Разваривание крахмалсодержащего сырья является одной из основных операций подготовки процесса брожения и образования спирта. Основная цель разваривания — вскрытие клеток сырья и перевод крахмала в растворенное состояние.

Для разваривания цельного зерна и клубней требуются повышенная температура (155—162° С) и большая продолжительность воздействия этой температуры. Но даже в этом случае не удается нарушить структуру некоторых клеток.

ОБОРУДОВАНИЕ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ РАЗВАРИВАНИЯ ЦЕЛЬНОГО КРАХМАЛСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

При полунепрерывном процессе производства спирта разваривание крахмалсодержащего сырья происходит в трех аппаратах: предразварнике, разварнике и паросепараторе-выдерживателе. При этом первые два аппарата работают периодически, а третий обеспечивает непрерывное поступление разваренной массы на осахаривание.

Уважаемые пользователи! Не забывайте, пожалуйста, при копировании любых материалов данного сайта яруга.рф оставлять активную гиперссылку на источник копирования.

Предразварник предназначен для предварительного нагрева сырья до 60—90 °С отработавшим паром из паросепаратора, что способствует более полному развариванию зерна и позволяет провести последующее разваривание при более низком давлении.

Предразварник представляет собой стальной сосуд с конической крышкой и днищем (рис. 52). Сырье, подлежащее запариванию, загружается \ерез люк 4, находящийся в центре крышки аппарата. Под крышкой находится камера 2, в которую по трубе 5 поступает отработавший пар из выдерживателя или сборника вторичного пара. Из паровой камеры пар по четырем трубам 6 поступает в толщу загруженного сырья. На некоторых заводах в связи с тем, что трубы часто забиваются, они демонтированы, и пар подводится в нижнюю коническую часть аппарата.

На крышке имеется патрубок 3 для отвода воздуха и избыточного пара в бак для подогрева воды. Вода подается в предраз-варник через патрубок 1.

Сырье выгружается через задвижку 8, которая должна обеспечивать герметичность затвора и возможность регулирования выгрузки сырья из предраз-варника. В случае слеживания сырья для облегчения его выгрузки имеется шарнирно укрепленный рычаг (ворошитель) 7.

Для разваривания добавляют теплую воду в количестве (в кг): на 1 кг картофеля 0,2—0,5, на 1 кг зерна 2,5—3,5.

Воду задают' в предразвар-ник при разваривании зерна и в разварник при разваривании картофеля.

Разварник предназначен для разваривания крахмалсодержа-щего сырья под давлением до 0,6 МПа (6 кгс/см2), применяется при периодической и полунепрерывной схемах производства спирта. Разварник изготовляют из листовой стали Ст. 3 клепаной или сварной конструкции конической или цилиндроконической формы.

Техническая характеристика разварников

СП-1163

СП-1164

Масса загружаемого картофеля, кг 3000—3500

2500—2600

Масса загружаемого зерна, кг 1300—1500

900—1100

Объем, м3 5,3

4

Диаметр, мм 1500

1500

Высота, мм 5405

5106

Масса, т 2299

1652

Разварник (рнс. 53) состоит из корпуса 14, загрузочного люка 9 и прикрепленной на фланце выдувной корвбки 17. Для предохранения стенок от быстрого износа в нижнюю часть конуса внутри разварника вставляют сменную предохранительную гильзу 4 из стали толщиной 3—4 мм.

В выдувной коробке имеется решетка 18 для удержания посторонних предметов и дополнительного диспергирования сырья

в процессе выдувания. Непосредственно над решеткой находится лючок 2, через который очищают решетку и выдувную коробку. В верхней конической части коробки расположены два патрубка, по одному из них 3 подается пар, а другой 16 предназначен для отвода конденсата, но во избежание потери крахмала им пользуются редко. Выходное отверстие над решеткой закрывается коническим клапаном 1.

Поступление пара в разварник регулируется вентилем 6. Обратный клапан 5 препятствует попаданию сырья в вентиль и коммуникации в случае снижения давления в паровой магистрали. Через вентиль 7 подают пар при выдувании разваренной массы.

