Количество выпариваемой воды и многократное использование тепла пара
ВЫПАРИВАНИЕ
Очищенный сок содержит всего 12 — 15% сухих веществ. И чтобы из него выделить кристаллизацией сахарозу, его сгущают (концентрируют) путем выпаривания, т.е. удаляют часть воды.
Удаление воды на сахарном заводе проводят в два этапа: сначала на выпарной установке до содержания сухих веществ 60 — 65%, а затем в вакуум-аппаратах — до 90 — 94%.
Основное количество воды удаляется на выпарной установке при сгущении сока до сиропа с концентрацией сухих веществ 60 — 65%.
Количество выпариваемой воды и многократное использование тепла пара
Количество очищенного сока, поступающего на выпаривание, составляет 130 — 135 кг (или 130 — 135% к массе свеклы). Оно приблизительно равно откачке (120— 125%)+ 10 кг известкового молока.
При сгущении такого количества сока с СВ= 12%, получают 13512/60=27 кг (или 27% к массе свеклы) сиропа с концентрацией сухих веществ 60%.
Количество выпаренной воды составляет:
135 — 27 = 108 кг, или 108% к массе свеклы.
Теоретически для выпаривания 1 кг воды расходуется примерно 1 кг пара. На заводе, перерабатывающем 3 тыс. т. свеклы в сутки, необходимо выпарить в сутки примерно 3 тыс. т воды.
Из приведенного выше видно, что в условиях сахарного производства необходимо выпарить большое количество воды.
При однократном использовании пара, считая, что 1 кг пара выпаривает 1 кг воды, его расход был бы слишком большим, что экономически невыгодно, так как на получение пара затрачивается значительное количество топлива.
Уменьшение расхода пара (соответственно, топлива) на выпаривание сока достигается за счет применения принципа многократного использования пара в несколько последовательно установленных выпарных аппаратах.
7.7.2. Выпарной аппарат и принцип его работы
Конструкция выпарного аппарата представлена на рис. 7.23. Он представляет собой стальной вертикальный цилиндрический корпус (1), закрытый сверху и снизу выпуклыми крышками. Внутри аппарата, в нижней его части, расположена греющая (паровая) камера, состоящая из двух трубных решеток (12, 18) и системы кипятильных трубок (16), концы которых развальцованы в отверстиях трубных решеток. В средней части греющей камеры установлена циркуляционная труба (13) для лучшей циркуляции сока. Поступающий в аппарат сок заполняет кипятильные трубки примерно на половину, а пар, подаваемый в греющую камеру, находится в пространстве между трубками.
 |
 |
Пар при нагревании сока превращается в воду (конденсируется), а сок доводится до кипения. При кипении сока за счет образования пузырьков пара его объем увеличивается и он по кипятильным трубкам поднимается вверх в пространство над верхней трубной решеткой. Здесь пузырьки лопаются, образовавшийся из них соковый пар направляется в следующий корпус для выпаривания сока или на другие технологические нужды.
Частично же сгущенный сок по циркуляционной трубе стекает вниз, а затем снова вскипает в трубках и поднимается вверх. Такая циркуляция сока в аппарате и обеспечивает его сгущение. Сгущенный до определенной концентрации СВ в аппарате сок переходит в следующий корпус (за счет разности давлений в отдельных корпусах).
Из верхней части греющей камеры через аммиачные оттяжки отводятся в соковое пространство аппарата неконденсирующиеся газы (аммиак, СО2, воздух), а из нижней ее части отводится конденсат. Удаление неконденсирующихся газов и конденсата из греющей камеры необходимо для нормальной работы выпарного аппарата.
7.7.3. Выпарная установка и принцип ее работы
На свеклосахарных заводах применяют 4- или 5-кратное выпаривание сока на установке, состоящей из 4 или 5 выпарных аппаратов. Такую установку называют 4- или 5-корпусной выпарной установкой.
Выпарная установка совместно со вспомогательным оборудованием (сепараторы пара, конденсатные колонки, насосы и т.д.) образуют выпарную станцию.
Аппаратурно-технологическая схема четырехкорпусной (-ступенчатой) выпарной установки с концентратором и с использованием пара на технологические нужды приведена на рис. 7.24.
Для снижения затрат тепла на выпаривание очищенный сок перед поступлением на выпарную установку подогревается в теплообменниках до кипения. Подогретый сок поступает в первый корпус и затем последовательно проходит все корпуса и концентратор выпарной установки, сгущаясь до требуемой концентрации
Ретурный 3 (свежий) пар поступает только в паровую камеру I корпуса, а каждый последующий корпус обогревается соковым паром предшествующего. Часть сокового пара отбирают на другие технологические нужды (см. рис. 7.24). Соковые пары, отбираемые из отдельных корпусов выпарной установки на технологические нужды, носят название экстрапаров.
