一种二混蜜脱钾钠树脂的再生方法
技术领域
本发明涉及甜菜或甘蔗制糖工业中采用阳离子交换法脱除二混蜜中的钾钠盐后树脂的高效再生新技术,属于制糖工程领域。
技术背景
在甜菜制糖生产中,日加工6500吨甜菜糖厂可产280吨二混蜜,含1%(w/w)Na+和2%(w/w)K+,其锤度为65-75°Bx、温度65-75℃、粘度约30CP,糖分含量大于60-70%(w/w)。造蜜剂Na+和K+在二混蜜中含量高不利于三砂煮糖,影响(见图1)白糖的结晶析出而降低糖产量。在甘蔗制糖的废蜜中K+含量0.6-1%(w/w)、Na+含量0.3-0.5%(w/w),可见钾钠作为造蜜剂对甘蔗制糖生产过程中糖分回收也有重要影响。故降低二混蜜中钾钠含量对提高白糖产量和质量、节能降耗至关重要,是目前限制企业发展的瓶颈问题。
废蜜脱盐回收糖分的方法有蔗糖盐法(Steffen法)、昆廷(Quentin)法、脱盐法和离子排斥色谱法,其中普遍采用的是Steffen法。Steffen法的缺点是间歇作业、棉实糖的累积会使煮糖发生困难、设备多、石灰和冷却水耗用量大等。其它几种方法的主要机理是离子交换。Quentin法的缺点是需耗用大量氯化镁废水作再生剂,再生脱钾钠离子交换树脂。在离子交换脱盐技术中,专利申请号为200510094368.X的中国发明专利公布了一种甜菜糖液的软化、脱盐、脱碱、脱色及精制的装置,只是针对甜菜稀糖液脱盐,且工艺复杂,需耗用大量NaCl、氨水和硫酸作为离子交换树脂再生剂。专利号为200410026650.X的中国发明专利则公布了糖液混合汁澄清、脱色、脱盐的物理方法,主要是使用纳滤、超滤等高成本的物理法脱盐。
因此,离子交换树脂法对二混蜜脱钾钠的工艺应主要解决脱钾钠树脂的再生问题,同时应追求在低成本、高糖蜜黏度和无环境污染等条件下运行。鉴于稀汁中钙含量高达200-300mg/L,进入蒸发浓缩工序致使蒸发罐结垢严重,影响热量传递,造成能耗损失大,同时在生产后期还需要耗费大量人力物力清洁蒸发罐。故稀汁中钙盐含量需降至10mg/L以下,方可解决上述问题。若能把稀汁脱钙和二混蜜脱钾钠结合起来,资源利用稀汁中钙盐,以稀汁中钙盐提取浓缩后作再生剂高效再生二混蜜脱钾钠阳离子交换树脂,实现二混蜜中钾钠越过蒸发罐和二清汁中钙实现相互交换,既解决二混蜜脱钾钠问题,又解决稀汁脱钙问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺点和不足,提供一种二混蜜脱钾钠树脂的再生方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现,一种二混蜜脱钾钠树脂的再生方法,包括以下步骤:
(1)对甜菜稀(糖)汁、甜菜二清汁、甘蔗稀(糖)汁或甘蔗二清汁采用电渗析法脱钙,得到电渗析浓缩废液和脱钙糖汁;
(2)采用电渗析浓缩废液转型钠型阳离子交换树脂,得钙型阳离子交换树脂;
(3)以钙型阳离子交换树脂对二混蜜脱钾钠,得二混蜜脱钾钠树脂;
(4)将步骤(1)得到的电渗析浓缩废液再生二混蜜脱钾钠树脂,得钙型阳离子交换树脂;
(5)重复步骤(3)和步骤(4)。