На крышке разварника к патрубку 13, защищенному сеткой, присоединен тройник с двумя вентилями 11 и 12. Вентиль 12 служит для отвода вытесняемого воздуха в атмосферу при загрузке аппарата и пропаривавши сырья, а также для окончательного снятия давления в аппарате перед открытием крышки люка. Вентилем 11 пользуются при циркуляции (перемешивании) сырья паром, избыток пара отводят в выдерживатель.

На крышке разварника имеются патрубок 10 для установки предохранительного клапана и патрубок для манометра 8, выведенного на рабочее место. На высоте 700—800 мм от нижнего фланца располагается пробоотборник 15.

На трубопроводе, подводящем пар к разварникам, устанавливается редукционный вентиль, отрегулированный на рабочее давление аппаратов. Поверхность разварника с внешней стороны теплоизолируют. Верхний люк разварщика для безопасности эксплуатации делается внутренним. Внутреннее давление давит на люк, прижимая его к горловине. Разварник опирается четырьмя лапами на каркас.

Разварники являются сосудами, работающими под давлением. Изготовление и эксплуатация их должны осуществляться в соответствии с требованиями правил Госгортехнадзора.

При эксплуатации разварников необходимо следить за состоянием предохранительной гильзы (при износе на 50% толщины ее необходимо заменить), исправностью предохранительного клапана и редукционного вентиля, которые должны быть отрегулированы на давление, не превышающее разрешенное рабочее давление; исправностью манометра. На стекле манометра (с внутренней стороны) должна быть нанесена красная черта, соответствующая разрешенному давлению.

Недостатки разварника следующие: периодичность процесса, значительные затраты времени на загрузку и выгрузку, на прогрев аппарата после каждой новой загрузки, неравномерность процесса варки в каждом аппарате из-за неодинаковых условий разваривания на разных уровнях в разварнике и в результате этого потери крахмала (недоваривание и переваривание сырья). Большим недостатком также является неравномерность потребления пара во времени, что отрицательно сказывается на работе котельной; разварники являются металлоемкими аппаратами; при обслуживании их затрачивается ручной труд, при эксплуатации требуется постоянное повышенное внимание персонала.

Выдерживатель используют при полунепрерывном и непрерывном процессах разваривания сырья. В нем происходит снижение температуры массы после разварника в результате образования вторичного пара, создается запас разваренной массы, обеспечивающий непрерывность процесса осахаривания, доваривается масса, может осуществляться смешивание разваренной массы из разных видов сырья.

В верхней части аппарата, являющейся паровой зоной, происходит сепарирование — отделение вторичного пара от разваренной массы. Она выполняет также роль крахмалоловушки, задерживая частицы массы, увлекаемые паром из разварников при циркуляции.

Наличие выдерживателя значительно выравнивает цикличность работы разварников. Выдерживатель (рис. 54) изготовляют цилиндрической формы из листовой стали толщиной цилиндрической части 6—8 мм и днища 7—9 мм, он рассчитан на давление не выше 70 кПа (0,7 кгс/см2).

Разваренная масса и циркуляционный пар подводятся в верхнюю цилиндрическую часть аппарата по тангенциально расположенным патрубкам, что способствует лучшему отделению (сепарированию) пара. В том месте, где выдуваемая масса скользит по стенке, вставлен стальной отражатель 10, препятствующий выбросу массы в паровое пространство выдерживателя. Выдерживатель заполняют разваренной массой на 2/з объема, а 7з приходится на паровое пространство.

Ниже воротника расположены два поплавковых указателя уровня 5, верхний из них показывает предельно допустимый уровень массы, нижняя часть аппарата от днища до первого поплавка служит для выдерживания массы. Объем между поплавками

предназнаиен для массы при очередном выдувании развар-ника.

По поперечному сечению аппарата расположена решетка 12 для задержания посторонних крупных примесей, которая выполняется разборной из стальных полос. Ширина зазоров между полосами 20 мм. Решетку чистят через люк 13, а на ходу при необходимости путем подвода пара через патрубок 4. При непрерывных схемах разваривания с хорошей подработкой сырья необходимость в решетке отпадает.

Уклон конусного днища составляет 60°, что обеспечивает хороший сток и полный выход массы.

