|
|||||||
Вакуум-выпарные установки послеспиртовой барды методом испарения Альфа-Лаваль ссылка
Вакуум-выпарные установка для Утилизации послеспиртовой барды методом испарения Фогельбуш ссылка
Вакуум-выпарные установки для Утилизации послеспиртовой барды методом испарения ООО «ОКБ ТЕПЛОСИБМАШ» ссылка
Способы утилизации послеспиртовой барды
Современные аппараты и установки испарения и выпаривания теплочувствительных жидкостей
Аппаратура и установки для испарения (упаривания) послеспиртовой барды.
Аппараты и установки для сушки послеспиртовой барды от компании ATLAS-STORD
Определить количество корпусов выпарной установки для паточной барды
Производство ферментного препарата для осахаривания крахмала на спиртовой барде
Технология кормовых дрожжей на послеспиртовой барде
Анаэробная очистка барды на биологических очистных сооружениях с последующей аэробной доочисткой
Производство кормового концентрата витамина В12 и метана метановым брожением послеспиртовой барды
Получение сбалансированного белково-углеводного кормопродукта (БУК).
Декантерная центрифуга для обезвоживания послеспиртовой барды
Утилизация послеспиртовой барды Способы утилизации послеспиртовой барды
Производство ферментного препарата на спиртовой барде для осахаривания крахмала при производстве спирта
Технология кормовых дрожжей на послеспиртовой барде
Производство кормового концентрата витамина В12 и метана метановым сбраживанием послеспиртовой барды
Технология обогащения послеспиртовой барды молочно-кислым аммонием
Декантерная центрифуга для обезвоживания послеспиртовой барды
Дистилляция этилового спирта из бражки
Общие сведения о брагоперегонных и дистиляционных аппаратах
Расчет дефлегматоров и холодильников брагоперегонных аппаратов
Замена кожухотрубного дефлегматора на пластинчатый
Руководство по проектированию и диагностированию теплообменников для конденсации
Сложная перегонка бражки в спирт
Материальный баланс бражной колонны
Эпюрация и ректификация этилового спирта
Моделирование процесса эпюрации этилового спирта
Эпюрация и ректификация этилового спирта под вакуумом
Материальный и тепловой балансы эпюрационной (гидроселекционной) и ректификационной колонны
Ректификационные аппараты периодического действия
Ректификационные и выпарные аппараты и установки с использованием вторичного пара
Оптимальное управление брагоректификационной установкой косвенного действия
|
Аппаратура и установки для испареня, сгущения и упаривания послеспиртовой барды предназначена для утилизации производственных стоков спиртовых заводов. В СССР и за рубежом предпочитали упаривать жидкую барду и использовать получаемый концентрат в производстве товарных продуктов. Для испарения и упаривания послеспиртовой зерновой барды в СССР были созданы новые конструкции выпарных аппаратов и разрабатываются технологические схемы, в том числе и для сгущения мелассной послеспиртовой и последрожжевой барды. Для испарения и сгущения послеспиртовой мелассной барды НИИхиммашем еще в 1959/60 годах были разработаны четырех- и пятикорпусные выпарные установки по схеме, приведенной на рис. 6. Данная схема выпарной установки введена в эксплуатацию на ряде отечественных спиртовых предприятий.
При упаривании первичной барды (давление греющего пара 1,5 - 2,5 бар) выпарная установка по вышеуказанной схеме работает удовлетворительно в течение 15 - 18 суток. При этом необходимо постепенно поднимать давление греющего пара из-за снижения общего коэффициента теплопередачи, который к этому времени снижается, примерно, на 50 % из-за загрязнения поверностей выпаривания. Затем выпарнкю установку останавливают и механически очищают и пропаривают ее раствором щелочи. Физико-химические показатели первичной барды в процессе ее сгущения приведены в литературе / 40 /. Накипь на поверхностях нагрева выпарной установки состоит из органических веществ барды, в основном, белковых и солей кальция. Типичный состав накипи следующий, %: органических веществ - 64,7; золы ~ 35,3; в том числе кальция - 11,4; натрия - 0,9; калия - 0,3; S04- 2,3; P2O5 ~ 8.3; SiO2 - 3,6 и полуторных окислов - 9,8. При упаривании вторичной последрожжевой барды в том же тепловом режиме снижение производительности выпарной станции заметно уже на 2 - 3 сутки ее работы. Продолжительность работы Выпарной установки без значительного снижения ее эффективности составляет 10-14 суток. К этому времени с 1 м2 поверхности нагрева испаряется около 5 кг воды в час. При снижении давления пара, подаваемого в I корпус выпарной установки, до 0,6 - 1,5 бар продолжительность работы выпарной станции без промывки и чистки составляет 30 - 35 суток. Естественно, что из-за снижения температурного перепада общая производительность выпарной устаноки по испаренной влаге невелика. Состав накипи в трубках кипятильников колеблется в широких пределах и зависит, в основном, от наличия большего или меньшего количества белковых веществ в барде и ее зольности. Состав накипи по корпусам четырехкорпусной вакуум-выпарной установки приведен в таблице 2. Промывка выпарной установки, обработка ее щелочью и кислотой или механическая чистка поверхностей нагрева являются длительными процессами, на что затрачивается 3-4 дня. Поэтому, в гидролизной промышленности для упаривания барды устанавливают две самостоятельные выпарные установки.
