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抽吸型管道中和——制糖业的一个创新技术
来源: 发布时间:2018-12-11 陈世治

上世纪60年代初,中国解放后的第十年,百业待兴,工业生产出现空前高涨的热潮。国内钢铁产量奇缺。中国是个新生国家,一切只能靠自给解决,在钢铁原料极端欠缺之际,掀起全国增产节约的热潮。中央经委、计委提出,企业生产中,争取尽可能将需要使用大量钢材的反应箱罐,改为用管道反应,以节约钢材。

轻工业部甘蔗糖业研究所制糖研究室注意到:亚硫酸法糖厂的硫燻中和箱可以改造。初步估算,一间2000吨/日的糖厂,硫燻及加灰所用的3个中和箱(其中一个备用)共耗钢材约30吨,若改为管道中和器,只需约10吨,可减少7成。

国际上,西方国家在糖厂用管道加灰和加磷酸等澄清剂在60年代初都曾进行尝试。美国在1959年,英国在1961年,俄国在1958年都进行过尝试,但都未有在生产中成功使用的报道。存在问题是物料混和及吸收率不高,达不到生产的要求。

1961年我国蔗糖研究所中间试验工场(规模40吨蔗/日)建成,提供了管道中和中试的条件。与此同时,姜圣阶参加在捷克举行的国际第一届化工会议后,报导新的传质理论,认为高速运动的传质过程和顺流操作过程使传质系数比一般逆流要大5-7倍。

在这个理念启示下,在蔗糖所40吨/日工场用附有针阀的蔗汁抽射器,将一次加热汁射入反应管前的玻璃混和管。蔗汁以4千克/分米2的压力及每秒22-25公尺的高速射流造成强烈湍流,可使周围气体被切割成极微小的汽泡,形成乳化状态,旺盛的自由湍流状态支配着传质过程,从而达到高速吸收。混和管后是6-8米长的蔗汁反应管道。气液混合体以每秒3米的速度通过,也可以保持一定的湍流状态。硫气中的二氧化硫至此被吸收85-90%,反应管后设有散气箱,蔗汁从切线方向进入,与箱内壁的多个挡板形成湍流,从而使硫气的吸收率最终达到99.8-99.9%;而使用中和箱时的硫气吸收率一般只达到99.5%。

1963/64榨季在南海糖厂(规模2000吨蔗/日),管道中和经一个多月的生产试用,已能正常运行。为进一步比较管道中和与原有中和箱在生产上的工艺效果,试验组与厂方协同安排了92个班次(每班8小时)的对比试验。从1964年1月8日起进行15个班次管道中和的查定,然后转用中和箱查定15个班次。作为一个对比组,共进行3个对比组。如此交替进行,以避免在不同时期甘蔗质量变化对澄清效果的影响。由1月8日至3月6日进行的交叉对比查定,根据厂方班报生产数字,累计取得两种设备在蔗汁澄清效果上的比较结果:

1.由混合汁到澄清汁,纯度提高值由中和箱的0.29%提高到管道中和的0.83%(每提高0.5%纯度,一间2000吨/日糖厂每榨季可增加收入约20万元)。

2。由混合汁到澄清汁,固体灰份增加率由中和箱的17.1%减少到管道和中和的10.4%。

3.胶体除去率由中和箱的15.5%(固体物)提高到管道中和的20.5%。

4.第四效蒸发罐通洗时间由中和箱的5.4小时减少到4.9小时。

5.第五效蒸发罐通洗时间由中和箱的4.6小时减少到3.6小时

(参看1964年10月国家科委出版编号0128“科技研究报告”)。

澄清效率方面的比较表明,使用管道中和器比中和箱有所提高,其实这也不难理解,一般传质过程在管道中进行,交换的空间比较狭小,时间比较短暂。这有利于保持反应条件的稳定,从而带来效果的提高。

1963/64年榨季在南海糖厂的试生产中,抽吸型管道中和器还表现另一特点。由于操作在负压下进行。硫气从硫磺炉到中和器,整个操作过程没有硫气外溢的现象,使硫磺炉的操作工人及清净车间工人免除了过去受硫气弥漫致受毒害之苦。同时也省去一台36千瓦的空气压缩泵,每榨季可节约电力15万度。

亚硫酸法糖厂的硫燻中和工序由中和箱改为抽吸型管道硫燻中和的新工艺在蔗糖所40吨/日试验工场经过一个榨季的探索性试验,确定了设备的各种参数后,次年就转入南海糖厂2000吨/日的生产试验。这无疑还存在不少困难,但当时厂方参加这个试验的人都理解这是一项国际上创新的新工艺新设备,因此,全厂上下一致,毫无保留地投入艰苦的试验工作,终于在1964年1月生产完全正常运转,开始效果的查定工作。

1964年夏,该项目主持人陈世治赴北京参加国家三委的“新设备新技术的研究成果报告会”,在会上介绍“亚硫酸法糖厂抽吸型管道中和器”的使用情况。本项目被国家计委、国家经委、国家科委评为“国家工业新产品” 二等奖。

在国家三委的积极推动下,本项目随即在全国亚法糖厂使用。经过约10年时间,全国300多间大小亚法糖厂基本上都废弃原有的中和箱,改用抽吸型管道中和器。

1975年以后,由于国家趋向使用大型糖厂,为适应在较大型如4000吨/日以上的糖厂需要。轻工业部广州轻工设计院为适应减少使用厂房面积,将抽吸型管道中和器改为立式,一直使用至今。


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