Спосіб очищення теплообмінної поверхні апаратів упарювання цукрових соків від щільних карамелевих відкладень

Изобретение относится к пищевой промышленности и предназначено для использования в выпарных аппаратах сахарного производства. Известен способ очистки поверхности теплообменников в сахарной промышленности от отложений, в котором очистку выпарных аппаратов проводят промывкой их ингибированными растворами 3-15% НСІ при кипячении в течение 3-6 часов с подкачкой кислоты для сохранения ее уровня в аппарате, который падает по причине уноса воды (и НСІ) в виде паров при кипячении [1]. В известном способе применена кипящая соляная кислота, что имеет свои недостатки: не растворяются плотные карамелевые отложения, для их снятия применяют механические методы с затратами ручного труда; после очистки растворы хлоридов сбрасывают в окружающую среду, что ведет к ее загрязнению; · на кипячение раствора кислоты в течение нескольких часов (6) расходуется большое количество тепловой энергии (пара); при кипячении соляной кислоты происходит ее унос в виде паров и капель в газовую систему цеха, кроме потерь теплоты и кислоты. Это ведет к коррозии оборудования. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа путем использования нового раствора в сахарном производстве, что приведет к растворению и удалению карамелевых отложений, предотвращению загрязнения окружающей среды при сохранении эффективности растворения других (карбонатных...) осадков. Это достигается тем, что в способе очистки теплообменной поверхности аппаратов упарки сахарных соков от плотных карамелевых отложений путем обработки их растворителем, в качестве растворителя используют ингибированный водный раствор азотной кислоты концентрацией 105-250 кг/м3. Азотная кислота оказывает специфическое воздействие на органические вещества карамелевых отложений с образованием нитратов с большим объемом и растворимостью. Это ведет к набуханию осадков, ослаблению их прочности и плотности и дальнейшему смыванию с металла циркулирующим раствором. Используемый предел концентрации азотной кислоты объясняется тем, что при концентрации ниже 105 кг/м уменьшается скорость растворения карамелевых отложений и качество очищаемой поверхности. При использовании раствора концентрации выше 250 кг/м происходит вспенивание раствора, в результате активного взаимодействия азотной кислоты с органическим веществом и выброс раствора из аппарата. Пример №1. Образцы труб по 20мм высотой вместе с карамелесодержащими отложениями на них толщиной 2мм помещают в стеклянные стаканы и заливают растворами кислот. За состоянием раствора и отложений ведут визуальное наблюдение. Результаты приведены в нижеследующей табл. 1. Исходное состояние раствора - прозрачная жидкость. Исходное состояние отложений - плотные, твердые, темнокоричневые слои. Для промышленных испытаний была приготовлена технологическая схема (см. чертеж). Она содержит выпарной аппарат 1, имеющий внутри трубный пучок 2, греющий камеры и смотровое окно 3 на уровне выше верхнего конца трубок; емкость-смеситель (мешалка) 4 с уравнемерным стеклом 5 и насосом для перекачки кислоты 6, емкости для ингибитора 72 м3 идля концентрированной (62%-ной) азотной кислоты 8 10м3. Остатки кислоты в аппарате нейтрализуют раствором щелочи 0,04-0,1 Μ NaOH из емкости 9 и в нее же сливают промывочный раствор. Обвязка аппаратов обеспечивает возможность циркуляции по схеме - выпарной аппарат 1 - емкость-смеситель 4 - насос кислотный 6 - выпарной аппарат 1. В этом случае емкость 4 выполняет роль промежуточной емкости - это обеспечивает защиту насоса от забивания кусками примесей (возможна и циркуляция без промежуточной емкости). Имеется возможность обеспечить циркуляцию по схеме 4-6-4. Эта схема применяется при изготовлении порций ингибированных растворов азотной кислоты. Пример 2. Емкость-смеситель 4 имеет рабочий объем 5 м3. Очищаемый выпарной аппарат 1 имеет рабочий объем 30 м3, а вместе с соединяющими трубопроводами 35 м3. Ингибированный раствор приготовляют в емкости-смесителе 4 и перекачивают его в выпарной аппарат 1. Для этого требуется 35: 5 = 7 объемов емкости-смесителя (Есм). Приготовление ингибированного раствора кислоты осуществляется следующим образом. В емкость 4 (Есм) заливают воду на 1/3 ее объема, добавляют из емкости-хранилища ингибитора 7 50 кг ингибитора С5У. Содержимое емкости-смесителя перемешивают путем циркуляции по схеме: емкостьсмеситель 4 - насос 6 - емкость-смеситель 4. При перемешивании в емкость-смеситель 4 добавляют (62%ную) азотную кислоту в количестве 846 кг, после чего доливают воду до полного рабочего объема емкости(V = 5 м3). После пятикратного циркулирования содержимое емкости-смесителя перекачивают в выпарной аппарат. После заполнения аппарата 1 и трубопроводов переключают циркуляцию на схему: выпарной аппарат 1 - емкость 4 - насос 6 - выпарной аппарат 1 и осуществляют циркуляцию в течение 6 часов без подогрева. После этого кислоту из промывного аппарата отливают 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 (из емкости 9) раствором 0,04-0,1 Μ 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 двух часов. Пример 3. Аналогичным образом проведена обработка с циркуляцией раствора кислоты в течение трех часов. Пример 4. В промежуточную емкость 4 заливают воду на 1/3 ее объема, включив циркуляцию 4-6-4, добавляют 50 кг ингибитора, 2016 кг 62%-ной кислоты, доливают до полного объема водой. Полученный в емкости 4 раствор, содержащий 250 кг/м3 NHО3, закачивают в аппарат 1. Повторяя описанные операции, заполняют этим раствором всю систему 1 -4-6-1 и циркулируют раствор в этой схеме в течении 3-6 часов и последующей промывкой раствором щелочи 0,04-0,1 Μ NaOH. Данные по испытаниям сведены в таблицу 2, в которой приведены также результаты испытаний растворами 100 кг/м3 и 260 кг/м3 HNO. Таким образом, установлено, что растворы азотной кислоты при концентрациях 105-250 кг/м3 обеспечивают эффективную очистку поверхности труб выпарных аппаратов на 3-6 часов циркуляции. При этом не требуется расход горячего пара. По опыту работы завода известно, и подтверждено результатами, приведенными в табл. 1, что раствора HCI в этих же условиях практически не оказывают влияние на состояние карамелевих отложений. Концентрация NHО3 менее 100 кг/м3 имеет нестабильное влияние на эти отложения (но все другие растворяет эффективно). Концентрация выше 250 кг/м3 NHO3 делает 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 является натриевая и кальциевая селитры, которые реализуются в сельском хозяйстве. Получавшиеся по прежней технологии хлорсодержащие растворы (от НСІ) вредны для окружающей среды и растений.