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"Proc4dé dépuration et de décoloration de solutions industrielle de sucra et dispositif pour l'exécution de ce procéda* .
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La présente invention concerne un procède d'épuration de
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solutions industrielles de sucre d'un de:r4 de pureté quelconque on
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utilisant un 4 changeur anionique charria d'ions carbonate ou bicar-
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bonate et un âchïnneur c±4tionique Ch"1l'16 d'ions ammonium L'inven- tior,s#4t*nd aussi & un dispositif pour lr:x.úcut1on du procûdS Il est connu d'apurer do:) solutions industrielles do nucro on les traitant tout d'abord avoc un chnfutu:' anioniquo de carbonate et ensuite avec un 6chun!eur chargé d'ions ammonium.
Après ce traitement à changeurs la solution de sucre industrielle contient au maximum 70 , d'ions carbonato au lieu des unions d'ori" gine et 90 à 95 d'ions ammonium au lieu dan cations d'origine.
La cause de la ditf6rnc\.I 4c ûoeré d'anion3 et
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de catione dans lu solution de sucre réuide dan-% la ontl1otd.t1que d'échange différente dea opérations d'échanget comme cola r.d8ort du diagramme de la tige 1. i prbs le trai teillent. il reste ufn\ solution de sucre épur6o qui contient d'environ 20 & 25 * et, au point final du la charge doo chn(;Ur3. de 60 z 70 #,{ de plus d'ions ammonium que d'ions carbonate.
Si l'on concentre maintenant une solution de suer* de eu gunru pour l'obtention du sucre par crhtnllisat1on, tout d'abord le carbonate dfumionium contenu dans la solution s'é- chappe ot ensuite l'ammoniao s'échappe des combinaisons d'ainmoidum non stables on reformant les acides correspondants suivants
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R " roste d'acide,
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Cette rúaction est absolument indésirable dans la solution de sucre épurée car elle conduit à do faibles valeurs de pH, ce qui peut amener,
pour la haute température d'évaporations à de grandes portes par formation de sucre invertit Si l'on doit à présent continuer traiter ordinairement une telle solution do sucrât il faut faire
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suivre le traitement à lf\chut1Gour d'un traitement ultérieur qui a pour but dû transformer les nais d'ammonium on excès en sels alcali- no-turreux stables.
Ceci se fait par exempta par traitement à l'hydroxyde de calcium, au cours duquel il se forma de l'ammoniac
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libre ot le composé de calcium correspondant. suivant lt4quation ï
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L'exécution technique de ce traitement subséquent demande une très grande dépense d'appareils et doit être surveillée d'une façon très
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précise car un excès do Ca(OII)2 restant dans la solution de sucre empêche très fortement; la cristallisation du sucre et, d'autre parts une très faible quantité ue Ca(OH) conduit à une formation d'acide et par suite à l'inversion de la solution de sucre.
En outre, ce traitement subséquent conduit à une concen- tration importante de sels alcalino-terroux dans la solution de su-
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cre épurée, ce qui conduit suivant les circonstances à une certaine
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diminution de qualité dans les produits obtenus de pureté maximale, En principe il y a dans l'industrie sucrière, sur la base des expé-
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riences de la pratique, une forte tbndurzce s'opposant & une coneen- tration élevée de sels alcaline-terreux et en particulier de sels de chaux, bien que l'on ait pu prouver que des sels de chaux stables neutres n'ont aucune sorte d'effet nuisible sur la continuation du traitement de solutions industrielles de sucre*
En outre,
on connaît déjà un procédé de continuation de l'épuration de solutions de sucre industrielles très pures (clarifi- cation), suivant lequel ces solutions sont traitées pour éliminer les ions chlore parvenus dans la solution de sucre apurée au cours
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de l'épuration et de lu décoloration avec un ZchanZeur au bicarbonate et ensuite avec un échangeur d'ions ammonium.
Ce procédé n'est applicable, pour les raisons exposées ci- dessus, que lorsqu'il s'agit de solutions de sucre trés pures qui ne
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contiennent que pea de zr,9.lliv.lnces de sels par litre (aval/1) tut par conséquent, lorsque l'on peut prendre en considération 1 'abaisse-
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ment du pH se produisant après le t.-uit, m-nt et la vaporisation du carbonate d'ammonium.
