EP0021364A1 - Carbonatationsverfahren in einer Zuckerfabrik - Google Patents

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EP0021364A1 EP80103455A EP80103455A EP0021364A1 EP 0021364 A1 EP0021364 A1 EP 0021364A1 EP 80103455 A EP80103455 A EP 80103455A EP 80103455 A EP80103455 A EP 80103455A EP 0021364 A1 EP0021364 A1 EP 0021364A1
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Günter Witte
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    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13B—PRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B20/00—Purification of sugar juices
    • C13B20/02—Purification of sugar juices using alkaline earth metal compounds
    • C13B20/04—Purification of sugar juices using alkaline earth metal compounds followed by saturation
    • C13B20/06—Purification of sugar juices using alkaline earth metal compounds followed by saturation with carbon dioxide or sulfur dioxide

Definitions

  • the carbonation fulfills an important function during juice cleaning.
  • the calcium hydroxide (8 - 15 g / 1) added in excess in the main liming is precipitated as calcium carbonate by introducing carbon dioxide-containing gas (lime kiln gas) at 80 - 90 ° C, in order to use it as a filter aid to coat the precipitated To produce colloids and a surface for the adsorption of non-invulnerable non-sugar substances and on the other hand the calcium hydroxide to a residual content of 0.7-1.4 g / 1 mud juice, corresponding to a pH value of 10.7-11.6 measured at 20 ° C. remove.
  • the carbonate - hydrogen carbonate dissociation equilibrium which is dependent on the pH value and the temperature, means that the CO 2 content of the lime kiln gas cannot be better utilized than 59% in the first carbonation and of 45% in the 2nd carbonation.
  • the cascades connected in series on the juice and gas side cannot change these conditions (La Sucrerie Belge 97, 2, 47 (1978).
  • the invention is based, to reduce the need for lime kiln gas (carbonation gas) and to improve the heat balance during juice cleaning the task.
  • the ammonia contained in the exhaust gas from the 1st carbonation and the other volatile organic compounds dissolve in the condensed cold water, where by avoiding odor emissions on the one hand and ammonia water as a nitrogen source for the biodegradation of sugar factory wastewater on the other.
  • the amount of heat in the exhaust gas of the 1st carbonation is 4,213 kJ / 100 kg processed beets included.
  • the exhaust gas from the 2nd carbonation has a specific enthalpy of 1,619.5 kJ / kg, so the exhaust gas from the 2nd carbonation contains a heat of 3,174 kJ / 100 kg of processed beets.
  • the exhaust gas from the second carbonation is now drawn in with a compressor, a water ring pump or with a steam or liquid injector and introduced into the first carbonation, then only 3 are used in lime kiln gas to operate the first carbonation in order to achieve the above-mentioned operating states , 50 kg of lime kiln gas is required, the saving of lime kiln gas is therefore 0.58 kg or 14%.
  • Total exhaust gas from the 1st carbonation is 5.11 kg at 82 0 and 1.013 bar with the following composition in the process according to the invention:
  • the total exhaust gas from the 1st carbonation contains a heat of 5,655 kJ / 100 kg of processed beets.
  • the heat saved simply by taking back the exhaust gas from the second carbonation into the first carbonation is 1,732 kJ / 100 kg beet or 0.647 kg steam / 100 kg processed beet (4,213 + 3,174 - 5,655).
  • the heat content of the exhaust gas from the 1st carbonation of 5,655 kJ / 100 kg of processed beet is then used in heat exchangers to heat up colder media, e.g. B. of raw juice of 20 °, of thin juice 1 after flash evaporation of 20 ° or of lime kiln gas of 20 °, to approx. 80 - 90% used. This results in approx. 2 kg / 100 kg beet on condensate containing ammonia.

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Abstract

Zur Verbesserung der Arbeitsweise der Carbonatationen (Saturationen) bei der Saftverarbeitung in einer Zuckerfabrik wird, um den Bedarf an Kalkofengas (Carbonatationsgas) zu verringern und den Wärmehaushalt bei der Saftreinigung entscheidend zu verbessern vorgeschlagen, das Abgas der zweiten Carbonatation in die erste Carbonatation zurückzuführen.

