ЗМІСТ
Введення
1. ОТРИМАННЯ РОСЛИННИХ МАСЕЛ
1.1 СИРОВИНА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА РОСЛИННИХ МАСЕЛ І ЙОГО ЗБЕРІГАННЯ
1.2 ПІДГОТОВКА ОЛІЙНИХ НАСІННЯ До добування масла
1.3 ВИТЯГ ОЛІЇ ІЗ РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ
1.4 ТЕХНОЛОГІЧНА ЛІНІЯ ВИРОБНИЦТВА РОСЛИННОГО олії з насіння соняшника
1.5 Пристрій і принцип дії лінії
2. Матерчаті фільтри
2.1 Класифікація фільтрувальних матеріалів
2.2 Способи регенерації фільтрувального матеріалу
2.3 Принцип роботи фільтра
2.4 Розробка, освоєння виробництва та впровадження матер'яних фільтрів для очищення промислових газових викидів
3.Технологіческій розрахунок і вибір фільтру
Висновок
Список використаної літератури
ВСТУП
Контроль забруднення атмосфери на території Росії здійснюється майже у 350 містах. Система спостереження включає 1200 станцій і охоплює майже всі міста з населенням більше 100 тис. жителів і міста з великими промисловими підприємствами.
Засоби захисту атмосфери повинні обмежувати наявність шкідливих речовин у повітрі середовища проживання людини на рівні не вище ГДК.
Дотримання цієї вимоги досягається локалізацією шкідливих речовин в місці їх утворення, відведенням з приміщення або від обладнання і розсіюванням в атмосфері. Якщо при цьому концентрації шкідливих речовин в атмосфері перевищують ГДК, то застосовують очищення викидів від шкідливих речовин в апаратах очищення, встановлених у випускній системі. Найбільш поширені вентиляційні, технологічні та транспортні випускні системи.
На практиці реалізуються такі варіанти захисту атмосферного повітря:
-Виведення токсичних речовин з приміщень загальнообмінною вентиляцією;
-Локалізація токсичних речовин в зоні їх утворення місцевої вентиляцією, очищення забрудненого повітря в спеціальних апаратах і його повернення у виробниче або побутове приміщення, якщо повітря після очищення в апараті відповідає нормативним вимогам до приточування;
-Локалізація токсичних речовин в зоні їх утворення місцевої вентиляцією, очищення забрудненого повітря в спеціальних апаратах, викид і розсіювання в атмосфері;
-Очищення технологічних газових викидів в спеціальних апаратах, викид і розсіювання в атмосфері; в ряді випадків перед викидом гази, що відходять розбавляють атмосферним повітрям;
-Очищення відпрацьованих газів енергоустановок, наприклад, двигунів внутрішнього згоряння в спеціальних агрегатах, і викид в атмосферу або виробничу зону (рудники, кар'єри, складські приміщення і т. п.)
Для дотримання ГДК шкідливих речовин в атмосферному повітрі населених місць встановлюють гранично допустимий викид (ПДВ) шкідливих речовин із систем витяжної вентиляції, різних технологічних і енергетичних установок.
Апарати очищення вентиляційних і технологічних викидів в атмосферу діляться на: пиловловлювачі (сухі, електричні, фільтри, мокрі); туманоуловітелі (низькошвидкісні і високошвидкісні); апарати для вловлювання парів і газів (абсорбційні, хемосорбціонние, адсорбційні і нейтралізатори); апарати багатоступінчастої очищення (уловлювачі пилу і газів, вловлювачі туманів і твердих домішок, багатоступінчасті пиловловлювачі). Їх робота характеризується рядом параметрів. Основними з них є активність очищення, гідравлічний опір і споживана потужність
Широке застосування для очищення газів від частинок отримали сухі пиловловлювачі - фільтри різних типів.
1. ОТРИМАННЯ РОСЛИННИХ МАСЕЛ
1.1 СИРОВИНА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА РОСЛИННИХ МАСЕЛ І ЙОГО ЗБЕРІГАННЯ
Усі культури, які є сировиною для маслодобивающей промисловості, можна розділити на дві групи: олійні рослини, які вирощують для отримання рослинного масла, і рослини, які служать для отримання інших продуктів, потім отримують вже олії. До першої групи належать соняшник, рицина, ріпак.