Помимо предохранительного клапана к выдерживателю присоединяют гидравлический затвор 9, представляющий собой У-образную трубу диаметром 100—150 мм и высотой 7 м. Уровень воды в гидравлическом затворе контролируется краном 11. Высота столба воды при отсутствии давления в аппарате 3,5 м. В верхней части трубы гидравлического затвора имеется ловушка 8 для задержания воды, вытесняемой из затвора при повышении давления свыше 70 кПа (0,7 кгс/см2), и в то же время она должна обеспечивать выпуск избыточного пара через отверстия в верхней части ловушки. На трубе, отводящей пар из выдерживателя, устанавливают регулятор давления 7, при помощи которого в выдерживателе поддерживается давление в пределах 0,03—0,05 МПа (0,3— 0,5 кгс/см2).

В случае снижения температуры при длительных простоях массу можно подогревать паром через барботер 15. Давление в аппарате контролируют по манометру 3, который устанавливается в месте, удобном для контроля. Манометрическая трубка 6 заполняется водой. При определении истинного давления в выдержива-теле из показаний манометра следует вычесть давление, создаваемое столбом воды в трубе. Загрязнившуюся воду из манометрической трубки периодически спускают через трехходовой кран 2. Наружную поверхность выдерживателя покрывают теплоизоляцией.

АППАРАТЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ РАЗВАРИВАНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО СЫРЬЯ

Непрерывный метод разваривания является наиболее прогрессивным и позволяет обеспечить оптимальные условия ведения процесса, снизить производственные потери. Технологические схемы непрерывного разваривания измельченного крахмалистого сырья позволяют более полно использовать исходное сырье, повышают выход спирта из единицы переработанного крахмала. С их внедрением улучшается техника безопасности, облегчаются условия труда, так как отпадает необходимость многократного открывания и закрывания разварников при их загрузке; создается возможность полной автоматизации процесса.

Из всего многообразия имевшихся ранее непрерывных схем наиболее распространены в настоящее время две основные технологические схемы непрерывной тепловой обработки крахмалистого сырья в измельченном виде, принятые как типовые: Мичуринская с колонными аппаратами и Мироцкая (скоростная) с трубчатым разварником.

Данные схемы различаются входящими в них аппаратами и температурным режимом разваривания. Мичуринская схема предусматривает переработку сырья при сравнительно низких температурах (мягком режиме) и давлении до 0,6 МПа (6 кгс/см2); Мироцкая схема может применяться на заводах, имеющих пар давлением 1 МПа (10 кгс/см2) и выше, так как температурный режим варочного аппарата значительно выше, чем в Мичуринской схеме.

Для работы по схеме непрерывного разваривания зерно должно быть измельчено на молотковых дробилках или вальцовых станках. Проход продуктов измельчения через сито с отверстиями диаметром 1 мм должен составлять для кукурузы не менее 75— 80%. При измельчении других видов зерна на сите с отверстиями диаметром 3 мм остаток не должен превышать 0,3%. Поэтому при работе на вальцовых станках необходим усиленный контроль за состоянием валков, а для измельчения кукурузы применять последовательный двойной помол.

Мичуринская схема представлена на рис. 55. Размолотое зерно поступает в смеситель-предразвариик 1, в первой секции (смесителе) оно смешивается с водой температурой 40—45° С. Воду добавляют в зависимости от крахмалистости сырья в количестве 2,5—3,5 л на 1 кг измельченного сырья. Во второй секции (пред-разварнике) замес подогревается вторичным пуром из паросепа-ратора до 60—70° С. Дробленый картофель подогревается до 40— 45° С. Продолжительность пребывания замеса в смесителе-пред-разварнике составляет 15—20 мин. Масса в предразварнике подогревается при постоянном перемешиваний. Из предразварника

плунжерным насосом 2 масса перекачивается через контактную головку 3, где подогревается до необходимой температуры, в варочную колонну 4 первой ступени. Масса попадает в верхнюю часть колонны и через распределительную воронку перетекает вниз. Основной прогрев массы осуществляется в контактной головке. Подача пара в колонну первой ступени должна быть минимальной и, если возможно, вообще прекращена. Ряд заводов уже ведут процесс разваривания без подачи пара в колонну первой ступени.

