Проведена работа по настройке свечного и барабанных фильтров совместно с технологами на заводе НьюБио
Произведён первичный осмотр завода и знакомство с коллективом и руководством завода. Основной целью командировки было промышленное применение фильтровального кизельгура марки Celatom FW-70 на пластинчатом фильтре для очистки сиропа от активированного угля.
В результате намывки опорного слоя кизельгура было выявлена некорректная работа программного обеспечения, которое повлекло за собой нарушение технологического цикла намывки и удержания «пирога» кизельгура на пластинах фильтра. Это выражалось в резком падении удерживающего давления на фильтре с 3,2 атм. до 1 атм., сопровождающееся частичным возвратом потока из-за наличия редукционного клапана после фильтра, которым происходит регулирование расхода на фильтре. Совместно с сотрудниками завода проводили неоднократные попытки удержать давление путем ручного управления. Удалось произвести намывку и удержание кизельгура на фильтре в ручном режиме.
После неоднократных попыток была произведена корректировка работы программного обеспечения и удалось произвести намывку кизельгура на фильтр. Затем была проведена стандартная процедура дозирования чистого активированного угля и анализ роста давления при таком режиме. Было доказано, что дозирование чистого угля ведет к преждевременной блокировке фильтра и уменьшению времени фильтроцикла. Решением этой проблемы является дополнительное дозирование фильтровального кизельгура для разрыхления возникающего слоя активированного угля.
Была проведена лекция для сотрудников, в которой были предоставлены данные о способах намывки и эксплуатации пластинчатых фильтров, а также методики регуляции намывки и эксплуатации роторно-вакуумных фильтров при фильтрации крахмальных сиропов. Провели работу по анализу функционирования, а также нами были озвучены предложения по корректировке работы роторно-вакуумных фильтров с целью снижения расхода кизельгура и повышения эффективности их работы.
При подборе марки кизельгура необходимо обращать внимание на такие параметры как:
— пропускаемость, Дарси. Данный параметр показывает сколько жидкости может пройти через слой фильтровального материала толщиной 1 см за 1 сек. Этот параметр косвенно отражает фильтрационную способность материала. То есть – чем выше Дарси, тем быстрее может происходить фильтрация, но при этом качество фильтрации ниже, так как мелкие частицы удерживаются хуже.
— насыпная плотность, кг/м³. Данный параметр указывает на общий вес материала и его межпоровое пространство. Чем ниже насыпная плотность материала при равнозначном с другим материалом уровне пропускаемости (Дарси), тем лучше скорость фильтрации, удерживающая способность материала, больше толщина фильтрующего слоя и дольше фильтроцикл.
— минеральный состав (количество минеральных примесей). Чем выше уровень минеральных примесей (солей и оксидов металлов), которые способны растворяться в сиропе, тем хуже условия эксплуатации фильтров и увеличивать нагрузку на ионообменные смолы. Например: при высоком уровне кальция, усиливается пенообразование сиропа, при высоком уровне железа – высока вероятность появления красноватого или желтоватого оттенка у сиропа.
На данном предприятии установлены современные фильтры, в которых имеется возможность регулирования уровня жидкости в корыте, скорости вращения барабана, вакуума и скорости подачи ножа (от 0,1 мм в час до …). Всё это позволяет очень точно регулировать работу фильтра для получения максимального эффекта. Но при этом, сам процесс регулировки требует внимательного участия персонала, так как работа фильтров сопряжена с постоянно меняющимися факторами (качество сиропа, количество сиропа, качество намывки кизельгура на барабан, внеплановые уменьшения скорости фильтрации через барабан, количество жиров, поступающих в сиропе и т.д.). Поэтому персонал должен всё время контролировать: — и скорость вращения барабана для подбора оптимальной просушки поверхности намытого кизельгура; — и скорость подведения ножа – для оптимального срезания только загрязненной поверхности и предотвращения срезания чистого кизельгура, но при этом и предотвращения чрезмерного забивания загрязнением верхнего фильтрующего слоя кизельгура; — и уровня сиропа в корыте – для оптимальной площади всасывания сиропа с учётом его вязкости. На данный момент на предприятии используются фильтровальные порошки: DZ700, ZBS1000, Radiolite и FW70 производства Декоминералс.
В процессе работы выяснилось, что по качеству продукты распределены следующим образом:
- DZ700 – самый лучший,
- ZBS1000,
- Radiolite,
- FW70 Декоминералс — самый худший.
Из активированных углей на данный момент на складе имеются: Пермский от АО «Сорбент» Экстрасорб – 103 и NWN SP “normal” от Санкт Петербуржской компании NWC Carbon, по заказу которой, уголь был произведен в Китае компанией Fujian Xinsen Carbon.
Был проработан вопрос о способе применения ферментов (липаза) для улучшения качества фильтрации на роторно-вакуумном фильтре.