Друга група включає: 1) прядильно-олійні рослини (бавовник, льон, коноплі), які вирощують для отримання волокна, 2) білково-олійні рослини (соя і арахіс), 3) пряно-олійні рослини (гірчиця), 4) ефіроолійні рослини , з яких спочатку виділяють ефірну олію (коріандр), 5) маслосодержащие відходи (зародки зернових культур, виноградні насіння, плодові кісточки та ін.) Основна кількість рослинних олій у Росії отримують з насіння соняшнику, бавовнику, льону, сої, рицини.
У залежності від вмісту жиру в ядрі всі олійні культури поділяються на три групи: низькоолійне з вмістом жиру 15-35% (наприклад, соя); среднемаслічние вмістом жиру 35-55% (бавовник); Високоолійне вмістом жиру 55% і вище (соняшник, арахіс, льон, соняшник. Соняшник є основним олійним рослиною в нашій країні. Це високоврожайна культура, при придатна для механізованого обробітку та збирання. Плід соняшнику - сім'янка - містить більше 50% масла. Оболонка-лузга-складає 19-26% від маси семянок . У процесі технологічної переробки лузгу відокремлюють від ядра, в результаті чого олійність підвищується до 64-66%.
Бавовник. Цю культуру вирощують для отримання бавовняного волокна. Плід бавовнику - коробочка. Після відділення волокна насіння бавовнику надходять на маслозаводи. Олійність насіння становить 22-26%, зміст оболонки 28-54%. При підготовці до вилучення олії оболонку відокремлюють від ядра, олійність якого дорівнює 37-40%.
Сире бавовняна олія містить токсичний пігмент госипол, що надає маслу темний колір. Для видалення госипола масло піддають рафінації. У бавовняному маслі є 20 - 22% пальмітинової кислоти, тому воно каламутніє при температурах нижче 10 ° С. Тверду фракцію бавовняного масла - бавовняний пальмітін - виділяють шляхом виморожування і використовують у виробництві маргарину. Бавовняна олія після виморожування не мутніє навіть при 0 ° С.
Соя. Соя належить до білково-олійних культур. Плід сої - боб, що містить 2-3 насінини. Олійність насіння соі19-22%, вміст білкових речовин близько 40%, оболонки -5-10%. .
Льон. Льон використовують для одержання волокна і технічного масла. Плід льону - коробочка - містить від 1 до 10 насінин. Олійність насіння 40-48%. Оболонка при переробці насіння льону не відділяється.
Арахіс. Плід арахісу - боб, що містить одну або два насіння. Олійність насіння 40,2-60,7%, вміст білка 20 - 37,2%. Білкові речовини насіння арахісу добре засвоюються організмом людини.
Зберігання олійного насіння. Насіння олійних культур зберігають на підприємствах до переробки, створюючи найбільш сприятливі умови для підтримки їх високої якості та запобігання псування.
У надходять на заводи насінні активно відбуваються життєві процеси, які тривають і при зберіганні насіння на заводах. Найважливішим процесом життєдіяльності насіння є дихання. Інтенсивність дихання характеризує стійкість насіння при зберіганні. Дихання супроводжується розпадом органічних речовин насіння - жирів, білків і вуглеводів з виділенням діоксиду вуглецю, води та теплоти. Для кращого збереження якості насіння при тривалому зберіганні створюють умови, при яких інтенсивність біохімічних процесів, в тому числі дихання, мінімальна. Основними факторами, що впливають на інтенсивність дихання, є вологість і температура, а також наявність доступу повітря до зберігаються насіння.
Зберігання насіння з вологістю більше критичної для даної олійної культури призводить до різкого посилення дихання і глибоких змін речовин насіння, що робить неможливим їх подальшу переробку. Підвищення температури маси насіння при зберіганні сприяє посиленню дихання, а в сукупності з високою вологістю призводить до їх швидкого псування. Наявність доступу повітря до насінній масі в умовах високої вологості і температури також погіршує їх якість при зберіганні.
При зберіганні олійного насіння необхідно враховувати життєдіяльність мікроорганізмів, які завжди присутні на поверхні насіння. Якщо маса насіння містить велику кількість мікроорганізмів, то при високій вологості і температурі вони активно розвиваються, в першу чергу мікроскопічні гриби (цвілі). Оскільки при інтенсифікації процесу дихання насіння та активізації дії мікроорганізмів виділяється теплота, то може статися самозігрівання насіння, що ще швидше призводить до їхнього псування.