Description

  • Im technologischen Verfahrensablauf einer Rüben- oder Rohrzuckerfabrik erfüllen die Carbonatationen (Saturationen) eine wichtige Funktion während der Saftreinigung.
  • So wird in der 1. Carbonatation das in der Hauptkalkung im überschuß zugesetzte Calciumhydroxid (8 - 15 g/1) durch Einleiten von kohlendioxidhaltigem Gas (Kalkofengas) bei 80 - 90°C als Calciumcarbonat gefällt, um damit einerseits ein Filterhilfsmittel zur Umhüllung der gefällten Kolloide und eine Oberfläche zur Adsorption nichtfällbarer Nichtzuckerstoffe zu erzeugen und andererseits das Calciumhydroxid auf einen Restgehalt von 0,7 - 1,4 g/1 Schlammsaft, entsprechend einem pH-Wert von 10,7 - 11,6 bei 200C gemessen, zu entfernen. Durch das Durchleiten des Kalkofengases werden ferner die Hauptmenge des in der Hauptkalkung bei der Verseifung der Amide gebildeten Ammoniaks und andere gasförmige flüchtige Substanzen aus dem Saft ausgetragen (Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage,
  • In der 2. Carbonatation wird durch Einleiten von Kalkofengas bei 90 - 100°C in dem filtrierten und auf 90 - 100°C erwärmten Saft aus der 1. Carbonatation (Dünnsaft 1), dem evtl. noch Calciumhydroxid in einer Menge von 0,5 - 1,5 g/1 zugesetzt worden ist, das Calciumhydroxid möglichst vollständig als Calciumcarbonat gefällt, wobei gleichzeitig der pH-Wert des Saftes auf 8,6 - 9,4 bei 20° gemessen, erniedrigt wird (Ullmanns Encyklopädie der Technischen Chemie, 3. Auflage, Bd. 19, Seite 222).
  • Aus diesem Stand der Technik geht hervor, daß bisher die Carbonatationen nicht nur saft-, sondern aus gasseitig getrennt durchgeführt werden, d. h. daß in die Carbonatationen jeweils frisches Kalkofengas eingeleitet wird.
  • Trotz unterschiedlicher konstruktiver Ausbildung der für die Durchführung der Carbonatation verwendeten Blasensäulenreaktoren gelingt es wegen des vom pH-Wert und der Temperatur abhängigen Dissoziationsgleichgewichtes Carbonat - Hydrogencarbonat nicht, eine bessere Ausnutzung des C02-Gehaltes des Kalkofengases als von 59% in der 1. Carbonatation und von 45% in der 2. Carbonatation zu erreichen. An diesen Verhältnissen können grundsätzlich auch vorgeschlagene saft- und gasseitig hintereinandergeschaltete Kaskaden nichts ändern (La Sucrerie Belge 97, 2, 47 (1978).
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bedarf an Kalkofengas (Carbonatationsgas) zu verringern und den Wärmehaushalt bei der Saftreinigung entscheidend zu verbessern.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Ansprüchen ergänzten Verfahrensschritte vorgeschlagen, wobei bereits der im Anspruch 1 angegebene Verfahrensschritt die genannte Aufgabe auch hinsichtlich der Verbesserung des Wärmehaushaltes löst.
  • Es wurde gefunden, daß es nicht nur gelingt, den Bedarf an Carbonatationsgas für das Betreiben der Carbonatationenum 8 - 16% zu verringern, wenn man das aus der 2. Carbonatation austretende Gas in die 1. Carbonatation zurückführt, sondern daß mit dieser Maßnahme auch eine erhebliche. Wärmeeinsparung (ca. 0,6 kg Dampf/100 kg verarbeitete Rüben) verbunden ist, da ein Teil des Wärmeinhaltes (ca. 40 - 50%) des aus der 2. Carbonatation austretenden wasserdampfgesättigten Gases durch Kondensation in dem um rd.. 10 - 15°C kälteren Saft in der 1. Carbonatation direkt gewonnen werden kann. Es wurde bisher offenbar übersehen, daß bei der gebräuchlichen Arbeitsweise der Carbonatationen im Abgas der 2. Carbonatation eine Wärmemenge von ca. 3.000 kJ/ 100 kg verarbeiteter Rüben und im Abgas der 1. Carbonatation eine Wärmemenge von ca. 4.000 kJ/100 kg verarbeitete-r Rüben, insgesamt entsprechend einer Dampfmenge von ca. 2,4 kg/100 kg verarbeiteter Rüben, verlorengehen.
