201357. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cukorgyári sűrűlé kezelésére
7 HU 201357 A 8 nát ionoknak a többi anionokhoz viszonyított relatív koncentrációja, a közölt 7- -10%-ról 1-1,5%-ra csökken, ami annyit jelent, hogy az eddigi 90-93%-kal szemben 98-99%-ban olyan anionok cseréjére kerül sor, amelyek egyébként a melaszba kerülnének és növelnék a melaszba jutó cukor mennyiségét. Az új eljárás - ezt az egy előnyt figyelembe véve 6-8%-kal növeli az ioncserélő eljárás hatékonyságát, változatlan méretű berendezés és üzemeltetési, ill. regenerálási költségek mellett. A kb. 80-85 °C hőmérsékletű CaC03-ra nézve telítetlen sűrűlevet 60 °C hőmérsékletre lehűtve és leédesitóvizzel mintegy a kétszeresére hígítva olyan oldatot nyerünk, amelyből a továbbiakban már nem következik be semmiféle kiválás, így nem kell számolni a berendezés - lerakódás okozta - teljesítmény-csökkenésével és a tisztítások okozta költségekkel és termelés kieséssel. Az eddig ismertetetteknek megfelelően ugyanis a bepárlás során mintegy 80-90%-kal csökken a higlével bevezetett karbonát ionok mennyisége. Ugyancsak csökken, bár igen szerény mértékben a bevezetett kalcium mennyisége is a bepárlás során bekövetkezett kiválások, lerakódások révén. A lerakódás okozta kalcium koncentráció csökkenés lényegesen kisebb, mint a besűrítés okozta kalcium koncentráció növekedés, így összességében a sűrűiében a karbonát koncentráció kisebb és a kalcium koncentráció nagyobb, mint a higlében. A híglé a technológiai adottságoknak megfelelően CaC03-ra nézve telített az oldat. Ismert, hogy a telített oldatban a karbonát koncentráció egyenesen arányos a nemcukor -koncentrációval és fordítottan arányos a kalcium koncentrációval 0,63-ik hatványával. A bepárlás folyamán végbemenő változások - nemcukor-koncentráció növekedés, kalcium koncentráció növekedés, karbonát koncentráció csökkenés - együttes eredményeként a sűrűié CaC03-ra nézve már nem telített. A már telített oldat további hígítása még tovább csökkenti a CaCŰ3 koncentárciót, így sem az oldat hűtése, sem az ioncseréje sorén nem következik be kiválás. 28-32% szárazanyag-tartalmú oldatot kezelve, mind az ioncserélőhöz kapcsolódó berendezésekben, mind az ioncserélő oszlopban olyan mértékben csökken az áramlási ellenállás, hogy jelentősen, mintegy a kétszeresére növelhető - változatlan áramlási ellenállás mellett - az időegység alatt kezelt szárazanyag mennyisége. A találmány szerinti eljárás a 13-14% szárazanyag-tartalmú híglé helyett 28-32% szárazanyag-tartalomra hígított sürűlevet kezel. így időegység alatt ugyanazon mennyiségű szárazanyag kezeléséhez, mind az ioncserélő berendezésben, mind az érintett technológiai szakaszban más paraméterek tartoznak, amelyek kedvezően befolyásolják az áramlási viszonyokat. Áramlástani szempontból azokban a berendezésekben, - hőcserélőkben, csővezetékekben, szelepekben - ahol az áramlás turbulens, az áramlási ellenállás az átvezetett oldat térfogatával arányosan változik. 13%-ról 30%-ra emelve a koncentrációt, az azonos mennyiségű szárazanyaghoz tartozó oldat térfogata az eredeti térfogat 40%-ára csökken, ami az áramlási ellenállást is a 40%-ára csökkenti. Az ioncserélő oszlopon belül az áramlás lamináris, így itt az áramlási ellenállás csökkenése nem ilyen nagymértékű, mert az ellenállás az oldat térfogatéval egyenes arányban, viszkozitáséval pedig fordított arányban változik. Ezen ellentétes hatások eredményeként az ioncserélő oszlopon belüli ellenállás - a koncentrációt 28-32%-ig növelve - elér egy minimumot, majd a koncentráció további emelésével növekszik. Az említett koncentráció intervallum alatti területen a koncentráció növelésével a viszkozitás alig változik, de az oldat térfogata jelentősen csökken, a jelzett intervallumban a két ellentétes hatás szűk határokon belül kiegyenlíti egymást, majd a további koncentráció növelésnél a szerény mértékű térfogatcsökkenés már nem ellensúlyozza a viszkozitás egyre nagyobb mérvű növekedését. Az optimális, 28-32% szárazanyag-tartalom határokon belül végezve az ioncserét, a 13-14% szárazanyag-tartalmú hígléhez viszonyítva, az áramlási ellenállás a 75-80%-ára csökken. 28-32% szárazanyag-tartalmú oldatból időegység alatt változatlan mennyiségű szárazanyagot kezelve, jelentősen növekszik az oldatban elért cserehatásfok, így változatlan cserehatásfok mellett növelhető a berendezés teljesítménye. Az ioncsere során elvileg elérhető, vagyis az egyensúlyi állandóknak megfelelő cserehatásfokot - egyébként azonos feltételek mellett - a cserében részt vevő ionok minősége szabja meg. A gyakorlati ioncserénél az egyensúlyi állapot annál nagyobb mértékben közelíthető meg, minél hosszabb a csere lefolyásához rendelkezésre álló idő, az ún. kontaktidó és minél kisebb a kezelendő oldat viszkozitása. E körülményekből következően azonos szárazanyag terhelés mellett, a koncentrációtól függően a leírtak szerint alakul az ioncsere során az ioncsere eredményessége, a cserehatásfok is. Legjobban megközelíthető az egyensúlyi helyzet, tehát legkedvezőbb az eredmény 28-32% szárazanyag-tartalmú oldatok kezelésénél, a hatásfok e koncentráció határokon kívül eső területeken kedvezőtlenebb. Összehasonlítva a híglé és a 30%-os hígított sűrűié kezelését, - laboratóriumi és 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 i ■ 65 6