Для забезпечення гарної схоронності олійного насіння застосовують такі режими: 1) зберігання насіння при вологості на 2-3% нижче критичної; 2) зберігання в охолодженому стані; 3) зберігання без доступу повітря. Можна поєднувати кілька режимів (наприклад, зберігання сухого насіння при низьких температурах та ін.)
Створення оптимальних режимів зберігання дозволяє різко сповільнити або повністю припинити всі біохімічні процеси в насінній масі. Підтримує потрібні режимів зберігання дає можливість уникнути втрат і максимально зберегти якість олії.
1.2 ПІДГОТОВКА ОЛІЙНИХ НАСІННЯ До добування масла
Підготовка олійного насіння полягає в очищенні їх від усіх видів домішок і його сушіння.
Очищення насіння від домішок. Наявність домішок погіршує властивості олійного насіння при зберіганні і переробці. Переробка засміченого сировини призводить до зниження якості одержуваного масла, при цьому зростають втрати масла, збільшується знос і кількість поломок технологічного обладнання, погіршуються властивості знежирених залишків - макух і шротів. Домішки є також джерелом мікроорганізмів, що викликає псування насіння при зберіганні
Тому перед переробкою олійні насіння очищають від бур'янів, олійних і металевих домішок. До домішок відносяться оболонки, залишки листя і стебел, пісок, земля, каміння, насіння дикорослих культурних рослин, пошкоджені насіння основної культури.
Способи та методи очищення, а також відповідне обладнання засновані на відміну домішок від олійного насіння за розмірами, формою, аеродинамічним і магнітним властивостям. При відділенні домішок від насіння, що відрізняються від основної культури за розмірами, використовують ситові сепарування. Масу насіння з бур'янистими домішками подають на сита з великими вічками, на яких затримується великий сміття. Насіння з більш дрібними домішками потрапляють на сита з меншими осередками, через які проходять дрібні домішки, а очищене насіння залишаються на ситах. Для просіювання необхідно, щоб сита здійснювали зворотно-поступальний або круговий рух, або вібрували.
Для видалення домішок близьких до олійним насінням за розміром, але відрізняються по щільності, застосовують повітряне сепарування. При пропусканні повітря через насінну масу відбувається її поділ в залежності від аеродинамічних властивостей компонентів: більш легкі домішки і насіння несуться потоком повітря. Знижуючи швидкість повітряного потоку, можна відокремлювати і більш легкі домішки.
Видалення ферропримесей здійснюється при магнітному сепаруванні, коли насіннєва маса безперервно рухається через сепаратори з постійними магнітами або через електромагнітні сепаратори.
У промисловості для очищення олійних насінь від домішок в основному використовують високоефективні комбіновані очисні машини. Найбільш поширені повітряно-ситові сепаратори, в яких насіння для відокремлення домішок просівають через сита з підібраними розмірами вічок, а на вході і виході з сепаратора насіння продувають повітрям, що забирає легкі домішки. На виході з сепаратора встановлений постійний магніт, який ловитиме ферропримесей.
Для створення однорідних умов при зберіганні і переробці олійного насіння проводять поділ насіння за розмірами на дві фракції: дрібну й велику. Дрібну фракцію, яка включає незрілі, щуплі насіння, відразу направляють на переробку. Насіння великої фракції більш стійкі при зберіганні, містять олію кращої якості. Фракціонування насіння здійснюють на сепараторах або калібрувальних машинах.
Кондиціювання олійного насіння за вологістю. У процесі технологічної переробки насіння велике значення має співвідношення вологості оболонок і ядра. Для ефективного руйнування оболонки насіння з найменшим пошкодженням ядра вологість оболонки повинна бути менше вологості ядра.
Кондиціювання (зниження вологості) насіння досягається шляхом висушування. Для цього використовується теплова сушка сумішшю димових газів і повітря. Сушіння виробляється в сушарках різних конструкцій при строгому дотриманні режимів. На підприємствах олійно-жирової промисловості використовуються стаціонарні сушильні установки: шахтні, барабанні, газові рециркуляційні, з «киплячим» шаром насіння та ін Сушарки складаються з сушильної і охолоджувальною камер. Висушені насіння повинні бути охолоджені до температури, що перевищує температуру зовнішнього повітря не більше ніж на 5 С. Вологість насіння бавовнику, що надходять на підприємства Середньої Азії, в ряді випадків становить 5-7% і є сприятливою для його зберігання. Однак переробка насіння з такою низькою вологістю призводить до надмірного подрібнення оболонки, ядра, збільшуються втрати масла з лушпинням. У цьому випадку, кондиціювання полягає у збільшенні вологості насіння до 10-11% з використанням спеціального зволожувача.
