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抽吸型管道中和——制糖業的一個創新技術
來源: 發布時間:2018-12-11 陳世治

上世紀60年代初,中國解放後的第十年,百業待興,工業生産出現空前高漲的熱潮。國內鋼鐵産量奇缺。中國是個新生國家,一切只能靠自給解決,在鋼鐵原料極端欠缺之際,掀起全國增産節約的熱潮。中央經委、計委提出,企業生産中,爭取盡可能將需要使用大量鋼材的反應箱罐,改爲用管道反應,以節約鋼材。

轻工业部甘蔗糖業研究所制糖研究室注意到:亚硫酸法糖厂的硫燻中和箱可以改造。初步估算,一间2000吨/日的糖厂,硫燻及加灰所用的3个中和箱(其中一个备用)共耗钢材约30吨,若改为管道中和器,只需约10吨,可减少7成。

國際上,西方國家在糖廠用管道加灰和加磷酸等澄清劑在60年代初都曾進行嘗試。美國在1959年,英國在1961年,俄國在1958年都進行過嘗試,但都未有在生産中成功使用的報道。存在問題是物料混和及吸收率不高,達不到生産的要求。

1961年我國蔗糖研究所中間試驗工場(規模40噸蔗/日)建成,提供了管道中和中試的條件。與此同時,姜聖階參加在捷克舉行的國際第一屆化工會議後,報導新的傳質理論,認爲高速運動的傳質過程和順流操作過程使傳質系數比一般逆流要大5-7倍。

在這個理念啓示下,在蔗糖所40噸/日工場用附有針閥的蔗汁抽射器,將一次加熱汁射入反應管前的玻璃混和管。蔗汁以4千克/分米2的壓力及每秒22-25公尺的高速射流造成強烈湍流,可使周圍氣體被切割成極微小的汽泡,形成乳化狀態,旺盛的自由湍流狀態支配著傳質過程,從而達到高速吸收。混和管後是6-8米長的蔗汁反應管道。氣液混合體以每秒3米的速度通過,也可以保持一定的湍流狀態。硫氣中的二氧化硫至此被吸收85-90%,反應管後設有散氣箱,蔗汁從切線方向進入,與箱內壁的多個擋板形成湍流,從而使硫氣的吸收率最終達到99.8-99.9%;而使用中和箱時的硫氣吸收率一般只達到99.5%。

1963/64榨季在南海糖廠(規模2000噸蔗/日),管道中和經一個多月的生産試用,已能正常運行。爲進一步比較管道中和與原有中和箱在生産上的工藝效果,試驗組與廠方協同安排了92個班次(每班8小時)的對比試驗。從1964年1月8日起進行15個班次管道中和的查定,然後轉用中和箱查定15個班次。作爲一個對比組,共進行3個對比組。如此交替進行,以避免在不同時期甘蔗質量變化對澄清效果的影響。由1月8日至3月6日進行的交叉對比查定,根據廠方班報生産數字,累計取得兩種設備在蔗汁澄清效果上的比較結果:

1.由混合汁到澄清汁,純度提高值由中和箱的0.29%提高到管道中和的0.83%(每提高0.5%純度,一間2000噸/日糖廠每榨季可增加收入約20萬元)。

2.由混合汁到澄清汁,固體灰份增加率由中和箱的17.1%減少到管道和中和的10.4%。

3.膠體除去率由中和箱的15.5%(固體物)提高到管道中和的20.5%。

4.第四效蒸發罐通洗時間由中和箱的5.4小時減少到4.9小時。

5.第五效蒸發罐通洗時間由中和箱的4.6小時減少到3.6小時

(參看1964年10月國家科委出版編號0128“科技研究報告”)。

澄清效率方面的比較表明,使用管道中和器比中和箱有所提高,其實這也不難理解,一般傳質過程在管道中進行,交換的空間比較狹小,時間比較短暫。這有利于保持反應條件的穩定,從而帶來效果的提高。

1963/64年榨季在南海糖廠的試生産中,抽吸型管道中和器還表現另一特點。由于操作在負壓下進行。硫氣從硫磺爐到中和器,整個操作過程沒有硫氣外溢的現象,使硫磺爐的操作工人及清淨車間工人免除了過去受硫氣彌漫致受毒害之苦。同時也省去一台36千瓦的空氣壓縮泵,每榨季可節約電力15萬度。

亞硫酸法糖廠的硫燻中和工序由中和箱改爲抽吸型管道硫燻中和的新工藝在蔗糖所40噸/日試驗工場經過一個榨季的探索性試驗,確定了設備的各種參數後,次年就轉入南海糖廠2000噸/日的生産試驗。這無疑還存在不少困難,但當時廠方參加這個試驗的人都理解這是一項國際上創新的新工藝新設備,因此,全廠上下一致,毫無保留地投入艱苦的試驗工作,終于在1964年1月生産完全正常運轉,開始效果的查定工作。

1964年夏,该项目主持人陳世治赴北京参加国家三委的“新设备新技术的研究成果报告会”,在会上介绍“亚硫酸法糖厂抽吸型管道中和器”的使用情况。本项目被国家计委、国家经委、国家科委评为“国家工业新产品” 二等奖。

在國家三委的積極推動下,本項目隨即在全國亞法糖廠使用。經過約10年時間,全國300多間大小亞法糖廠基本上都廢棄原有的中和箱,改用抽吸型管道中和器。

1975年以後,由于國家趨向使用大型糖廠,爲適應在較大型如4000噸/日以上的糖廠需要。輕工業部廣州輕工設計院爲適應減少使用廠房面積,將抽吸型管道中和器改爲立式,一直使用至今。


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