192586. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ammóniumvegyületekben szegény páravíz főleg cukorgyári diffulziós hajtóvíz előállítására
1 192 586 2 \ A találmány tárgya eljárás ammóniaszegény páravíz előállítására, elsősorban cukorgyártási technológia olyan műveleteihez (pl. diffúzió, cukorfedés) történő felhasználásra, amelyeknél a víz ammóniatartalma hátrányos. A cukorgyári lényerésnél a cukorrépa szelet jó kilúgozásának, a jó léminőségnek és a kilúgozott cukorrépaszelet jó préselhetőségének egyik fontos előfeltétele a cukorrépaszelet kilúgozására használt víz, az ún. diffúziós hajtóvíz célszerű mennyisége, megfelelő hőmérséklete és előnyös összetétele. További lényeges szempont a lényerés gazdaságos foganatosítása, a hőenergia racionális felhasználásával és az egyéb ráfordítások csökkentésével. A diffúziós hajtóvíz szükséges mennyisége a szokásos technológiák mellett, célszerűen a kilúgozandó cukorrépa 50-60 %-a. A hajtóvíz hőmérséklete - a kilúgozó berendezés típusától és az üzemeltetési körülményektől függően - általában 60—70 °C, ritkábban 55—72 °C. A hajtóvíz összetételének egyrészt mikrobiológiai, másrészt kémiai követelményeknek kell megfelelnie. A mikroorganizmusokkal fertőzött víz cukorbomlást okoz, és egészségileg is előnytelen. Kémiai szempontból előnyös, ha a hajtóvízben a Ca++ és a H+ ionok egy meghatározott mennyiséget meghaladnak, hátrányos viszont az egyértékű kation (alkáli) tartalom és különösen káros az ammónium-ionok jelenléte. A sok ammóniumvegyületet tartalmazó hajtóvízzel működtetett kilúgozó berendezésből kapott lé minősége rosszabb. Nagyobb a lé kolloid-tartalma, kevésbé eredményes és nehezebben végrehajtható a létisztítás, csökken a kinyerhető fehércukor és nő a kevésbé értékes melaszcukor mennyisége. Megnő az ún. tűnő alkalitás, ami a technológia későbbi lépéseiben megnövelt alkalizáiószer adagolást igényel, ez viszont ismét a fehércukor hozam csökkenéséhez vezet. Emellett az ammóniumvegyületek jelenlétének hatására romlik a kilúgozott szelet préselhetősége, ami csökkenti a présvíz mennyiségét és cukorveszteséget okoz, továbbá költségesebbé teszi a préselt szelet további felhasználását (a megnövekedett szállítási és szárítási költségek miatt). A hajtóvíz arnmóniatartalmának befolyása részben kompenzálható adalékanyagokkal (Ca-vegyületek, savak). A gyakorlat azt mutatja, hogy akkor elfogadható a hajtóvíz összetétele, ha benne a Ca** + H+/NH4 arány — egyenértékben kifejezve - legalább 3, előnyösen 5 felett van. Erre vonatkozó adatokat közöl A. Carruthers: 10. Technical Conference British Sugar Corporation, 1957. Ez az arány kis ammóniatartalmú hajtóvíz esetében egyszerűen kevés adalékanyaggal, kis költséggel elérhető. Ha azonban a hajtóvíz ammóniatartalma nagy, a kívánt arány csak nagymennyiségű adalékanyaggal, és így költségesen érhető el vagy közelíthető meg, és az ammónia jelenlétéből származó hátrányok így is csak részben kompenzálhatok. A cukorgyárakban diffúziós hajtóvízként friss vizet (folyóvizet vagy kútvizet), kondenzátorvizet, páragőzkondenzátumot (ún, páravizet) vagy ezek keverékét használják. Mind a kondenzátorvíz, mind a páravíz jelentős mennyiségű ammóniumvegyületet tartalmaz. A cukorgyártás folyamán ugyanis a leveket többfokozatú bepárlással sűrítik be, ill. bepárlás közben végzik a cukor kristályosítását. E bepárlás közben a levekben lévő nitrogéntartalmú szerves vegyületekböl. illő ammóniumvegyületek (elsősorban ammóniumhidroxid, kisebb mértékben ammonium karbonát) távozik a gőzökkel, az ún. pára- ' gőzökkel együtt. E páragőzöket részben felületi hőcserélőkben hasznosítják (az itt keletkező kondenzátum a páravíz), részben hideg vízzel keverő kondenzátorban csapják le (az itt keletkező víz a kondenzátorvíz). Az illó ammóniumvegyületek túlnyomó része az összegyűjtött páravízbe, illetve a kondenzátorvízbe kerül, és így a vizek ammóniumvegyület koncentrációja jelentős. Szokásos értéke pl. páravíznél 10 ... 