Фирма Лурги ( ФРГ ) разработала для упаривания послеспиртовой барды вакуум-выпарную установку, состоящую из 7 корпусов, работающую по принципу противотока ( пар подается в I корпус и каждый следующий корпус обогревается паром предыдущего ). Барда подается в последний VII корпус и перекачивается из него в VI, из него в V и т.д. Готовый продукт отбирается из I корпуса. Система коммуникаций по пару и продукту позволяет выключать любой корпус из технологического потока и промывать его конденсатом / 41 /. Технологическая схема такой выпарной станции показана на рисунке 7. Сложность схемы упаривания требует автоматического управления процессом Следует учесть необходимость установки пятнадцати единиц сложной арматуры большого диаметра особенно в хвостовой части выпарной станции при низких параметрах кислого пара. Для упаривания послеспиртовой барды, получаемой при сбраживании тростниковой мелассы, фирма "АР " (Англия) рекомендует выпарные аппараты и установки с пластинчатыми испарителями. Однако, для обработки продуктов, вызывающих сильное накопление накипи, рекомендуются пластинчатые испарители с принудительной циркуляцией / 42 / Французское общество B.Segny et P.Chevreux предлагает для упаривания пенящихся растворов, образующих накипь, аппараты и установки с принудительной циркуляцией типа ТЕ (рисунок 8). Трубчатый испаритель-теплообменник выпарной установки расположен горизонтально и выполнен как 2х-ходовой. Это позволяет понизить в 2 раза производительность циркуляционного насоса, при относительно небольшом увеличении напора. Выпарная установка отличается низким уровнем жидкости в сепараторе и большим его объемом. Для гашения пены установлены отражательная перегородка и ловушка, что необходимо для обеспечения чистоты вторичного пара./ 43 / Такие аппараты-испарители могут компоноваться в многокорпусные выпарные установки по различным технологическим схемам. Применение выпарных установок с принудительной циркуляцией обеспечивает производительность в 3 раза большую по сравнению с выпарными установками естественной циркуляции. Причем перед остановкой на промывку их производительность снижается только на 23-25 %, а выпарные станции с естественной циркуляцией за то же время приходятся трижды останавливать на промывку после снижения их производительности до 50 %. Также , совершенно понятно. что рост производительности выпарной устаноки снижает расход металла для ее изготовления, поэтому цена выпарной устаноки снижается, снижаются и эксплуатационные затраты. Итальянская фирма Мацони разработала многоступенчатую выпарную установку для упаривания послеспиртовой барды. В зависимости от производительности рекомендуется устанавливать трех-четырехкорпусную выпарную установку при испарении 5-20 тонн воды в час, семи-восьмикорпусную - при испарении 40-100 тонн воды в час. По данным фирмы Мацони для упаривания послеспиртовой барды целесообразно для экономии электроэнергии и предупреждения свертывания белков компоновать выпарную станцию из испарителей с падающей пленкой, и только затем из трубчатых или пластинчатых теплообменных аппаратов с принудительной циркуляцией / 44 /.
Схема шестикорпусной выпарной установки фирмы MAZZONI для упаривания барды приведена на рисунке 9.