L'invention concerne maintenant un procédé qui permet d'é-
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limitiez l'aide dt6chaitleurs anionirues ch;.r,J.3 de carbonate ou de bicarbonate et d' chun,E:UrB d'ions ataconium, â partir de solutions industrielles de sucre de pureté qu, lcoHu..J,tr <..{0&11'10 à partir de liqueurs claires t environ 80 ' des color"nts et environ 50 de lit tat7,,t des impuretés sans fu'il soit nécessaire de procéder à un traitement subséquent du la solution de ';ucrc: pllt'Lc au sens exposé ci-dessus. Une solution do sucre 'Gr.,v."a' de cotte nan1ra. prête subir la sut,. du trs,; 'û±::itG2l: ne contient donc ??un "Uv daa tracon de sels alcaline-terreux.
Le procédé conl'ol'lllf. à l'invention \'::1t cnfiCtrisJ en ca qu'on p:,rtnc(. la solution (ie Ù';:', ',nitt; nt 1 t.i,4zs,o:r t.r,ioni,ttc, on traita ensuite l'une t.t3'3 ': t"G,l:i d;" 3, olut.io:t da rmerâ avec .tGclaau :.tzr k.,, jtl li réunit y z: <":1::1,\ ",,,'t c l'.1utr'J par- tie de la solution ao nucr.: non traitées Il n::; t l...d,.u'l..m1' cationitjuo,
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le rapport quantitatif de* parties de la solution de sucre étant choisi de façon que l'on obtienne après la réunion des parties et après l'élimination du carbonate d'ammonium qui y est contenu, une liqueur de sucre exempte d'acide et pratiquement exempt* de composés d'ammonium.
Le réglage du rapport de mélange des parties de solu- tion de oucre adapté à l'état de charge de chaque cas de l'échangeur carbonate se fait avantageusement en contrôlant le pH de la so- lution de sucre de nouveau réunie, après que le carbonate d'ammo- nium contenu a été élimina par vaporisation de la solution de su- cre.
Si une trop grande quantité de la solution de sucre est passée par l'échangeur d'ions NH4, lorsqu'on chasse le car- bonate d'ammonium de la solution des composes d'ammonium en excès l'acide correspondant est régénéré et le pH baisse à des valeurs inférieures.
Si, par contre,trop peu de la solution de sucre tra- verse l'échangeur d'ions NH4, il reste, après avoir chassa le carbonate d'ammonium de la solution de sucre traitée, n excès de carbonate alcalin, de sorte que le pH s'élève en conséquence Ces variations du pH peuvent être utilisées pour le réglage du rapport de mélange. Il est ainsi possible d'observer avec précision une valeur de pH prescrite et de la maintenir sur tout le trajet du traitement de la solution de sucre épurée.
Le procéda conforme à l'invention permet d'obtenir les avantages suivante, par rapport aux procédés déjà connus l
1. La formation de sels alcalino-terreux dans la tolu- tion de sucre épurée est évitée et par suite, il n'y a plus à s'at- tendre à des inconvénients quelconques lors de la continuation du traitement, soit par des incrustations, soit par des empêchements de cristallisation,
2.
L'appareillage nécessaire est d'une construction
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beaucoup plus simple et le processus est beaucoup Plus facile à surveiller du fait de la suppression du traitement subséquent de la solution de sucre,
3, Une valeur de pH stable désirée de la solution de sucre épurée peut être réglée et Maintenue Jusque la fin du trai- tement de cette solution,
4. La mélasse se formant finalement dans ce procédé a une composition tout à fait normale et peut donc être traitée sans difficulté* ce qui n'est pas le cac de mêlasses contenant deu sels alcalino-terreux en plus grande quantité.
L'invention est illustrée à l'aide des dessine an- nexés.
La figure 1 est un diagramme montrant l'allure de l'échange ionique pour des solutions de sucre avec des échangeurs d'ions carbonate et d'ions ammonium.
La figure 2 est un autre diagramme montrant également l'allure de l'échange ionique pour des solutions de sucre avec des échangeurs d'ions carbonate et d'ions ammonium,
La figure 3 est un schéma d'écoulement pour l'exécu- tion du procédé de l'invention.
Dans le détail, le diagramme de la figure 1 montre l'allure de l'échange dans le cas d'un échangeur d'ions ammonium (courbe en trait interrompu) et dans le cas d'un échangeur d'ions carbonate (trait continu). Le pourcentage des ions totaux trans- formes est reporté en ordonnées sur le diagramme de la figure 1, tandis que les unités des volumes de lit de la solution de autre sont reportés en abscisses.
Le diagramme de la figure 2 correspond à celui de la figure 1, mais on a reporté de gauche à droite les pointa de ré- férence de l'échange selon lea exemples suivants.
La figure 3 représente un schéma d'écoulement pour l'exécution de l'épuration et de la décoloration de solutions in- dustrielles de sucre suivant une forme d'exécution préférée du
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procéda de l'invention. La colonne d'échange 1 peut être chargée d'en haut de liqueur claire qui a été par exemple adoucie. Le lit
4 de l'échangeur d'ions carbonate se trouve dans la colonne 1. au- dessus du lit 5 de l'échangeur d'ions ammonium.