Соковой пар из концентратора поступает в барометрический конденсатор, в котором он конденсируется за счет подаваемой холодной воды в конденсатор.
Температура же ретурного пара, т.е. пара, подаваемого в I корпус, не должна превышать 135°С — более высокая температура приведет к значительному разложению сахарозы
Разность температур 135 — 68 = 77°С обеспечивает 4-ступенчатое выпаривание воды на выпарной установке и необходимую производительность выпарной установки.
Для нормальной работы выпарной установки конденсат, образующийся при конденсации пара в греющей камере выпарного аппарата, необходимо выводить из греющей камеры. Если этого не делать, то он заполнит греющую камеру, а это приведет к снижению производительности установки.
Конденсат представляет собой весьма чистую воду, не содержащую солей, поэтому его используют для питания паровых котлов ТЭЦ и для экстрагирования сахара на диффузии.
В процессе сгущения сока на выпарной установке из сока, кроме водяного пара, выделяются аммиак, СО2 и адсорбированный воздух. Так как эти газы не конденсируются, то они (неконденсирующиеся газы) накапливаются в греющих камерах, препятствуют доступу пара и значительно снижают теплопередачу. Кроме того, аммиак и СО2 вызывают коррозию металлов.
Неконденсирующиеся газы из верхней части паровых камер выпарных аппаратов по трубам (оттяжкам) выводятся в надсоновое пространство того же выпарного аппарата.
Образование аммиака и СО2 при выпаривании сока связано с протеканием химических процессов при выпаривании сока.
7.7.4. Химические процессы при выпаривании
Изменение щелочности сока. Оно связано с разложением ряда соединений сока:
§ при разложении амидов щелочность понижается, так как образуются аминокислоты, на нейтрализацию которых расходуется щелочность сока. Образующийся при этом аммиак поступает с соковым паром в греющую камеру следующего выпарного аппарата и является неконденсируюшим газом;
§ щелочность повышается в тех случаях, когда сок II сатурации пересатурирован и содержит кислые соли Са(НСОз)2 и КНСОз, при разложении которых выделяется СО2 (неконденсирующийся газ) и образуются соли, дающие щелочную среду.
Повышение цветности сока. Цветность сокаувеличивается за счет карамелизации сахарозы и разложения редуцирующих веществ. При выпаривании сока его цветность может возрастать на 50 — 200%, что отрицательно скажется на качестве получаемого затемсахара.
Образование осадков (загорание выпарки) вызывается рядом причин:
§ с повышением концентрации сухих веществ в соке в процессе его выпаривания растворимость солей (CaSО4, CaSО3 и др.) снижается и они выпадают в осадок;
§ при поступлении на выпарную установку пересатурированного сока II сатурации происходит разложение бикарбоната кальция Са(НСОз)2 и образование СаСОз, который выпадает в осадок;
§ при поступлении на выпаривание плохо отфильтрованного (мутного)сока II сатурации.
Образующиеся при выпаривании сока осадки откладываются в виде накипи на греющей поверхности (внутри кипятильных трубок) выпарных аппаратов.
Накипь является очень плохим проводником тепла. Поэтому наличие даже очень небольшого слоя накипи на поверхности трубок приводит к снижению теплопередачи, а это, в свою очередь, к уменьшению концентрации сухих веществ сиропа и производительности выпарной установки.
Для восстановления нормальной работы выпарной установки проводится ее химическая очистка (выварка выпарной установки).
7.7.5. Основы правильной работы выпарной установки
§ Обеспечение равномерного и непрерывного поступления сока на выпарную станцию и отвода сиропа из нее.
§ Поддерживание оптимальной разности температур на выпарной станции и на отдельных ее ступенях.
§ Выдерживание рекомендуемого уровня сока в отдельных корпусах установки. Превышение уровня выше допустимого вызывает перебросы сока в паровую камеру следующей ступени; снижение уровня кипящего сока ниже уровня верхней трубной решетки, т.е. оголение части греющей поверхности вызывает карамелизацию сахарозы и усиленное образование накипи.
§ Непрерывный равномерный отвод конденсата и неконденсирующихся газов из греющей камеры.
§ Поддерживать оптимальную щелочность сока.
§ По возможности избегать применения масел для гашения пены.