Выпарная установка состоит из трех усовершенствованных фирмой аппаратов с падающей пленкой и трех аппаратов с принудительной циркуляцией. Послеспиртовая барда поступает в V (по ходу пара) выпарной аппарат с падающей пленкой, перекачивается в VI выпарной аппарат такой же конструкции, работающей под вакуумом. Из VI выпарного аппарата барда перекачивается через четыре подогревателя в первый такой же аппарат. II, III и IV аппараты оборудованы горизонтальными трубчатыми теплообменниками с принудительной циркуляцией. Упаренная барда выдается из IV корпуса. Сепараторы II , III и IV корпусов оборудованы шламоотборниками. Выпавший шлам откачивается насосами. Всего на выпарной установке установлено двенадцать насосов для барды, шлама и конденсатов и один вакуум-насос. Выпарная установка автоматизирована . Необходимые параметры пара не указываются. Согласно примерным расчетам давление пара на I корпусе должно составить около 5 бар. В практику выпарных установок в настоящее время за рубежом все больше входят установки с механическим сжатием пара последнего корпуса до параметров пара, поступающего в I корпус - выпарная установка с MVR. При этом расход электрической энергии на 1 тонну сжатого пара составляет 22-28 кВт•час
На спиртовых заводах основным потребителем пара является брагоректификационная установка (БРУ), т.к. в настоящее время расход пара на БРУ составляет 55-75 кг на 1 дал (10 литров) спирта, а расход природного газа для получения 1 тонны пара составляет при этом 77-100 м3. На многих предприятиях ректификационные колонны браго-ректификационной установки БРУ обогреваются при помощи выносных трубчатых теплообменников (закрытый обогрев), взамен "обогрева открытым острым паром" из котельной. Такой прием работы БРУ позволяет повысить качество спирта и возвращать паровой конденсат от выносных теплообменников БРУ обратно в котельную. Наличие выносных закрытых поверхностей нагрева колонн БРУ в виде выносных трубчатых или пластинчатых теплообменников позволяет использовать для их обогрева вторичный пар, получаемый со II или III корпуса Выпарной установки после спиртовой барды. С учетом отбора вторичного пара из выпарной установки безвозвратный его расход на испарение 1 кг воды составляет 0,06 до 0,1 кг. Это позволяет снизить стоимость упаривания барды - т.е. снизить стоимость пара. Вместе с тем, такой прием для организации процесса сгущения послеспиртовой барды на спиртовом заводе позволит не увеличивать мощность заводской паровой котельной.
|
Тепловые схемы обогрева брагоректификационных аппаратов вторичным паром от выпарных установок для спаривания меласной барды |
Расчеты показывают, чтобы использовать весь вторичный пар, получаемый при
упаривании паточной барды до содержания сухих веществ 75%,
При этих условиях полностью увязывается паровой баланс с применением обогрева брагоректификационных и брагоперегонных аппаратов вторичным паром из выпарных установок (вместо ретурного) и обогрева выпарной установки ретурным паром от турбины противодавления.
Для сгущения паточной барды при этом требуются незначительные затраты пара. Кроме того, в котельную завода будет возвращаться горячий конденсат (температура выше 100°), тогда как при отсутствии выпарной установки конденсат ретурного пара в котельную не возвращается, т.к. аппараты БРУ обогреваются «открытым» паром.
2- и 4-корпусные выпарные установки для сгущения паточной барды, работающие под давлением, имеют как положительные, так и отрицательные стороны.
К достоинствам выпарных установок для упаривания паточной барды работающих под давлением следует отнести:
1) возможность увязки теплового режима выпарной станции и основной технологической аппаратуры;
2) возможность превращения паточной барды во вторичное сырье или жидкое топливо практически без дополнительного расхода пара;
3) схемы таких выпарных установок просты, т.к. в них отсутствуют конденсатор, вакуумное и другое вспомогательное оборудование;
4) конденсат пара, обогревающего первый корпус выпарки, полностью возвращается в котельную, что может значительно улучшить работу паровых котлов;
5) использование таких выпарных установок дает наименьший расход пара по заводу.
Недостатки выпарных установок, для упаривания паточной барды , работающих под давлением:
1) при установке на заводах, вырабатывающих спирт-ректификат, 2х корпусной выпарки и на заводах, вырабатывающих спирт-сырец - 4х корпусной, работа их будет недостаточно устойчивой. При колебаниях отбора пара, давления ретурного пара, а также загорании поверхности нагрева выпарных аппаратов возможны колебания конечной плотности барды, колебания температурного режима выпарных аппаратов, брагоперегонных и брагоректификационных аппаратов и теплообменников;
2) при использовании указанных схем выпарных установок для упаривания паточной барды должны строго поддерживаться давление и перегрев пара в паровых котлах и противодавление пара на паровых двигателях.
Устойчивая работа выпарных установок для упаривания послеспиртовой паточной барды может быть достигнута путем установки одного дополнительного корпуса-концентратора для установки смешанного типа выпарки, первые корпуса которой должны работать под давлением, а последние — под разрежением. В этом случае можно принять установку 5-корпусных выпарных станций для заводов, вырабатывающих спирт-сырец и спирт-ректификат.
Сравним 2х- и 4х-корпусные выпарные установки для упаривания мелассной паточной барды с 5и-корпусной.
Чтобы приблизить расчет к конкретным условиям заводов, примем следующие исходные данные.
1. Производительность спиртового завода по спирту 1000 дал в сутки.
2. Количество паточной барды 125 кг/дал спирта.