Les deux échangeur* ioniques se touchent à la ligne limite 3 et immédiatement au-dessous de cette ligne, il est monté un dispositif 2, par exemple une rame pe ou grille de buse, qui permet d'enlever en cet endroit la to- talité de la solution de sucre qui est entrée dans la colonne et qui a traversé l'échangeur d'ions carbonate. Le dispositif 2 est relié à une soupape de réglage 6 qui peut être commandée au moyen de l'appareil de commande 7 par la valeur du pH de la solution qui s'écoule. La colonne 1 comporte en outre des buses de fond 8 au moyen desquelles on peut retirer la partie de la solution de su- cre qui a traversé l'échangeur d'ions ammonium. Il est en outre prévu un appareil mélangeur 9 dans lequel débouchent les conduits
10 et 11 venant du dispositif 2 et des buses de fond 8.
Le conduit 12 va du mélangeur 9 à l'évaporateur 13, la préparation de la solution de sucre traitée s'effectuant de la manière usuelle. Le pH de la solution de sucre s'écoulant de 1' évaporateur 13 est mesuré en 14 au moyen du pH-mètre 15 et les valeurs de mesure sont conduites à l'appareil de commande 7. Mais il y a lieu d'observer qu'en dehors du schéma représenté à la figure
3, il est également possible de réaliser d'autres dispositions d' échangeurs et que le procédé conforme à l'invention peut être éga- lement exécuté en particulier en utilisant des colonnes d'échan- geurs pour l'échange d'ions carbonate et d'ions ammonium.
Les diagrammes des figures 1 et 2 permettent de recon- naître les caractéristiques d'échange très différentes d'une part de l'échangeur d'ions carbonate et. d'autre part, de l'échangeur d'ions ammonium. Comme on peut le voir par les diagrammes, le pour- centage des composés formés avec l'ion carbonate diminue constam- ment avec l'augmentation de la charge de l'échangeur d'ions CO3,
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tandio que l'échange d'ions N"4 reste apnroximatlvement à la même valeur presque jusqu'à épuisement complet de 1 échangeur d'ions NH4.
Par conséquent, avec l'augmentation de la charge de l'échan- geur d'ions CO3, la fraction en composée d'ammonium qui ne sont pas du carbonate d'ammonium devient de plus en plus grande.
Si l'on applique ces processus à l'épuration de solu-
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tions industrielles de sucra qui contiennent .n,r#jeure partit comme impuretés des comp ada alcalins d'acides organiques et infor- ganiques, on obtient les réaction suivantes : a) échange au carbonate t
2 R.K + échangeur d'ions carbonate K2CO3 + échangeur/
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-A-Y a R = reste d'acide.
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Il se forme donc pendant le traitement une quantité, correapon- dant au degré d'échange, de carbonate alcalin dans la solution de sucre traitée$ b) échangée d'ammonium
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K2CO, + échangeur d'ions RH, (NHA)oC0, + échangeur : ,.... . ,..
. ,..,, b àê3 2 R,K + :.!!!.':o24 Ring + échangeur Ka ,..,..,..,...,.¯¯.."¯;w, . ,,. .",-.
Dans cet échange, environ 95% du total de* ions alcalins et
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alcalino-terreux sont échangés contre des ions ammonium, inditt4r... ment, qu'ils se présentent comme carbonates alcaline. hydroxydes ou sels alcaline d'un acide organique ou inorganique.
Dans le procédé selon l'invention, on soumet tout d' abord la solution de sucre à épurer à l'échange au carbonate. On fait ensuite panser sur 1' échangeur d'ions ammonium une partie de traitée la solution de sucre/par échange d'ions carbonate en choisissant cette partie de telle talon que les composés d'ammonium alors formée réagissent avec la fraction retenue de la solution de sucre qui n' a traversé que l'échangeur d'ions carbonate et qui contient par sui-
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te du carbonate alcali, , l'instant précis o les deux tractions de la .lut1on de sucre sont réunies.
Ceci peut Otre représenté par les r4act1on, suivantes s 2 R1C + dchanteur d'ions carbonate X 00 R. alcali K2CO,+ R, alcali échangeur d'ion NH4Ni) C!+ NH4*R 2 t, + K2CO,"!I>"" ", R.K + (NH...)2CO, R.K = composa alcalin non transformé*
Lorsqu'au cours dt la charge de 11 'changeur d'ion.