§ Обеспечение ритмичной работы теплопотребителей, особенно при уваривании утфелей.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Соковые пары
Соковые пары из сепаратора 46 отсасываются в конденсатор 49, где за счет охлаждения проточной водой происходит их сжижение. Конденсат сливается в сбор ник 60, откуда насосом 59 подается в отделение синтеза и дистилляции. [3]
Соковые пары отводятся из аппарата через ловушку, где улавливаются увлеченные брызги раствора. [4]
Соковые пары из вакуум-испарителя отводятся в барометрический конденсатор. Охлаждающая вода сбрасывается в канализацию через барометрический бак. [6]
Барда, соковые пары и конденсаты химически агрессивны, поэтому выпарные станции изготовляют из нержавеющей стали. [7]
Вторичные или соковые пары образуются в варочных котлах, обжарочных паромасляных печах, выпарных аппаратах и установках. В большинстве случаев это открытые аппараты, их конструктивные особенности не позволяют организовать сбор и использование вторичного пара. [8]
С; образовавшиеся соковые пары через ловушку 5 направляются в коллектор сокового пара, а затем на конденсацию. [10]
Выделяющиеся в выпарном аппарате соковые пары поступают в межтрубное пространство выпарного аппарата второй ступени 9, а щелока перетекают в трубчатку этого аппарата, где подогреваются соковым паром. [11]
Выпаривание растворов можно вести в одном или нескольких параллельно работающих аппаратах, из которых соковые пары отводятся также параллельно в атмосферу или какому-либо потребителю. Такие выпарные аппараты могут работать периодически или непрерывно и называются однокорпусными выпарными аппаратами. Если соковый пар подается последовательно в рядом стоящий выпарной аппарат для использования тепла этого пара, то такая выпарка называется д в у х к о р-п у с н о и. В зависимости от числа последовательно установленных аппаратов выпарные установки могут быть двухкорпус-ные, трехкорпусные и многокорпусные. [13]
Система сбора соковых паров
телефон / 8 (343) 355-66-75 / +7 912 239-14-88
Система сбора и утилизации соковых паров
Современные технологии переработки биологических отходов животного происхождения, сопровождаются значительными выбросами в атмосферу вредных веществ с резким не приятным запахом (одорантов), и заметно ухудшают экологическую обстановку на прилегающих территориях.
Наша система сбора и утилизации соковых паров даёт возможность исключить выбросы в атмосферу паров, содержащих соединения аммиака и сероводорода.
Устанавливается система сбора и утилизации соковых паров блочно, на каждый горизонтальный вакуумный котёл устанавливается свой циклон осадитель, кожухотрубчатый конденсатор и сосуд для сбора конденсата. Кожухотрубные конденсаторы охлаждаются замкнутым охлаждающим контуром.
Система сбора и удаления соковых паров и их конденсации позволяет снизить энергозатраты, влияющие на себестоимость продукции. Эффективная работа конденсатора сокращает время сушки без применения вакуумных насосов. А охлаждающий контур конденсатора расходует всего 0.5-1 м3 холодной воды в сутки! Это позволяет при ограничении лимита воды обеспечить стабильное водоснабжение других производственных объектов на предприятии и снизить эксплуатационные расходы очистных сооружений и сетей. Наши системы сбора и удаления соковых паров прошли испытания в различных климатических условиях и показали хорошие результаты. По желанию заказчика мы оснащаем систему сбора и утилизации соковых паров автоматикой управления технологическим процессом, что обеспечивает более стабильную работу и исключает человеческий фактор.
Наши технологические решения и оборудование позволяют оптимизировать затраты на строительство, снижают расход энергоносителей, воды, уменьшают затраты на эксплуатацию и сокращают срок окупаемости.
