СПОСОБ ОЧИСТКИ ТЕПЛООБМЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ АППАРАТОВ УПАРКИ САХАРНЫХ СОКОВ Российский патент 1997 года по МПК F28G9/00 

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 25±10^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.

Использование: в пищевой промышленности и предназначено для очистки выпарных аппаратов сахарного производства. Сущность изобретения: теплообменную поверхность аппаратов упарки сахарных соков промывают ингибированным раствором азотной кислоты концентрацией 105-250 кг/м³ при 25±10^oC. 2 табл., 1 ил.

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.