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carbonate la teneur en carbonate alcalin diminue canetamraant, tandis que la teneur en composés d'ammonium des restes d'acide non transformés augmente constamment, il faut, pour pouvoir trans- former ces composés qu'une fraction toujours plus petite des so- lutione de sucre soit amende à traverser l'échangeur d'ion. NH4,
dont la fraction en composés d'ammonium est ensuite transforma par le carbonate alcalin de la solution de sucre non traita avec l'échangeur d'ions ammonium suivant le schéma de réaction ci-dessus* dès que les deux fractions de la solution sont de nouveau réunies Dans les exemples qui suivent, il ont traité une solu- tion de sucre qui contient avant l'épuration 47,0 mval d'anions et 47,0 mval de cations. Dans lea exemples on utilise les expres. sions et abréviations suivantes
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carbonate alcalin K2CO,.Na2CO,.
CaCO R.NH4 " Sels d'ammonium d'acides organique* et inorganiques R. alcali " sels alcalins d'acides organiques et inorganiques.
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EXEMPLIt 1.-
L'échangeur d'ions carbonate est chargé au titre et a déjà requ dix volumes du lit de solution de lucre, Suivant le diagramme de la figure 2, la solution de sucre contient, après que elle est passée par l'échangeur carbonate, 85% de carbonate alcalin au lieu des anions présents à l'origine, dont
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0,85 x 47,0 40 0 aval de carbonate alcalin
0,15 x 47,0 = 7,0 mval R.alcali 85% de la solution de sucre traitée sont amenés à traverser
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Ildehangour d'ions ammonium et contiennent ensuite M5 x 0,85 x 47 m 34,0 mval de (NH4)2CO, 0,85 x 0,15 x 47 4 7,0 mval de a,
NH4 La fraction non traita avec l'dcluU1l..ur d'ions NH4 de la solution de sucre (15%) contient 0,15 x 0,65 X 47 a 6,0 mvul de carbonate alcalin 0,15 x 0,15 x 47 a 1,05 mval de Rêalcali LorDque les deux fractions de la solution de sucre sont de nou- veau réunies, cette solution contient :
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34,0 mval de (NU4)aCO,
6,0 mval de R.NH4
6,0 mval de carbonate alcalin
1,0 mval de R.alcali Lova de la concentration subséquente de la solution de sucre
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'pur4., le carbonate d'ammonium est enlevé et les composés d'aa-' monium des acides se transforment en donnant du carbonate d'am- monium qui s'évapore également.
Il reste une solution de sucre neutre qui est stable par suite de l'absence de composée d'am- monium, Elle contient
6,0 mval de R.alcali
1,0 :val de R. alcali (non transforme) donc, aut total, 7,0 mval d'impuretés * 14,9 de la quantité initiale.
EXEMPLE 2.-
L'échangeur d'ions carbonate est charge aux 2/3 et à déjà reçu 20 volumes du lit de solution de sucre. Suivant le diagramme de la figure 2, la solution de sucre contient, après
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avoir traversé ltdehangeur d'ions CO,, 55 de carbonate alcalin im 25,8 aval au litre. 55% de cette solution de sucre sont amenés
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en
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t paleer à travers l'echangeur d'ions NH4 tt cont1tnntnt/.u1tt 0,55 x 0,55 x 47 m 14,2 mval de (UH4)2003 0.55 x au x 47 a H, 6 aval de R.NH La solution de sucre non traitée AV'C l'4chanelur d'ion.
NH4 (45%) contient : 0,45 x 0,55 x 47 = 11,6 mval de carbonate alcalin
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0,45 x 47 a 9t6 aval de Rtticfli Apr.. réunion des deux tractions de la solution de aucrop celle- ci contient 14,2 mval de (NH4)2CO3
11,6 aval de R,NH4
11,6 aval de carbonate alcalin
9,6 aval de R. alcali Après avoir chas$' le carbonate d'ammonium, il reste :
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11,6 + 916 a 21,2 mval de R$aleali = 45,0% de la quantité initiait.
EXEMPLE 3.-
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Ltdohang*ur carbonate est parvanu à proximité de sa limite de capacité utilisable et a reçu 30 volumes du lit de solution de sucre* Suivant le diagramme de la figure 2, la solu- tion de sucre contient, après avoir travers* 1 changeur d'ions CO3
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25 " 0,25 x 47 11,7 mval de carbonate alcalin.
25 de cette solution de sucre sont amenés à traverser l'échangeur d'ions NH4 et contiennent alors
0,25 x 0, 25 x 47 = 3, 9 mval de (NH4)
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0,25 x 0,25 x 47 * ',9 mval de (NH4)2CO, 0,25 x 0,75 x 47 = 8,8 aval de R.NH La fraction non traitée avec l'échangeur NH4 de la solution de sucre (75%) contient
0,75 x 0,25 x 47 = 8,8 mval de carbonate alcalin
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t 0," .