Обрушення олійного насіння і відділення оболонки. Насіння основних олійних культур мають тверду оболонку, яку слід відокремлювати перед витяганням масла. Це можливо, якщо насіннєва оболонка не зростається з ядром (наприклад, насіння соняшнику, бавовнику, рицини, сої, арахісу та інших культур переробляють з відділенням оболонки). У насінні льону, ріпаку та інших оболонка міцно зростається з ядром, тому ці культури переробляють без відділення оболонки.
Відділення оболонок від ядра олійного насіння покращує якість одержуваного масла, при цьому збільшується продуктивність технологічного устаткування, знижуються втрати масла, підвищується харчова та кормова цінність макухи та шроту.
Процес відділення оболонки складається з двох операцій: руйнування оболонок насіння (обрушення) і подальшого відділення їх від ядра. У результаті обрушення отримують суміш, звану рушанка, яка складається з цілого ядра, оболонки, частинок ядра (січки), олійного пилу, цілих і не повністю завалених насіння (недоруша). Наявність у рушанка січки й олійного пилу збільшує втрати масла з відокремлюваної оболонкою. Після відділення від ядра недоруш направляють на повторне обрушення. Великий вплив на склад рушанки може надати вологість олійного насіння. Оболонка насіння повинна мати меншу вологість, ніж ядро, тоді суха і тендітна оболонка легше розколюється, а пластичне ядро залишається цілим, менше утворюється олійного пилу, Рушанка однорідного складу може бути отримана тільки при переробці однакових за розміром насіння.
Для обрушення олійного насіння застосовують різні способи в залежності від властивостей оболонок і ядер. Так, обрушення насіння соняшнику засноване на ударному дії, яке розколює крихку оболонку. Для цього використовують бичевая семенорушки з багаторазовим ударом, а також відцентрові семенорушки з одноразовим ударом. Краще обрушувати насіння соняшнику на відцентрових семенорушка, після яких виходить рушанка з меншими кількостями олійного пилу, недоруша і січки. Бавовняні насіння має міцну еластичну оболонку, що облягає ядро. Тому оболонку руйнують розрізанням або сколюванням за допомогою дискових або ножових шелушителя.
Для розділення рушанки на фракції та відділення оболонки від ядра використовується сепарування. З цією метою широко застосовуються аспіраційні семеновейкі, що розділяють компоненти рушанки за розмірами і аеродинамічним властивостям. Аспіраційна семеновейка складається з розсіву та аспіраційної камери. Рушанка надходить в розсіювання, де за допомогою триярусних сит розділяється на сім фракцій. Потім кожна фракція, крім олійного пилу, проходить через окремий канал аспіраційної камери, де відокремлюється від оболонки. Після поділу рушанки отримують очищене ядро, до нього приєднують олійну пил. Недоруш подають на повторне обрушення. Перевий, що містить оболонки і осколки ядра, знову направляють на вейку.
Очищене ядро, призначене для пресового способу добування масла, повинно містити не більше 3% оболонок, для екстракційного способу - не більше 8%. Олійність відокремленою оболонки не повинна бути більш ніж на 0.5% вище ботанічної.
Подрібнення олійного насіння і ядра. Масло міститься в клітинах насіння або ядер, тому для добування масла необхідно зруйнувати клітинну структуру олійного матеріалу. В результаті подрібнення утворюється олійний матеріал нової структури - мяткі. Мяткі має розвинену поверхню, містить переважно зруйновані клітини, масло з яких вивільняється і утримується на поверхні частинок мяткі. Частина масла залишається всередині незруйнованих клітин. Добре подрібнена мяткі не повинна містити рослинних клітин.
Завданням подрібнення є максимальне руйнування клітин та отримання однорідних частинок оптимального розміру для подальшої переробки. На структуру утворюється мяткі впливає вологість насіння або ядер, що надходять на подрібнення. Сухі насіння більш крихкі і при подрібненні з них утворюється багато дуже дрібних частинок, що погіршують властивості мяткі в процесі її технологічної переробки. Насіння з більшою вологістю більше пластичні, і з них виходить мяткі однорідної пухкої структури. Ядро насіння соняшнику повинно мати вологість в межах 5,5-6%.