15 mól/m3, kondenzátorvíznél 4 ... 6 mól/m3. A jelenleg szokásos cukorgyári víz és gőzrendszerekben a hőenergia maximális hasznosítására és a hőátbocsátási tényezők javítására törekednek. Ennek során a különböző nyomású páragőzök kondenzátumait összegyűjtik úgy, hogy az egyes kondenzvizeket mindig a következő kisebb nyomású kondenzvízhez vezetik hozzá, és ennek során az önlepárlásból keletkező sarjúgőzöket ismét egyesítik a többi megfelelő nyomású páragőzzel, és így hasznosítják. Ugyanígy a fűtőterekben összegyűlő nemkondenzálódó gázokat (köztük az illó ammóniumvegyületeket) egy bizonyos mennyiségű vízgőzzel együtt — a hőátbocsátás javítása érdekében — külön elvezetik és ezeket a gőzöket ismét egyesítik az eggyel kisebb nyomásfokozatú páragőzökkel, és így hasznosítják. Végül az összegyűjtött páravíz hőtartalmát folyadék-folyadék hőcserélőkben hasznosítják, és így 70 °C-ot kissé meghaladó hőmérsékletű páravizet* kapnak. A diffúziós hajtóvíz előállítására a cukorgyárakban rendelkezésre álló vizek (frissvíz, kondenzátorvíz, páravíz) egyike sem elégíti ki a mikrobiológiai, kalorikus és összetételi követelmények mindegyikét. A kis ammóniatartalmú hajtóvíz biztosítása és a megfelelő hőmérséklet eléréséhez szükséges hőfelhasználás csökkentése többnyire ellentétes követelmény. Ha rendelkezésre áll megfelelő mennyiségű friss víz, az ennek melegítésével kapott hajtóvíz, mind mikrobiológiai, mind kémiai szempontból kielégítő, de melegítése nagyon költséges. A kondenzátorvíz mennyiségileg bőségesen áll rendelkezésre, de többnyire mikrobiológiai szempontból nem megfelelő és ammóniatartalma is jelentős, és emellett — minthogy hőmérséklete rendszerint 55 °C alatt van — melegítése külön hőenergia befektetést igényel. Kalorikus és mikrobiológiai szempontból a páravizek használata a legelőnyösebb (mennyiségük kielégítő, répára számítva 80 % felett van, és hőmérsékletük is 70 °C feletti), magas ammóniatartalmuk azonban a közvetlen felhasználást vagy lehetetlenné teszi, vagy csak nagymennyiségű adalékanyaggal lehet az összetételt elfogadhatóvá tenni. A mikrobiológiai, kémiai és kalorikus szempontok a gyakorlatban - bizonyos megalkuvásokkal - az ilyen vizek keverékeinek alkalmazásához vezettek. Mindenesetre az energiaköltségek növekedése egyre inkább a páravizek nagyobb mértékű felhasználását indokolja, sokszor a kémiai szempontok háttérbe szorításával. Ha hajtóvízként ammóniatartalmú páravizet • vagy kondenzátorvizet használunk, az .ezzel bevitt ammónia egy része — végigjutva a technológiai folyamatokon — a bepárlás során távozik el, ezzel megnöveli a páragőzök és ezen keresztül a páravizek és a kondenzátorvíz ammóniatartalijiát. Ez a recirkuláció a vizek ainmóniakoncentrációját eleve magasabb szinten tartja. Ammóniaszegény vizet használva a páravíz és a kondenzátorvíz kialakuló ammóniakoncentrációja eleve alacsonyabb lesz. Kalorikus szempontból mindenképpen előnyös volna hajtóvízként kizárólag vagy főtömegében páravizet használni, ha mód van annak ammóniatartalmát előzetesen csökkenteni. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