0," 1 4î ..',4 Mai dt ,.11,&1& àprbe Io réunion dtt deux fraction je 1.'.olu'io dit outre# ..1'8.i wntimt )19 laid de vzw $et ni de 1..H4 1,8 miel dt carbonate alcalin le" miel de 1.I1I&1i A avoir eh$<t< le eirbonati d'4"0niu et iprii r Motion touplê4o du carbonate alcll1n avec les sels dtammonlui%o il route dan< la solutton de ouors 16,5 4- 8,8 . 35,3 .,al d,IpN'irlr 750eo de la quantité initiale# 111111'106'101',-.
1. '..o.d. d'épurition di felutiem ind.",.11.. dt outre doue deurd de purebd quelconque en utilisant un leh a # gour atentque chargé "40n. carbonate ou bioàrbsaate et uA #chanteur 04tiontque ohared d'ion. MtmoRiutt e*râot<ri 4 ta et qu on part### la solution de tucrt quittant Ildehancour laioni. qui, on traite ensuite t'un$ des partent de 14 solution de mort Avec Miehinitui1 04tioniqu et eu 18 réunit apri. cela av$$ 8..
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Avec
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i'.lh4ft'¯' ttions rt,#, . ,.,,"'il twt MM à toup4po it "111.', de 101''' 4me dto troitiobb do orâtîdlow "lit.- M<tM de la solutiob il ïiift #$#font et?$ "'if." â ttw bolutton tntre ta *Otton 1, $< <thgï' 4<teM
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"Proc4dé depuration and decoloration of industrial solutions of sugar and device for carrying out this process *.
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The present invention relates to a process for the purification of
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industrial sugar solutions of one of: r4 of any purity on
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using a 4 charria anionic changer of carbonate or bicar ions
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bonate and a Ch "1116 c ± 4tionic achineur of ammonium ions The inventor, s # 4t * nd also & a device for the: x.úcut1on of the process It is known to clear do :) industrial solutions do nucro we treat them first with a chnfutu: 'anionic carbonate and then with a 6chun! eur loaded with ammonium ions.
After this treatment with changers, the industrial sugar solution contains a maximum of 70, carbonato ions instead of the original unions and 90 to 95 ammonium ions instead of the original dcations.
The cause of the ditf6rnc \ .I 4c ûoeré of anion3 and
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of cation in the solution of sugar re-fluid in the exchange exchange different from the exchange operations as cola r.d8ort of the diagram of stem 1. i prepared to process it. There remains a purified sugar solution which contains about 20% and, at the end point of the charge of 60% to 70%, {more ammonium ions than carbonate ions.
If we now concentrate a solution of suer * de eu gunru to obtain the sugar by crystallization, first of all the fumionium carbonate contained in the solution escapes and then the ammonia escapes from the combinations of. unstable ainmoidum reforming the following corresponding acids
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R "acid roste,
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This reaction is absolutely undesirable in the purified sugar solution because it leads to low pH values, which can lead to,
for the high temperature of evaporations at large doors by formation of invert sugar If one must now continue to treat ordinarily such a solution of sugar it is necessary to do
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follow the chut1Gour treatment with a subsequent treatment which has the aim of transforming the ammonium levels in excess into stable alkaline salts.
This is done by exempta by treatment with calcium hydroxide, during which ammonia is formed.
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free ot the corresponding calcium compound. according to the equation ï
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The technical execution of this subsequent treatment requires a very great expenditure of apparatus and must be supervised in a very
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precise because an excess of Ca (OII) 2 remaining in the sugar solution prevents very strongly; crystallization of sugar and, on the other hand, a very small amount of Ca (OH) leads to acid formation and consequently to inversion of the sugar solution.
In addition, this subsequent treatment leads to a high concentration of alkaline earth salts in the solution of sodium.
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is purified, which leads depending on the circumstances to a certain
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decrease in quality in the products obtained of maximum purity, In principle there is in the sugar industry, on the basis of experience
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experience, a strong resistance against a high concentration of alkaline earth salts and in particular of lime salts, although it has been possible to prove that neutral stable lime salts have no detrimental effect on the further processing of industrial sugar solutions *
In addition,
there is already known a process for continuing the purification of very pure industrial sugar solutions (clarification), according to which these solutions are treated to eliminate the chlorine ions which have reached the sugar solution purged during
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scrubbing and decolouring with a bicarbonate Zchanzeur and then with an ammonium ion exchanger.