Из варочной колонны первой ступени масса перетекает в варочные колонны 5 второй ступени. Варочная батарея второй ступени может состоять из одной, двух или трех вертикальных цилиндрических колонн, последовательно соединенных между собой. Монтажная схема предусматривает возможным при необходимости изменять количество находящихся в работе колонн. Для обеспечения самотека верхние выходные трубы должны располагаться так, чтобы в каждой последующей колонне патрубок был ниже уровня массы в предыдущей. Пар в колонны второй ступени не подводится. Колонны как первой, так и второй ступени разваривания имеют теплоизоляцию.

Масса по колоннам второй ступени движется снизу вверх, по выходным трубам она переходит в нижнюю часть последующей колонны, снова поднимается по ней вверх и переходит в нижнюю часть следующей колонны. Из последней колонны через автоматический регулятор масса выдувается в паросепаратор-выдержи-ватель. Сваренная масса из паросепаратора поступает на осахаривание.

Смесител ь-предразварник (рис. 56) — аппарат непрерывного действия, выпускаемый в комплекте агрегата. Смеси-тель-предразварник представляет собой корытообразную емкость, которая разделена перегородкой 12 на две секции. Головная часть — смеситель 3— предназначен для смешивания дробленого зерна с водой, предразварник 8 — для нагревания замеса. Для перемешивания замеса на полом валу 7 внутри аппарата прикреплена мешалка. В смесителе лопасти мешалки выполнены горизонтальными, в предразварнике мешалка сделана в виде лопасти, закрепленной по винтовой линии, что обеспечивает перемещение замеса вдоль аппарата. Вал мешалки делает 20—30 об/мин и приводится в движение от электродвигателя 1 через редуктор 2. Из смесителя замес через переливной патрубок 6 перетекает в предразварник. Продолжительность выдержки массы в предразварнике изменяется в результате изменения уровня, который регулируется шиберной задвижкой 9. Вторичный пар для нагревания замеса подводится через патрубки 11. Люки 4 служат для осмотра, патрубки 10 и 13— для освобождения аппарата от массы во время длительной его остановки.

Контактная головка (рис. 57) обеспечивает двусторонний подвод пара для подогрева массы, в результате чего масса

движется по кольцевому каналу н гнронизывается с двух сторон паром.

Пленочная контактная головка состоит из цилиндрического корпуса 5 с закрепленными на фланцах верхней съемной частью и нижним съемным конусным днищем. В цилиндрическом корпусе вставлена рубашка 3 с отверстиями для выхода пара. Внутренняя труба 4 также снабжена отверстиями образует внутреннюю паровую камеру, куда также подводится пар.

На выходе из обогревающей камеры внутри корпуса контактной головки для лучшего перемешивания массы установлен диск 2 с четырьмя отверстиями, но при работе ,на повышенной производительности" и высокой концентрации диск целесообразно снимать. Для создания перепада давления и гидромеханического воздействия могут устанавливаться диафрагмы 1 и 7 на входе и выходе массы-

Варочная колонна

первой ступени (рис. 58) изготовляется из листовой стали Ст. 3 спокойных плавок. Стенки цилиндрической части сделаны толщиной для агрегатов производительностью 800—1200 дал 10 мм, а 1700—2500 дал 12 мм. Колонна рассчитана на рабочее давление 0,5 МПа (5 кгс/см2). Внутри в центре колонны имеется парораспределительное устройство со щелевыми отверстиями. Замес поступает в колонну по патрубку 3. Пар в колонну при необходимости вводится через штуцер 3.

Для очистки, осмотра и проведения других работ в колонне имеются два люка. Для обеспечения надежности установлены предохранительные гильзы 4 как в нижней части обечайки, так и в нижнем конусе. При работе колонна заполнена массой на 85% по объему, уровень заполнения колонны контролируют с помощью электродов и по Поплавковому указателю 6. В корпусе имеются гильзы 1 для термометров, а на крышке — штуцера для соединения с уравнительной линией, установки предохранительного клапана и манометра, а также для отвода через циркуляционную линию накапливающегося воздуха и образуемых при разваривании газов и пара в предразварник или в паросепаратор, или в имеющуюся другую систему утилизации тепла.

При эксплуатации колонны наблюдается пригорание массы к стенкам, в связи с чем приходится периодически очищать их. За последние годы колонна первой ступени значительно модернизирована: ликвидированы наклонные полки, колонна изготовлена цельносварной, без царг, что упрощает осмотр и очистку.