步骤(1)所述对甜菜稀(糖)汁或甜菜二清汁采用电渗析法脱钙是在25~45℃下对钙离子(Ca2+)含量为200~300mg/L的甜菜稀汁或甜菜二清汁进行电渗析法脱钙,得到钙离子(Ca2+)含量为2.0~4.0g/L的电渗析浓缩废液、钙离子(Ca2+)含量<10mg/L的脱钙甜菜稀汁或脱钙甜菜二清汁。所述甜菜稀(糖)汁:制糖过程中,甜菜经渗出得到甜菜渗出糖汁在预灰、主灰、一碳饱充、二碳饱充、硫漂等工序处理后所得糖汁。
步骤(1)所述对甘蔗稀(糖)汁或甘蔗二清汁采用电渗析法脱钙是在25~45℃下对钙离子(Ca2+)含量为200~300mg/L的甘蔗稀汁或甘蔗二清汁进行电渗析法脱钙,得到钙离子(Ca2+)含量为2.0~4.0g/L的电渗析浓缩废液、钙离子(Ca2+)含量<10mg/L的脱钙甘蔗稀汁或脱钙甘蔗二清汁。所述甘蔗稀(糖)汁:制糖过程中,甘蔗压榨后得到甘蔗压榨糖汁在预灰、一碳饱充、二碳饱充、硫漂等工序处理后所得糖汁。
步骤(2)所述采用电渗析浓缩脱钙废液转型钠型阳离子交换树脂是在60~90℃下,以2~4BV步骤(1)所得电渗析浓缩废液,静态再生钠型阳离子交换树脂2~4h,得钙型阳离子交换树脂。
步骤(3)所述的以钙型阳离子交换树脂对二混蜜脱钾钠是将锤度为65~75°Bx、糖分为60%~70%、温度为65~75℃的二混蜜用凝结水或树脂洗涤水稀释至锤度50~60°Bx,加热至60~90℃以步骤(2)所得钙型阳离子交换树脂对其脱钾钠,二混蜜通过树脂柱的速度约为1.5~2.5BV/h,得到钠离子(Na+)含量为0.05~0.3%(w/w)、钾离子(K+)含量为0.2~0.5%(w/w)的二混蜜。所得到的二混蜜用于三砂煮糖。
步骤(4)所述的电渗析浓缩废液再生二混蜜脱钾钠树脂是将步骤(3)二混蜜脱钾钠树脂以2~4BV水反复洗涤,再以步骤(1)所得电渗析浓缩废液在60~90℃下静态再生该二混蜜脱钾钠树脂,回收树脂洗涤水。
步骤(5)所述的重复(3)是利用步骤(4)回收的树脂洗涤水稀释二混蜜,采用步骤(4)所得的钙型阳离子交换树脂重复步骤(3)的操作。步骤(5)实现了二混蜜脱钾钠树脂快速高效再生和树脂的反复循环使用。
本发明相对于现有技术,具有如下的优点及有益效果:(1)在不额外消耗食盐、镁盐溶液或石灰的条件下,充分利用糖厂稀汁或二清汁清净时糖汁残留低浓度Ca2+盐,实现二混蜜脱钾钠离子交换树脂的高效再生,具有成本低、无环境污染、容易工业化和连续化等优点;(2)以电渗析浓缩废液再生二混蜜脱钾钠离交树脂,既有利于糖厂稀汁或二清汁中钙盐的资源利用,又可降低稀汁脱钙成本,减少糖汁中钙盐含量而防止糖汁蒸发罐结垢,节约糖液蒸发所需热能和锅炉清洗费用;(3)二清汁或稀汁中钙盐浓度低,再生糖蜜脱钾钠树脂效率低,但高浓度的稀汁电渗析钙盐废水作再生剂能提高二混蜜脱钾钠树脂的再生效率;(4)除稀汁外,还可用Ca2+浓度相对较高的二清汁作电渗析脱盐处理对象以获取钙盐再生剂,节约糖汁饱充脱钙所需窑气量的同时,使电渗析钙盐废液总量和浓度都能足以再生二混蜜脱钾钠树脂。
附图说明
图1是本发明二混蜜脱钾钠树脂的再生工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示,一种二混蜜脱钾钠树脂的再生方法,包括以下步骤:
(1)甜菜切丝后经连浸、预灰、主灰、一碳饱充、二碳饱充、硫漂、过滤后得甜菜稀(糖)汁的纯度大于90%,锤度14°Bx,Ca2+含量为270mg/L。将稀(糖)汁在45℃用电渗析器进行电渗析法处理(图1中1-1)脱钙,得到Ca2+含量为2.0g/L的电渗析浓缩废液和钙离子含量<10mg/L的脱钙甜菜稀汁。
(2)在60℃用2BV电渗析浓缩废液对市售001×7型强酸阳离子交换树脂(Na+)作静态转型处理2h(图1中1-2),得Ca2+型阳离子交换树脂和Ca2+含量小于10mg/L的甜菜脱钙稀(糖)汁。所得甜菜脱钙稀(糖)汁经过四效蒸发浓缩成锤度为65°Bx的糖浆,糖浆再经一砂煮糖和二砂煮糖后可得二砂糖和二混蜜。
(3)二混蜜锤度75°Bx、糖分65%、温度69℃、Na+和K+含量分别为1g/L和2g/L,经糖厂凝结水稀释至50°Bx后,以Ca2+型阳离子交换树脂在80℃对其脱Na+和K+(图1中1-3),得到二混蜜脱Na+、K+树脂,二混蜜通过树脂柱的速度约为1.5BV/h,得到钠离子(Na+)含量为0.05%(w/w)、钾离子(K+)含量为0.2%(w/w)的二混蜜。
(4)将脱钾钠后的钙型阳离子交换树脂以2BV水洗涤,再以Ca2+含量为2.0g/L电渗析浓缩废液在60℃下再生二混蜜脱钾钠树脂2h(图1中1-4),回收树脂洗涤水,以重复利用树脂。这样,通过电渗析技术和离子交换分离技术,可将清汁中的钙越过蒸发罐直接转到糖浆中,减少二混蜜中造蜜剂K+、Na+含量。
稀(糖)汁经电渗析处理后其Ca2+含量下降为10mg/L以下,减少锅炉结垢,在整个榨季都不需停产清洗蒸发罐,可节约锅炉清洗费用和节约能耗。二混蜜经稀释、Ca2+型阳离子交换树脂脱钙后,Na+和K+含量分别从1%(w/w)和2%(w/w)下降至0.25%(w/w)和0.5%(w/w)以下,白糖产量相应提高为加工甜菜的0.5%。以新疆为例,07/08榨季新疆总加工甜菜544万吨,产糖60.76万吨,产糖率11.28%,工艺损失2.25%。若去掉二混蜜中50%的K+、Na+盐,三砂煮糖后废蜜纯度将下降6%,多产糖2.7万吨,新增经济效益近1亿元(按3600元/吨计)。
实施例2
实施例2和实施例1类似。不同之处在于:在双碳酸法工艺流程中,在 30℃下以Ca2+含量300mg/L、锤度13°Bx的甜菜二清汁直接进入电渗析器处理,以3BV、Ca2+浓度4.0g/L的电渗析浓缩废液在80℃静态再生二混蜜脱钾钠树脂3h或制备Ca2+型离子交换树脂用于二混蜜脱钾钠,从电渗析器流出糖汁再进入硫漂工序,用于制糖。二清汁经电渗析器处理后,Ca2+除去率保持在90%以上。在二混蜜脱钾钠时,以锤度70°Bx、糖分60%、温度65℃、Na+和K+含量分别为0.9g/L和1.8g/L的二混蜜,加树脂洗涤水稀释至55°Bx,加热至60℃后以2.5BV/h流速通过钙型离子交换树脂,得K+和Na+含量分别0.4%(w/w)和0.2%(w/w)的二混蜜,用于三砂煮糖后所得废蜜纯度下降3%。将脱钾钠后的钙型阳离子交换树脂以3BV水洗涤,再以Ca2+含量为4.0g/L电渗析浓缩废液在80℃下静态再生二混蜜脱钾钠树脂3h(图1中1-4),回收树脂洗涤水,以重复利用树脂。
实施例3