3. Содержание сухих веществ в паточной барде (в %): начальное 7, конечное 75.
4. Расход пара на брагоректификационные аппараты 55 кг/дал спирта.
5. Расход пара на брагоперегонные аппараты 25 кг/дал спирта.
6. Для достижения минимального расхода пара на выпаривание паточной барды выпарная установка должна работать с отбором пара. Отбираемый пар должен направляться на брагоперегонные и брагоректификационные аппараты БРУ и на обогрев теплообменной аппаратуры.
7. При установке 2х и 4х-корпусных выпарных установок все корпуса работают под давлением. Общее количество выпариваемой из после спиртовой маточной э барды воды составит:
W = 125 · 1000 / 1000 ( 1 - 7 / 75) = 113,3 тонны в сутки
При установке смешанной 5и-корпусной выпарки в первых корпусах, работающих под давлением, барда сгущается от 7 до 45% содержания сухих веществ, в последних корпусах, работающих под разряжением, — от 45 до 76%.
Следовательно, в корпусах, работающих под давлением, должно выпариваться воды:
125 · 1000 / 1000 ( 1 - 7 / 45) = 105,6 тонны в сутки
В последних корпусах выпарной установки , работающих под разряжением, соответственно:
(125 - 105,6) · (1 - 45 / 75) = 7,76 тонны в сутки
Для сравнительной оценки различных выпарных установок приняты следующие данные:
1. Полезная разность температур в корпусах выпарных аппаратов не должна быть ниже 7 гр. Цельсия
2. Коэффициенты теплопередачи для паточной барды с достаточной точностью определяются по уравнению:
K = [ 2800 - 402·Бр0,44 - 4,2 (100 - t ) - 10,7 ( 10 - ∆t) ] · φ'
Бр - брикс раствора;
t - температура кипения раствора;
∆t - полезная разность температур;
φ'= 1 + 1 / (Ɛ·Ư·ψ)/Ro - коэффициент использования поверхности нагрева
Ɛ - коэффициент накипеобразования
Ư - весовое напряжение поверхности нагрева
ψ - коэффициент , учитывающий влияние длины трубок на величину К
3. Отбор пара из корпусов выпарки должен распределяться таким образом, чтобы при двух- и четырехкорпусных установках не было потерь пара на конденсатор, а при пятпкорпусной выпарной установке потери были бы минимальными.
4. Давление греющего ретурного пара должно быть не выше 4 ата
5. Температура вторичного пара, отбираемого на брагоперегонные и брагоректификационные аппараты, должна быть не ниже 110 гр. Цельсия.
Можно применить следующие схемы и режим работы выпарных установок (расчеты опущены).
2х-корпусная выпарная установка паточной барды для заводов, вырабатывающих спирт-ректификат (рис. 5)
Рис.5. Схема
2х корпусной выпарной установки вырабатывающих спирт-ректификат.
Выводы
1. На основании анализа различных типов и конструкций выпарных установок для упаривания послеспиртовой барды дано обоснование целесообразности применения для сгущения паточной барды в выпарных аппаратах с выносной поверхностью нагрева (выносными теплообменника ми).
2. Разбор различных конструкций выпарных аппаратов для спаривания маточной барды показал, что ни одна из них не отвечает достаточным условиям сгущения паточной барды
3. Разработана рациональная конструкция выпарной установки для упаривания паточной барды.
4. При разработке конструкции выпарного аппарата для упаривания барды учтены достижения техники упаривания.
5. Разработанная конструкция выпарного аппарата имеет следующие преимущества.
прямоточность движения кипящего раствора после спиртовой барды через два калоризатора;
минимальное время пребывания упариваемого раствора в выпарном аппарате;
возможность получения вторичного пара без примесей упариваемого раствора;
возможность сосредоточения большой поверхности нагрева;
отсутствие ненадежных и быстро портящихся деталей и возможность стандартизации деталей;
удобство чистки, обслуживания и ремонта;
возможно получения высоких коэффициентов теплопередачи и высокой производительности.
6. Показана целесообразность установки на спиртовых заводах, вырабатывающих спирт-ректификат 5и- и 4х корпусных выпарных установок для спаривания барды, и на заводах, вырабатывающих спирт-сырец - 5и корпусных.
7. Рабочие чертежи, предложенного выпарного аппарата упаривания послеспиртовой барды и его изготовление завершены, в ближайшее время будет проведена проверка в производственных условиях.
Последовательность проектирования многоступенчатой выпарной установки
Кузнецова Л.Н., Селянина Л.И., Третьяков С.И. Расчет выпарных установок
Stillage Evaporation & Concentration System from Veoliawaterst company
Компьютерные программы для расчета Сушилок и Выпарных установок