкости-смесителя перекачивают в выпарной аппарат. После заполнения аппарата и трубопроводов переключают циркуляцию на схему: выпарной аппарат (ВА) (BA) емкость (E_см) насос (HK)_ выпарной аппарат и осуществляют циркуляцию в течение 6 ч без подогрева.

После этого кислоту из промытого аппарата сливают или перекачивают в следующий загрязненный аппарат. В зазорах, щелях, застойных зонах внутри аппарата остаются застрявшие, малодоступные для кислоты отложения, набухшие в процессе кислотной обработки. Эти отложения, напитавшиеся кислотой, могут оказать коррозионное разрушающее воздействие на поверхности металла. Поэтому аппарат необходимо промыть щелочным раствором 0,4-0,1 М NaOH. При этом происходит нейтрализация остатков кислоты с разрушением застрявших осадков и их вымыванием. Поверхность металла пассивируется и готова к новому циклу работы. Промывку щелочью осуществляют путем циркуляции в течение 2 ч.

Пример 3. Аналогичным образом проведена обработка с циркуляцией раствора кислоты в течение 3 ч.

Пример 4. В промежуточную емкость Е_см заливают воду на 1/3 ее объема, включив циркуляцию добавляют 50 кг ингибитора, 2016 кг 62%-ной кислоты, доливают до полного объема водой. Полученный в Е_см раствор, содержащий 250 г/л HNO₃, закачивают в аппарат АВ. Повторяя описанные операции, заполняют этим раствором всю систему и циркулируют раствор в этой схеме в течение 3-6 ч с последующей промывкой раствором щелочи 0,04-0,1 М NaOH.

Данные по испытаниям сведены в табл.2, в которой приведены также результаты испытаний растворами 100 г/л и 260 г/л HNO₃.

Таким образом установлено, что растворы азотной кислоты при концентрациях 105-250 кг/м³ обеспечивают эффективную очистку поверхности труб выпарных аппаратов за 3-6 ч циркуляции. При этом не требуется расход горючего пара.

По опыту работы известно и подтверждено результатами, приведенными в табл. 1, что растворы HCl в этих же условиях практически не оказывают влияние на состояние карамелевых отложений. Концентрация HNO₃ менее 100 г/л (кг/м³) имеет нестабильное влияние на эти отложения (но все другие растворяет эффективно).

Концентрации выше 250 г/л (кг/м³) HNO₃ делают раствор слишком активным. При этом раствор вспенивается, переполняя аппарат и газоотводные системы.

После полной нейтрализации отработанные растворы представляют собой жидкое концентрированное сложное удобрение, основными компонентами в них являются натриевая и кальциевая селитры, реализуются в сельском хозяйстве.

Получавшиеся по прежней технологии хлорсодержащие растворы вредны для окружающей среды и растений.