RU2086876C1

RU2086876C1 - Method of cleaning of heat exchange surface of sugar juice evaporation apparatuses

Info

Publication number: RU2086876C1
Authority: RU
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Промэко"
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: food industry, cleaning of sugar production evaporation apparatuses. SUBSTANCE: the heat exchange surface of sugar juice evaporation apparatuses is rinsed out by inhibited solution of nitric acid with a concentration of 105 to 250 kg/cu.m at a temperature of 25+-10 C. EFFECT: facilitated procedure. 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности и предназначено для использования в выпарных аппаратах сахарного производства. The invention relates to the food industry and is intended for use in evaporators of sugar production.

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.Known chemical cleaning methods using solutions of mineral acids, such as sulfuric or phosphoric acids with complexing agents [1] sulfuric acid with an inhibitor and foaming agent [2]
There is a known (prototype) method for cleaning the surface of heat exchangers in the sugar industry from deposits, in which evaporators are cleaned by washing them with inhibited solutions of 3-15% HCl while boiling for 3-6 hours with pumping acid to maintain its level in the apparatus, which drops by the reason for the entrainment of water (and HCl) in the form of vapors upon boiling [3]
The disadvantages of this method are the low degree of purification from caramel deposits, which form a dense and durable structure and have a thickness of fractions of a millimeter to several millimeters; large ablation of water and acid in the form of vapors into the gas exhaust system of the installation; increased energy consumption, since the washing process is carried out under boiling for several hours (3-6); the presence of significant amounts of chlorine-containing flushing waste harmful to soils.

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. The invention is aimed at obtaining a new technical result, which consists in increasing the degree of purification of the inner surface of heat exchangers from dense caramel deposits, reducing energy consumption and improving environmental protection.

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.The essence of the invention lies in the fact that in the method of cleaning the heat exchange surface of the apparatus for evaporating sugar juices, mainly from dense caramel deposits, by dissolving them by treatment with an inhibited aqueous solution of nitric acid at a concentration of 105-250 kg / m ³ , washing is carried out at 25 ± 10 ^o C.

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. Example 1. Samples of pipes of 20 mm in height together with caramel-containing deposits on them with a thickness of 2 mm are placed in glass glasses and poured with acid solutions. The state of the solution and deposits are visual observation. The results are shown in table 1. The initial state of the solution is a clear liquid. The initial state of the deposits is dense, hard dark brown layers.

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.For industrial tests, a technological scheme was prepared (see drawing). The diagram shows an evaporator (AB) having inside the tube bundle of the heating chamber and the viewing window 1 at a level higher than the upper end of the tubes 2, a mixer container (mixer) (E _cm ) with a level glass 3 and an acid pump (NK), containers for inhibitor (E _ing ) 2 m ³ and for concentrated (62%) nitric acid (E _az ) 10 m ³ . The strapping of the devices provides the possibility of circulation according to the scheme of the evaporator

In this case, the capacity of E _cm plays the role of an intermediate tank - this protects the pump from clogging with pieces of impurities (circulation without an intermediate tank is also possible). It is possible to provide circulation according to the scheme

. This scheme is used in the preparation of portions of inhibited nitric acid solutions.

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.Example 2. The capacity of the mixer (E _cm ) has a working volume of 5 ³ . The evaporator to be cleaned has a working volume of 30 m ³ , and together with connecting pipelines 35 m ³ . The inhibited solution is prepared in a mixer tank (E _cm ) and pumped into an evaporator. This requires 35: 5 to 7 volumes of the mixer tank (E _cm ). The preparation of an inhibited acid solution is as follows.

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.Water is poured into the container (E _cm ) per 1/3 of its volume, 50 kg of C5U inhibitor is added from the storage tank (E _ing ). The contents of the mixer tank are mixed by circulation according to the scheme: mixer tank

With stirring, in a mixer tank (E _cm ) add (62%) nitric acid in an amount of 846 kg, then add water to the full working volume of the vessel (E _cm 5 m ³ ). After fivefold circulation, the contents of the mixer tank are pumped into the evaporator. After filling the apparatus and pipelines, the circulation is switched to the circuit: evaporator (VA) (BA) → tank (E _cm ) → pump (HK) _ → evaporator and circulate for 6 hours without heating.

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. After that, acid from the washed apparatus is drained or pumped to the next contaminated apparatus. In gaps, crevices, and stagnant zones inside the apparatus, stuck, inaccessible to acid deposits, swollen during acid treatment remain. These deposits, saturated with acid, can have a corrosive destructive effect on the surface of the metal. Therefore, the apparatus must be washed with an alkaline solution of 0.4-0.1 M NaOH. In this case, neutralization of acid residues occurs with the destruction of stuck sediments and their leaching. The metal surface is passivated and ready for a new cycle of work. Rinsing with alkali is carried out by circulation for 2 hours.

Пример 3. Аналогичным образом проведена обработка с циркуляцией раствора кислоты в течение 3 ч. Example 3. Similarly, the treatment was carried out with the circulation of the acid solution for 3 hours

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.Example 4. In the intermediate tank E _cm fill water to 1/3 of its volume, turning on the circulation

add 50 kg of inhibitor, 2016 kg of 62% acid, add to the full volume with water. Obtained in E _cm solution containing 250 g / l HNO ₃ , pumped into the apparatus AB. Repeating the described operations, fill the entire system with this solution

and circulate the solution in this scheme for 3-6 hours, followed by washing with an alkali solution of 0.04-0.1 M NaOH.

Данные по испытаниям сведены в табл.2, в которой приведены также результаты испытаний растворами 100 г/л и 260 г/л HNO₃.The test data are summarized in table 2, which also shows the results of tests with solutions of 100 g / l and 260 g / l HNO ₃ .

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.Thus, it was found that nitric acid solutions at concentrations of 105-250 kg / m ³ provide effective cleaning of the surface of the tubes of evaporators for 3-6 hours of circulation. In this case, the consumption of combustible steam is not required.

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).According to experience, it is known and confirmed by the results given in table. 1, that HCl solutions under the same conditions have practically no effect on the state of caramel deposits. A concentration of HNO _{3 of} less than 100 g / l (kg / m ³ ) has an unstable effect on these deposits (but dissolves all others efficiently).

Концентрации выше 250 г/л (кг/м³) HNO₃ делают раствор слишком активным. При этом раствор вспенивается, переполняя аппарат и газоотводные системы.Concentrations above 250 g / l (kg / m ³ ) of HNO ₃ make the solution too active. In this case, the solution foams, overflowing the apparatus and gas systems.

После полной нейтрализации отработанные растворы представляют собой жидкое концентрированное сложное удобрение, основными компонентами в них являются натриевая и кальциевая селитры, реализуются в сельском хозяйстве. After complete neutralization, the spent solutions are a concentrated concentrated liquid fertilizer, the main components in them are sodium and calcium nitrate, which are sold in agriculture.

Получавшиеся по прежней технологии хлорсодержащие растворы вредны для окружающей среды и растений. The chlorine-containing solutions obtained by the previous technology are harmful to the environment and plants.

Claims

A method for cleaning the heat exchange surface of sugar juice stripping apparatuses primarily from dense caramel deposits by dissolving them by treatment with an inhibited aqueous acid solution, characterized in that an aqueous solution of nitric acid with a concentration of 105 - 250 kg / m ^{3 is} used as acid.