Варочные колонны второй ступени объемом 1 или 3 м3 выполнены в виде полых вертикальных труб диаметром 500 мм для агрегатов 800—1200 дал и 800 мм для агрегатов 1700—2500 дал. Верхние и нижние днища съемные. Колонны рассчитывают на давление 0,5 МПа (5 кгс/см2).

Крахмалсодержащая масса входит через патрубок нижнего днища и выходит через патрубок в цилиндрической части вверху. Патрубки на верхнем днище служат для присоединения к общей уравнительной линии, которая соединяет между собой паровые Пространства всех колонн (труб) второй ступени и парового пространства колонны первой ступени- Такое соединение позволяет уравнять давление в колоннах. На верхнем днище каждой колонны имеются патрубки для присоединения предохранительного клапана и манометра. В нижние днища устанавливаются сменные гильзы.

Мироцкая схема непрерывного разваривания показана на рис. 59. Основным оборудованием являются трубчатый аппарат для разваривания и паросепаратор-выдерживатель. Режим варки проводится в нем под Повышенным давлением, что значительно сокращает продолжительность варки.

Схемой предусматривается измельчение зерна на молотковых дробилках и вальцовых станках, а картофеля — на молотковых

дробилках. Подогретый в смесителе до температуры 40—45° С зерновой замес (картофель до 35° С) плунжерным насосом 1 по трубе 2 прокачивается через теплообменник 6 типа «труба в трубе». В нем масса подогревается экстрапаром, поступающим по трубе 7 из паросепаратора 8. Из теплообменника масса через контактную

головку 4, в которой нагревается до 165—175° С, поступает в трубчатый прямоточный разварник 5. Здесь в течение 2—3 мин масса при температуре 165—175° С (пар в разварник не вводится) достигает полного разваривания. Из разварника масса направляется в паросепаратор 8.

Основными аппаратами являются контактная головка, трубчатый диафрагмированный разварник, паросепаратор-выдерживатель, теплообменник типа «труба в трубе» и плунжерный насос.

Контактная головка аналогична по конструкции головке, приведенной на рис. 57. Давление греющего острого пара должно быть свыше 0,8 МПа (8 кгс/см2).

Разварник состоит из 10—12 вертикальных секций из труб диаметром 150 мм, последовательно соединенных горизонтальными переходами под прямым

углом. Общая длина труб 60 м, расстояние между секциями 0,7 м, объем трубчатки около 1 м3.

По ходу развариваемой массы во всех фланцевых соединениях установлены диафрагмы (рис. 60). Диаметр отверстий первых шести диафрагм 40 мм, в каждых последующих шести диафрагмах диаметр отверстий увеличивается на 5 мм, в последней группе он равен 55 мм.

При прохождении массы через диафрагмы давление резко падает и соответственно снижается температура кипения массы. Вследствие перепада давления происходит самоиспарение, что способствует лучшему развариванию. Кроме того, прохождение массы через диафрагмы связано с турбулизацией потока, гидромеханическими ударами. Это приводит к дополнительному измельчению частиц развариваемой массы.

Эффективность перемешивания и измельчения развариваемой массы в трубчатом аппарате повышается в результате применения прямоугольных коленчатых переходов. В переходах устанавливают сменные защитные гильзы, обеспечивающие длительный срок службы аппарата.

Уважаемые пользователи! Не забывайте, пожалуйста, при копировании любых материалов данного сайта яруга.рф оставлять активную гиперссылку на источник копирования.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каково назначение выдерживателя-паросепаратора?

2. Почему необходимо измельчать сырье в непрерывных схемах?

3. Какие имеются типовые схемы непрерывного разваривания крахмалсодержащего сырья?

4 Как устроен смеситель-предразварник? 5. Каково устройство контактной головки?

6 Какова конструкция варочной колонны первой ступени по Мичуринской схеме?

7. Для какой цели ставятся диафрагмы в варочном аппарате по Мнроцкой схеме?

8. Для чего предназначены сменные защитные гильзы в колоннах Мичуринской схемы?

Источник: Оборудование спиртового производства. Иванов А.И., Зотов В.Н.

__________________________