  • In konsequenter Weiterverfolgung des erfindungsgemäßen Gedankens wurde nun gefunden, daß sich auch die Wärmemenge des Abgases der 1. Carbonatation weitgehend wiedergewinnen läßt, indem das ca. 80°C warme wasserdampfgesättigte Abgas der 1. Carbonatation in einem Wärmeaustauscher gegen kälteren Saft (Rohsaft, Vorkal kungssaft, Dünnsaft 1 nach Entspannungsverdampfung entsprechend DT-PS 2 729 192) und/oder gegen einströmendes Kalkofengas abgekühlt und kondensiert wird. Bei dieser Arbeitsweise lösen sich das im Abgas der 1. Carbonatation enthaltene Ammoniak und die anderen flüchtigen organischen Verbindungen im kondensierten kalten Wasser, wodurch einerseits eine Geruchsemission vermieden, andererseits Ammoniak-Wasser als Stickstoffquelle für den biologischen Abbau von Zuckerfabriksabwässern gewonnen wird.
  • Die Erfindung soll im folgenden beispielhaft erläutert werden. Zum Betreiben der Carbonatationen steht Kalkofengas folgender Zusammensetzung zurVerfügung:
    Figure imgb0001
  • In der 1. Carbonatation werden pro 100 kg verarbeiteter Rüben 145 1 Saft mit 85° und einem Ca0-Gehalt von 12 g/1 durch Einleiten von Kalkofengas auf einen Ca0- gehalt von 1,2 g/l gebracht..
  • Bei einer C02-Ausnutzung von 59% werden dazu 4,08 kg Kalkofengas benötigt, und bei konventioneller Arbeitsweise fällt eine Abgasmenge von 4,44 kg bei 80°C und 1,013 bar und folgender Zusammensetzung an:
    Figure imgb0002
  • Bei einer Enthalpie von 948,8 kJ/kg Abgas ist eine Wärme- ,menge im Abgas der 1. Carbonatation von 4.213 kJ/100 kg verarbeiteter Rüben enthalten.
  • In der 2. Carbonatation werden pro 100 kg verarbeiteter Rüben 135 1 Saft mit 95°C und einem CaO-Gehalt von 2,5 g/l durch Einleiten von Kalofengas auf einen CaO-Gehalt von 0,25 g/l gebracht.
  • Bei einer C02-Ausnutzung von 45% werden dazu 1,04 kg Kalkofengas benötigt, wobei eine Abgasmenge von 1,96 kg bei 90° und 1,013 bar mit folgender Zusammensetzung anfällt: .
    Figure imgb0003
  • Das Abgas der 2. Carbonatation hat eine spezifische Enthalpie von 1.619,5 kJ/kg, demnach ist im Abgas der 2. Carbonatation eine Wärmemenge von 3.174 kJ/100 kg verarbeiteter Rüben enthalten.
  • Wird nun erfindungsgemäß das Abgas der 2. Carbonatation mit einem Kompressor, einer Wasserringpumpe oder mit einem Dampf- oder Flüssigkeitsinjektor angesaugt und in die 1. Carbonatation eingeleitet, dann werden an Kalkofengas für das Betreiben der 1. Carbonatation zum Erreichen der oben angegebenen Betriebszustände lediglich 3,50 kg Kalkofengas benötigt, die Einsparung an Kalkofengas beträgt demnach 0,58 kg oder 14%. An Gesamtabgas aus der 1. Carbonatation fallen 5,11 kg bei 820 und 1,013 bar mit folgender Zusammensetzung beim erfindungsgemäßen Verfahren an:
    Figure imgb0004
  • Bei einer spezifischen Enthalpie von 1.106,7 kJ/kg ist im Gesamtabgas der 1. Carbonatationeine Wärmemenge von 5.655 kJ/100 kg verarbeiteter Rüben enthalten.
  • Die Wärmeersparnis allein durch das Rücknehmen des Abgases der 2. Carbonatation in die 1. Carbonatation beträgt 1.732 kJ/100 kg Rüben oder 0,647 kg Dampf/100 kg verarbeiteter Rüben (4.213 + 3.174 - 5.655).
  • Der Wärmeinhalt des Abgases der 1. Carbonatation von 5.655 kJ/100 kg verarbeiteter Rüben wirddann in Wärmeaustauschern zum Anwärmen von kälteren Medien, z. B. von Rohsaft von 20°, von Dünnsaft 1 nach der Entspannungsverdampfung von 20° oder von Kalkofengas von 20°, zu rd. 80 - 90% ausgenutzt. Dabei fallen an ammoniakhaltigem Kondensat ca. 2 kg/lOOkg Rüben an.

Claims (3)

1. Verfahren zur Verbesserung der Arbeitsweise der Carbonatationen (Saturationen) einer Zuckerfabrik, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas der 2. Carbonatation in die 1. Carbonatation zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas der 1. Carbonatation unter Ausnutzung seines Wärmeinhaltes in Wärmeaustauschern gegen kältere Medien, z. B. Rohsaft, Dünnsaft 1 nach Entspannungsverdampfung, Kalkofengas u. dgl. abgekühlt wird.
3. Verfahren zur Verbesserung der Arbeitsweise der Carbonatationen einer Zuckerfabrik, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas der 1. Carbonatation und der 2. Carbonatation gemeinsam oder getrennt unter Ausnutzung seines Wärmeinhaltes in Wärmeaustauschern gegen kältere Medien, z.B. Rohsaft, Dünnsaft 1 nach Entspannungsverdampfung, Kalkofengas usw. abgekühlt wird.
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