This process is only applicable, for the reasons explained above, in the case of very pure sugar solutions which do not
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contain only pea of zr, 9.lliv.lnces of salts per liter (downstream / 1) tut therefore, when one can take into account the lowering
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t.-uit, m-nt and vaporization of ammonium carbonate.
The invention now relates to a method which makes it possible to
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limit the help of anionic chlorine extractors ch; .r, J.3 of carbonate or bicarbonate and of chun, E: UrB of ataconium ions, from industrial solutions of sugar of purity qu, lcoHu..J, tr < .. {0 & 11'10 from clear liquors t about 80 'of the colors and about 50 of tat7 bed,, t of the impurities without it being necessary to carry out a subsequent treatment of the ucrc solution: pllt'Lc in the sense set out above. A solution of sugar 'Gr., v. "a' of cotte nan1ra. ready to undergo the sut ,. very ,; 'û ± :: itG2l: therefore does not contain a "Uv daa tracon of alkaline earth salts.
The process conl'ol'lllf. to the invention \ ':: 1t cnfiCtrisJ in that p:, rtnc (. the solution (ie Ù' ;: ',', nitt; nt 1 ti, 4zs, o: r tr, ioni, ttc, we then treated the one t.t3'3 ': t "G, l: id;" 3, olut.io:t da rmerâ with .tGclaau: .tzr k. ,, jtl li unites yz: <": 1 :: 1, \ ",,, 'tc l'.1utr'J part of the solution ao nucr .: untreated Il n ::; t l ... d, .u'l..m1' cationitjuo ,
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the quantitative ratio of * parts of the sugar solution being chosen so that after the joining of the parts and after the removal of the ammonium carbonate contained therein, a sugar liquor free of acid and practically free * of ammonium compounds.
The adjustment of the mixing ratio of the parts of the ocher solution adapted to the state of charge of each case of the carbonate exchanger is advantageously carried out by controlling the pH of the reunited sugar solution, after the Ammonium carbonate contained was removed by vaporization of the sugar solution.
If too much of the sugar solution has passed through the NH4 ion exchanger, when the ammonium carbonate is removed from the solution of the excess ammonium compounds the corresponding acid is regenerated and the pH drops to lower values.
If, on the other hand, too little of the sugar solution passes through the NH4 ion exchanger, there remains, after expelling the ammonium carbonate from the treated sugar solution, n excess alkali carbonate, so that the pH rises accordingly. These changes in pH can be used for adjusting the mixing ratio. It is thus possible to observe a prescribed pH value with precision and to maintain it throughout the treatment process of the purified sugar solution.
The process according to the invention makes it possible to obtain the following advantages, over the processes already known:
1. The formation of alkaline earth salts in the purified sugar tolu- tion is avoided and consequently there is no longer any reason to expect any inconvenience during the continuation of the treatment, either by incrustations. , or by preventing crystallization,
2.
The necessary equipment is of a construction
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much simpler and the process is much easier to monitor due to the removal of the subsequent processing of the sugar solution,
3, A desired stable pH value of the purified sugar solution can be set and maintained until the end of processing of this solution,
4. The molasses finally formed in this process has a quite normal composition and can therefore be processed without difficulty * which is not the molasses containing two alkaline earth salts in greater quantity.
The invention is illustrated with the aid of the accompanying drawings.
Figure 1 is a diagram showing the course of the ion exchange for sugar solutions with carbonate ion exchangers and ammonium ions.
Figure 2 is another diagram also showing the course of the ion exchange for sugar solutions with carbonate ion exchangers and ammonium ions,
Figure 3 is a flow diagram for carrying out the process of the invention.
In detail, the diagram in figure 1 shows the rate of the exchange in the case of an ammonium ion exchanger (dotted line) and in the case of a carbonate ion exchanger (solid line ). The percentage of total ions transformed is plotted on the ordinate in the diagram of FIG. 1, while the units of the bed volumes of the other solution are plotted on the abscissa.
The diagram of FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1, but the reference points of the exchange according to the following examples have been transferred from left to right.
Figure 3 shows a flow diagram for carrying out the purification and decoloration of industrial sugar solutions according to a preferred embodiment of the invention.
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proceeded from the invention. The exchange column 1 can be charged from above with clear liquor which has for example been softened. The bed
4 of the carbonate ion exchanger is located in column 1. above bed 5 of the ammonium ion exchanger.
The two ion exchangers * touch each other at limit line 3 and immediately below this line, a device 2 is mounted, for example a pe train or nozzle grid, which makes it possible to remove all of the equipment at this point. of the sugar solution which entered the column and passed through the carbonate ion exchanger. The device 2 is connected to a regulating valve 6 which can be controlled by means of the control device 7 by the pH value of the flowing solution. Column 1 further comprises bottom nozzles 8 by means of which the part of the sugar solution which has passed through the ammonium ion exchanger can be removed. There is also provided a mixing apparatus 9 into which the conduits emerge.