Вторичный пар
Пар, образующийся при испарении воды из раствора в ступени дистилляционного опреснительного аппарата
Смотреть что такое «Вторичный пар» в других словарях:
вторичный пар — Ндп. соковый пар Пар, образующийся при испарении воды из раствора в ступени дистилляционного опреснительного аппарата. [ГОСТ 23078 78] Недопустимые, нерекомендуемые соковый пар Тематики опреснительные установки … Справочник технического переводчика
вторичный пар испарителя — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN evaporator vane … Справочник технического переводчика
ПЕРЕГРЕТЫЙ ПАР — (Superheated steam) пар, который получается посредством подогрева насыщенного пара в пароперегревателе. Для паровых машин и турбин применяется почти исключительно перегретый пар, т. к. перегрев пара значительно повышает экономичность паросиловой… … Морской словарь
Пресная вода в морском деле* — Испарители, опреснители. П. вода всегда составляла предмет первой необходимости на судах в морском плавании, но, главным образом, лишь для питья. В настоящее время потребление П. воды на новых судах усилилось, благодаря осознанной на практике… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Пресная вода в морском деле — Испарители, опреснители. П. вода всегда составляла предмет первой необходимости на судах в морском плавании, но, главным образом, лишь для питья. В настоящее время потребление П. воды на новых судах усилилось, благодаря осознанной на практике… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
ГОСТ 23078-78: Установки и аппараты опреснительные дистилляционные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23078 78: Установки и аппараты опреснительные дистилляционные. Термины и определения оригинал документа: 35. Аппарат мгновенного вскипания дистилляционной опреснительной установки АМВ D. Entspannungsverdampfer der… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
СУДОВАЯ ГИГИЕНА — СУДОВАЯ ГИГИЕНА, являясь частью общей гигиены и имея с последней одинаковые задачи и методику, рассматривает человека в особых условиях пребывания его на судне, кратковременного для пассажиров и длительного для экипажа судна. Основными разделами… … Большая медицинская энциклопедия
Паропреобразователь — дампфумформер, теплообменный аппарат для испарения воды; разновидность испарителя (См. Испаритель), отличающаяся тем, что конечным продуктом рабочего процесса является не дистиллят (питательная вода), а Пар водяной. П. применяют для… … Большая советская энциклопедия
Выпаривание — концентрирование растворов (чаще всего твёрдых веществ в воде) частичным испарением растворителя при кипении. При этом повышаются концентрация, плотность и вязкость раствора, а также температура его кипения. При пересыщении раствора… … Большая советская энциклопедия
Опреснение воды — способ обработки воды с целью снижения концентрации растворённых солей до степени (обычно до 1 г/л), при которой вода становится пригодной для питьевых и хозяйственных целей. Дефицит пресной воды ощущается на территории более 40 стран,… … Большая советская энциклопедия
Концентрирование соков
Для сохранения натуральных свойств соков выпаривание проводят при возможно более низких температурах и в течение короткого времени.
Некоторые виды соков, например цитрусовые, особенно чувствительны к нагреванию, другие, такие как яблочный и вишневый, могут выдержать кратковременное нагревание при 45-55°С без заметного изменения натуральных свойств. Большое значение для качества продукта имеет также разность температур между выпариваемым соком и греющей средой. При большой разности температур легко возникают местные перегревы, приводящие к пригоранию продукта и карамелизации сахаров. Существенными факторами при этом являются скорость движения жидкости по поверхности нагрева и скорость, с которой теплота может пройти через слой продукта.
Потемнение овощных соков может быть вызвано реакцией сахаров с аминокислотами (меланоидинообразование), встречающимися в овощных соках в больших количествах.
Современная техника и технология производства концентрированных соков предусматривают получение соков на том или ином оборудовании, очистку их от взвесей, затем улавливание ароматических веществ, осветление и фильтрование деароматизированных соков и уваривание их до конечного содержания сухих веществ.
Последовательное осуществление этих операций более удобно при наличии отдельной установки для улавливания ароматических веществ, что позволяет выпаривать разные количества пара с ароматическими веществами в зависимости от. вида перерабатываемого сока, отгонять ароматические вещества из всего объема перерабатываемого сока с минимальным изменением их состава.
В комбинированных установках регламентировано количество отбираемого пара с ароматическими веществами и часто для создания непрерывного процесса выпаривания и из-за экономии топлива осветление и фильтрование соков ведут до улавливания ароматических веществ, что ухудшает их качество.
Установки для улавливания ароматических веществ
Количество, растворимость и точка кипения ароматических веществ в соках разных видов различны. Легколетучие ароматические вещества, содержащиеся в яблоках, грушах, айве, при выпаривании полностью отделяются. Труднолетучие вещества ананасов, винограда и др. отделяются только при выпаривании больших количеств сока.
Для разных соков установлены следующие оптимальные количества воды, которые должны быть выпарены для выделения ароматических веществ плодов (в % к объему сока):
В стократном концентрате содержится около 1 % ароматических веществ, а остальные 99 % составляют вода и этиловый спирт. Чем больше спирта содержит сок, тем выше его концентрация в ароматическом концентрате, поэтому в стандартах разных стран содержание этилового спирта в концентратах ароматических веществ ограничивается в пределах от 5 до 20 % в зависимости от вида сока.
Концентраты ароматических веществ могут сразу возвращаться в концентрированный сок или храниться отдельно до использования. Последнее более целесообразно, так как при этом ароматические вещества лучше сохраняются. Обычно их хранят отдельно в герметически закрытой стеклянной таре при температуре около 0°С.
Установки для улавливания ароматических веществ оснащены подогревателем, испарителем пленочного типа с сепаратором, ректификационной колонной и системой конденсаторов и охладителей. Для снижения потерь ароматических веществ с неконденсирующимися газами устанавливают также абсорбционные колонны, где неконденсирующиеся газы промываются потоком холодной жидкости.