Примечания. В результате работы на заводе было выяснено, что последовательность технологического процесса имеет некоторую нелогичность. А именно:
Роторно-вакуумный фильтр — задача — удаление взвешенных механических частиц и остатков жиров из сиропа;
Ионообменная смола – задача – деминерализация сиропа и удаление пигментов и остатков жира и взвешенных частиц;
Пластинчатый фильтр с активированным углём – задача по проекту – удаление запаха, который получает сироп при взаимодействии с ионообменной смолой.
Нелогичность в том, что активированный уголь вместе с опорным слоем из кизельгура и дополнительной текущей дозированием кизельгура способен удалять оставшиеся после роторно-вакуумного фильтра следы механических примесей, жиров, а также различных красящих и токсических веществ будучи отличным адсорбентом. Тем самым улучшая работу и увеличивая срок эксплуатации ионообменной смолы. При этом, учитывая, что ионообменная смола призвана деминерализовывать сироп и адсорбировать пигменты, подвергается повышенной нагрузке при подаче на неё высоких концентраций загрязнений при работе после роторно-вакуумных фильтров. Опять же, было отмечено, что после ионообменной смолы сироп должен проходить через активированный угол и кизельгур, которые содержат некоторое количество минеральных веществ (кальций, сульфаты, хлориды, оксид железа и пр.) которые переходят в сироп (это было отмечено по усиленному пенообразованию при добавлении кизельгура Radiolite), что сводит на нет свойство ионообменной смолы по деминерализации сиропа. Было подсчитано, что при применении 1 тонны кизельгура Celite 545 VO возможен переход в сироп от 3 до 5 кг минеральных веществ.
Вместе с тем, на данный момент пластинчатые фильтры с активированным углем не применяются на производстве, и в готовом продукте не обнаруживаются посторонние химические запахи.
Таким образом – стадия очистки активированным углем не выполняет своей роли и не способствует улучшению работы других стадий очистки.
При этом при намывке кизельгура и активированного угля на фильтр, и последующей подачи сиропа выявилась интересная особенность – после фильтра, сироп приобретал сероватую окраску. При попытках добавить кизельгур с целью закрыть возможные неточности намывки, улучшений не было выявлено. Даже после 2-х часовой циркуляции сиропа на фильтре, каких-либо изменений не было выявлено. Это повторялось каждый раз при попытке запустить фильтрацию с активированным углём.
При консультации со специалистами другого предприятия было выяснено, что при запуске процесса со стадиями Барабан-Ионообмен-Уголь, всегда сироп приобретает либо серый, либо другой цвет. Различные цвета сиропов возникали при использовании различных марок углей. В том случае, если был исключен ионообмен, то после стадии активированного угля не было выявлено появления этого цвета.
Исходя из этого, была выдвинута теория, что после ионообмена, сироп приобретает некоторый заряд, который позволяет «вымывать» из угля некий красящий, в данном случае черный, агент.
В связи с этим, необходимо провести ряд исследований в лаборатории для выяснения закономерности взаимодействия обработанного ионообменной смолой сиропа и активированного угля.
В дальнейшем необходимо рассмотреть несколько вариантов решения текущей ситуации:
- Произвести смену последовательности стадий технологического процесса с Барабан-Ионообмен-Уголь на Барабан-Уголь-Ионообмен.Эта последовательность более логична с точки зрения удаления загрязнений сиропа и повышения эффективности работы каждой стадии очистки, но она требует изменения в подключении различных трубопроводов, ёмкостей, исполнительных механизмов и агрегатов, а также изменения в программе управления технологической цепочкой. Что касается применения активированного угля для удаления неприятных запахов после ионообмена, то на данный момент отсутствие этой стадии не влияет на качество конечного продукта.
- Не менять последовательность стадий технологического процесса и не применять на стадии фильтрации активированным углём – каких-либо вспомогательных средств, включая активированный уголь. То есть, исключить эту стадию.
Каковы плюсы и минусы каждого варианта:
1-й вариант: Плюсы – изменение последовательности приведет к применению стадии фильтрации с активированным углем и тем самым улучшит качество сиропа, поступающего на ионообмен. Это приведёт к увеличению срока эксплуатации ионообменной смолы и снижению расходов на растворы для её регенерации.
Минусы – необходимо произвести переделку технологической линии и программного обеспечения управления системой. Введение фильтров в эксплуатацию будет означать применение дополнительного количества кизельгура и активированного угля, которые сейчас не применяются.
2-й вариант: Плюсы – ничего не надо менять и тем самым не тратить определенные суммы на переделку системы. В данный момент отсутствует необходимость применения активированного угля и кизельгура для устранения запахов. А также отсутствует дополнительная минерализация сиропа после прохождения через уголь и кизельгур.
Минусы – достаточно высокая нагрузка на ионообмен (хотя она и была заложена проектировщиком), которая приводит к его частой регенерации с применением реагентов и частая смена ионообменной смолы, которая не дешева.
В итоге, принятие решений о дальнейшем способе эксплуатации технологической линии зависит от экономической эффективности каждого варианта.