10 and 11 from device 2 and bottom nozzles 8.
Line 12 goes from mixer 9 to evaporator 13, the preparation of the treated sugar solution being carried out in the usual manner. The pH of the sugar solution flowing from the evaporator 13 is measured at 14 by means of the pH meter 15 and the measured values are fed to the control unit 7. However, it should be noted that 'outside the diagram shown in figure
3, it is also possible to realize other arrangements of exchangers and that the process according to the invention can also be carried out in particular using exchanger columns for the exchange of carbonate ions and ammonium ions.
The diagrams in FIGS. 1 and 2 make it possible to recognize the very different exchange characteristics on the one hand of the carbonate ion exchanger and. on the other hand, the ammonium ion exchanger. As can be seen from the diagrams, the percentage of compounds formed with the carbonate ion decreases steadily with increasing charge of the CO3 ion exchanger,
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So that the N "4 ion exchange remains approximately at the same value almost until complete exhaustion of 1 NH 4 ion exchanger.
Therefore, as the charge of the CO 3 ion exchanger increases, the fraction of ammonium compound which is not ammonium carbonate becomes larger and larger.
If these processes are applied to the purification of solu-
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industrial sugar reactions which contain .n, r # leaves as impurities alkaline compounds of organic and inforganic acids, the following reactions are obtained: a) carbonate exchange
2 R.K + carbonate ion exchanger K2CO3 + exchanger /
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-A-Y has R = acid residue.
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There is therefore formed during the treatment a quantity, corresponding to the degree of exchange, of alkali carbonate in the treated sugar solution $ b) exchanged with ammonium
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K2CO, + RH ion exchanger, (NHA) oC0, + exchanger:, ..... , ..
. , .. ,, b toê3 2 R, K +:. !!!. ': o24 Ring + exchanger Ka, .., .., .., ...,. ¯¯ .. "¯; w,. ,,.. ", -.
In this exchange, about 95% of the total * alkaline ions and
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alkaline earth metals are exchanged for ammonium ions, indiscriminately, as they appear as alkaline carbonates. hydroxides or alkaline salts of an organic or inorganic acid.
In the process according to the invention, the sugar solution to be purified is first of all subjected to carbonate exchange. A portion of the treated sugar / carbonate ion exchange solution is then dressed on the ammonium ion exchanger by choosing this portion so that the ammonium compounds then formed react with the retained fraction of the solution. of sugar which has only passed through the carbonate ion exchanger and which subsequently contains
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te of alkali carbonate,, the precise instant when the two tractions of the sugar .lut1on are combined.
This can be represented by the following reactions: 2 R1C + carbonate ion deployer X 00 R. alkali K2CO, + R, alkali ion exchanger NH4Ni) C! + NH4 * R 2 t, + K2CO, "! I > "" ", RK + (NH ...) 2CO, RK = unprocessed alkali compound *
When during charging of the ion changer.
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carbonate the alkali carbonate content decreases canetamraant, while the content of ammonium compounds in the untransformed acid residues constantly increases, in order to be able to transform these compounds it is necessary to be able to transform these compounds than an ever smaller fraction of the sol- lutione of sugar is fine to pass through the ion exchanger. NH4,
whose fraction in ammonium compounds is then transformed by the alkaline carbonate of the sugar solution not treated with the ammonium ion exchanger according to the reaction scheme above * as soon as the two fractions of the solution are again Combined In the following examples, they treated a sugar solution which before stripping contained 47.0 mval of anions and 47.0 mval of cations. In the examples we use the expres. following sions and abbreviations
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alkali carbonate K2CO, .Na2CO ,.
CaCO R.NH4 "Ammonium salts of organic * and inorganic acids R. alkali" alkali salts of organic and inorganic acids.
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EXAMPLE 1.-
The carbonate ion exchanger is titrated and has already received ten volumes from the lucre solution bed, According to the diagram in figure 2, the sugar solution contains, after it has passed through the carbonate exchanger, 85 % alkali carbonate instead of the anions originally present, of which
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0.85 x 47.0 40 0 downstream of alkali carbonate
0.15 x 47.0 = 7.0 mval R. alkali 85% of the treated sugar solution is passed through
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Ildehangour of ammonium ions and then contain M5 x 0.85 x 47 m 34.0 mval of (NH4) 2CO, 0.85 x 0.15 x 47 4 7.0 mval of a,
NH4 The fraction not treated with the NH4 ion cluU1l..ur of the sugar solution (15%) contains 0.15 x 0.65 X 47 a 6.0 mvul of alkali carbonate 0.15 x 0.15 x 47 to 1.05 mval of Rêalcali LorDque the two fractions of the sugar solution are brought together again, this solution contains:
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34.0 mval of (NU4) aCO,
6.0 mval of R.NH4
6.0 mval of alkaline carbonate
1.0 mval of R. alkali Lova from the subsequent concentration of the sugar solution
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Pure ammonium carbonate is removed and the ammonium compounds of the acids are transformed to give ammonium carbonate which also evaporates.