Для выпаривания соков применяют разные типы выпарных аппаратов. Выбор типа выпарного аппарата зависит прежде всего от вида сока и его свойств.
При выпаривании осветленных соков и других невязких жидкостей лучшие результаты получены при использовании тонкопленочных выпарных аппаратов, в которых достигается высокая скорость движения выпариваемой жидкости. Концентрируемая жидкость течет в них в виде тонкой пленки сверху вниз (с падающей пленкой) или снизу вверх (с поднимающейся пленкой) по обогреваемой поверхности. Пар, образующийся при выпаривании жидкости, действует как движущая сила и проталкивает продукт через аппарат. Увеличивающаяся при этом скорость движения пара содействует преодолению повышающейся вязкости продукта.
Выпарные аппараты бывают одноступенчатыми, в которых греющий пар используется один раз и расход его составляет примерно 1,1 кг/кг испаренной воды, и многоступенчатыми, в которых используется теплота вторичного (сокового) пара.
Теплота, подводимая к продукту, расходуется на парообразование и нагревание жидкости до точки кипения при данном давлении. На нагревание требуется большой расход теплоты, так как теплоемкость сока равна примерно 3,36 кДж/(кг-К), поэтому для повышения экономичности выпарной установки необходимо предварительное нагревание сока до температуры кипения при данном разрежении в установке. При этом теплота, подводимая к поверхности нагрева установки, будет расходоваться только на выпаривание воды, и производительность аппарата увеличится.
Для нагревания сока перед поступлением в выпарной аппарат применяют подогреватели, в которых в качестве греющей среды используют вторичный, или острый, пар или конденсат. В последних моделях выпарных многокорпусных установок в качестве нагревателей служат змеевики, расположенные в паровом пространстве трубчатых выпарных аппаратов.
Вторичные пары, образовавшиеся при выпаривании сока в первом корпусе, используются в качестве греющей среды во втором. При этом разрежение во втором корпусе должно быть соответственно увеличено, чтобы температура выпаривания была более низкой, чем температура греющего пара. Вторичные пары из второго корпуса таким же образом используются в третьем и т. д.
Снизить расход теплоты в целях повышения экономичности выпарного аппарата можно не только путем прямого использования вторичного пара в качестве греющего в последующих корпусах установки, но и путем термокомпрессии, т. е. повышения температуры и давления вторичного пара путем сжатия.
Турбокомпрессорные установки используют в низкотемпературных выпарных аппаратах, работающих на аммиаке или фреоне и предназначенных для концентрирования термолабильных соков, таких, как цитрусовые.
Тонкопленочный вакуум-испаритель однократного прямоточного действия с турбулентной пленкой представляет собой вертикальную трубу, окруженную паровой рубашкой, которая разделена на несколько частей для равномерного распределения пара. В верхней части трубы размещен сепаратор. Внутри трубы по всей ее длине установлен ротор, который имеет лопасти, не доходящие на 0,8 мм до обогреваемых стенок аппарата. Сок подается в верхнюю часть аппарата и растекается по стенкам трубы, где подхватывается вращающимися лопастями и распределяется ими тонкой пленкой по греющей поверхности с большим завихрением. Образующийся соковый пар поднимается в сепаратор, а концентрированный сок стекает вниз по стенкам. В испарителях такого типа возможно быстрое (за 20-30 с) концентрирование сока при низкой температуре, что обеспечивает хорошее качество концентрата.
Пленочный аппарат трубчатого типа состоит из горизонтальных трубчатых испарителей со встроенными в них подогревателями. В корпусе испарителей размещены предсепараторы для удаления сжатого воздуха из соковых паров. Кроме того, каждый корпус испарителя соединен с сепаратором для улавливания увлеченных соковыми парами капель продукта.
Для очистки поступающего на выпаривание сока от посторонних примесей перед каждым испарителем установлен фильтр.
Пластинчатые выпарные аппараты получили широкое распространение благодаря развитию производства концентрированных осветленных соков.
На основе кассетного выпарного аппарата создана многоступенчатая выпарная установка.
Комбинированные выпарные установки получили наибольшее распространение. В них улавливание ароматических веществ и концентрирование соков производится в одном многокорпусном аппарате.
Четырехкорпусная вакуум-выпарная установка предназначена для концентрирования осветленных соков, преимущественно яблочного.
Концентрированные соки большей частью выпускают на комплектных поточных линиях, на которых обеспечиваются необходимая обработка сока перед концентрированием и высокое качество концентратов.