(1)甘蔗压榨后经预灰、一碳饱充、二碳饱充、硫漂、过滤后得制糖稀(糖)汁,其纯度大于90%,锤度12°Bx,Ca2+含量为200mg/L。将稀(糖)汁在25℃用电渗析器处理,得Ca2+含量为3.0g/L的电渗析浓缩废液和脱钙稀汁。
(2)以Ca2+含量为3.0g/L的4BV稀汁电渗析法脱盐浓缩废液,在90℃对市售ZGC151型强酸阳离子交换树脂(Na+)作4h静态转型处理,得Ca2+型阳离子交换树脂和Ca2+含量小于10mg/L的甘蔗稀(糖)汁。所得甘蔗稀(糖)汁经过四效蒸发浓缩成锤度为65°Bx的糖浆,糖浆再经一砂煮糖和二砂煮糖后可得二砂糖和二混蜜。
(3)步骤(2)所得二混蜜锤度65°Bx、糖分70%、温度75℃、Na+和K+含量分别为1.04g/L和2.13g/L,经糖厂凝结水或树脂洗涤水稀释60°Bx后以Ca2+型阳离子交换树脂在90℃对其脱Na+和K+,得到二混蜜脱Na+、K+树脂即脱钾钠后的钙型阳离子交换树脂。二混蜜通过树脂柱的速度约为2.0BV/h,脱钾钠后得到钠离子(Na+)含量为0.3%(w/w)、钾离子(K+)含量为0.5%(w/w)的二混蜜。
(4)将脱钾钠后的钙型阳离子交换树脂以4BV水洗涤,再以Ca2+含量为3.0g/L电渗析浓缩废液在90℃再生二混蜜脱Na+、K+树脂4h,以重复利用树脂。这样,通过电渗析技术和离子交换分离技术,可将清汁中的钙越过蒸发罐直接转到糖浆中,并减少二混蜜中造蜜剂K+、Na+含量。
稀(糖)汁经电渗析处理后其Ca2+含量下降为10mg/L以下,减少锅炉结垢,在整个榨季都不需停产清洗蒸发罐,可节约锅炉清洗费用和节约能耗。二混蜜经稀释、Ca2+型阳离子交换树脂脱盐后,Na+和K+含量分别从1.04%和2.13%下降至0.3%(w/w)和0.5%(w/w)以下,二混蜜用于三砂煮糖后所得废蜜纯度下降五个纯度。
实施例4
实施例4和实施例3类似。不同之处在于:在双碳酸法工艺流程中,在40℃下以Ca2+含量为280mg/L、12°Bx的甘蔗二清汁直接进入电渗析器处理,以3BVCa2+浓度(2.5g/L)的电渗析浓缩废液在85℃静态再生二混蜜脱钾钠树脂2h或制备Ca2+型离子交换树脂用于二混蜜脱钾钠,从电渗析器流出糖汁再进入硫漂工序,用于制糖。二清汁经电渗析器处理后,Ca2+除去率保持在90%以上。在二混蜜脱钾钠时,以锤度72°Bx、糖分62%、温度68℃、Na+和K+含量分别为1.1%(w/w)和1.9%(w/w)的二混蜜,加洗涤水稀释至60°Bx,加热至85℃后以2.0BV/h流速通过钙型离子交换树脂,得K+和Na+含量分别0.45%(w/w)和0.25%(w/w)的二混蜜,用于三砂煮糖后所得废蜜纯度下降2.5%。将脱钾钠后的钙型阳离子交换树脂以3BV水洗涤,再以Ca2+含量为4.0g/L电渗析浓缩废液在85℃下静态再生二混蜜脱钾钠树脂2h(图1中1-4),回收树脂洗涤水,以重复利用树脂。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例,并不能对本发明的权利要求进行限定,其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。