There remains a neutral sugar solution which is stable due to the absence of ammonium compound. It contains
6.0 mval of R.alcali
1.0: val of R. alkali (not transformed) therefore, total aut, 7.0 mval of impurities * 14.9 of the initial quantity.
EXAMPLE 2.-
The carbonate ion exchanger is 2/3 charged and has already received 20 volumes of the sugar solution bed. Following the diagram in figure 2, the sugar solution contains, after
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have passed through the CO, 55 alkali carbonate ion exchanger im 25.8 per liter. 55% of this sugar solution is brought
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in
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t pale through the NH4 ion exchanger tt cont1tnntnt / .u1tt 0.55 x 0.55 x 47 m 14.2 mval de (UH4) 2003 0.55 x at x 47 a H, 6 downstream of R.NH La untreated sugar solution AV'C the ion 4chanelur.
NH4 (45%) contains: 0.45 x 0.55 x 47 = 11.6 mval of alkaline carbonate
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0.45 x 47 was downstream from Rtticfli Apr .. combination of the two tractions of the aucrop solution, this one contains 14.2 mval of (NH4) 2CO3
11.6 downstream of R, NH4
11.6 alkali carbonate downstream
9.6 downstream of R. alkali After having chased out the ammonium carbonate, there remains:
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11.6 + 916 at 21.2 mval of R $ aleali = 45.0% of the amount initiated.
EXAMPLE 3.-
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Ltdohang * ur carbonate is parvanu close to its limit of usable capacity and has received 30 volumes of the sugar solution bed * According to the diagram in figure 2, the sugar solution contains, after passing through * 1 d 'changer. CO3 ions
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25 "0.25 x 47 11.7 mval of alkali carbonate.
25 of this sugar solution are passed through the NH4 ion exchanger and then contain
0.25 x 0.25 x 47 = 3.9 mval of (NH4)
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0.25 x 0.25 x 47 * ', 9 mval of (NH4) 2CO, 0.25 x 0.75 x 47 = 8.8 downstream of R.NH The fraction not treated with the NH4 exchanger of the solution sugar (75%) contains
0.75 x 0.25 x 47 = 8.8 mval of alkali carbonate
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t 0, ".
0, "1 4î .. ', May 4 dt, .11, & 1 & aprbe Io reunion dtt two fraction i 1.'. Olu'io says besides # ..1'8.i wntimt) 19 ugly of vzw $ and ni of 1..H4 1.8 honey dt alkaline carbonate the "honey of 1.I1I & 1i To have eh $ <t <the eirbonati of 4" 0niu and iprii r Motion touplê4o of carbonate alcll1n with the salts dtammonlui% where it route in <ouors solutton 16.5 4-8.8. 35.3., al d, IpN'irlr 750eo of the initial quantity # 111111'106'101 ', -.
1. '..o.d. of purition di felutiem ind. ",. 11 .. dt additionally endowed with deurd of any purebd using a leh a # gour atentque loaded" 40n. carbonate or bioarbsaate and uA #singer 04tiontque ohared ion. MtmoRiutt e * râot <ri 4 ta and that one leaves ### the solution of tucrt leaving Ildehancour laioni. which, we then deal with one $ of the start of 14 solution of death With Miehinitui1 04tioniqu and had 18 reunited afterwards. this av $$ 8 ..
be part of 16 solution besides not tr it4 in 1..hana'ur ttlltnlquti the quantitative ratio of the parts of the solution of Mueft $ both chosen 4th tl90ft that lion obtains * near the meeting said parts and <f) !! 't <elimination of carbon4t # of ammonium contained therein # a sugar liquor free of acid and practically free of amoniuo compound II Device for the treatment of PZ, 04 * from over 1 & 4 rtvtnditatioft 1, comprising a column for the ion exchange Ilmoniua and ion Ildehangour. carbonate #, .rao "r1 .. ru is that the debangeure #are arranged in separate layers and in and that there is below the contact plane of the soft tfehangiurs a diipo- aitive for the tn1'vtlaent of the solution of milk sugar.
With
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