Якість подрібнення (помелу) визначається проходом частинок мяткі через сито з розміром осередків 1 мм і для соняшнику прохід повинен бути не менше 60%. Для подрібнення олійного матеріалу застосовують вальцьові верстати, найбільш часто пятівалковие верстати НД-5 з вертикальним розташуванням валків. Два верхні валка рифлені, три нижні-гладкі, валки вільно спираються один на одного. Олійний матеріал подається на верхній валок і, послідовно проходячи між валками, подрібнюється і змінює свою структуру під дією удару, сколювання, роздавлювання і стирання. При цьому відбувається руйнування до 70-80% клітин олійного матеріалу і деформація незруйнованих клітин.
Наявність оболонок, що мають велику міцність, погіршує властивості одержуваної мяткі. Лузжистостью ядра, що надходить на подрібнення, повинна бути в межах 3-8%.
1.3 ВИТЯГ ОЛІЇ ІЗ РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ
Витяг олії з рослинної сировини здійснюється в даний час двома принципово різними способами: пресуванням і екстракцією. Пресування являє собою механічний віджимання масла на шнекових пресах. Пресування може бути однократне і двократне - з попереднім і остаточним віджимом масла.
Метод екстракції заснований на розчиненні масла в легколетучих органічних розчинниках і використовується для прямої екстракції і для екстракції з одноразовим попередніми віджимом масла на шнекових пресах.
Пресовий спосіб добування масла
При переробці високоолійних насіння застосовується дворазове пресування. Цей процес включає попередній з'їм основної кількості олії на шнекових пресах і остаточне вилучення олії на пресах високого тиску. Попередньому вилучення олії передує стадія влаготепловой обробки мяткі.
Влаготепловая обробка мяткі
Це стадія гідротермічної обробки мяткі, вона сприяє ослабленню зв'язків масла з частками мяткі, що полегшує відділення масла при пресуванні. Оброблена мяткі називається мезгой і має іншу структуру.
Влаготепловая обробка полягає в смаженні мяткі і проходить у два етапи. На першому етапі доводять вологість мят ки з насіння соняшнику до 8 - 9% і температуру - до 60 ° С. При цьому відбувається поглинання води частинками мяткі, що викликає їх набухання і збільшення пластичності. Зв'язок олії з набряклими частками мяткі слабшає, масло витісняється на поверхню мяткі, його в'язкість помітно знижується. На другому етапі мяткі висушують при температурі 105 ° С і доводять вологість мезги з насіння підсолити-пічника до 5-6%. На цій стадії відбувається денатурація білкових речовин, знижуються пластичні властивості мезги. Вона набуває більш жорстку структуру, що забезпечує оптимальний віджимання масла. Мезга, що надходить на пресування, повинна мати певні пружно-пластичні властивості, температуру і вологість. Як зниження, так і перевищення вологості мезги в порівнянні з оптимальною призводить до зменшення знімання олії, підвищує вміст олії в макусі.
Влаготепловую обробку мяткі проводять в жаровнях трьох типів: чанних, шнекових і барабанних. Переважно застосовуються вертикальні шестічанние жаровні в комплекті зі шнековими пресами. Процес приготування мезги в шестічанной жаровні триває 45-50 хв.
При влаготепловой обробці мяткі з насіння бавовнику створюють умови для переведення отруйного пігменту госиполу у фізіологічно неактивну форму. Цьому сприяє підвищена вологість і температура мяткі, а також певна тривалість смаження. Режим смаження мяткі з насіння бавовнику наступний: на першому етапі доводять вологість до 11,5-13,5% при температурі до 70-80 ° С. на другому висушують до вологості 4,5-5,5% при температурі 105-110 ° С.
Попереднє витяг масла
Для попереднього віджиму олії застосовують шнекові преси, звані форпрес. Робочими органами шнекового преса є роз'ємний ступінчастий циліндр і розташований всередині нього шнековий вал. Поверхня циліндра складається з сталевих пластин і має поздовжні щілини для стоку олії, в які не проходять частинки мезги.
Підготовлена мезга надходить в ступінчастий барабан преса, захоплюється витками шнекового валу і переміщається до виходу із преса. При русі по барабану преса відбувається стиснення мезги, від неї відділяється масло, а тверді частинки мезги спресовуються і утворюють макуха. Тиск на олійний матеріал зростає при його просуванні вздовж осі вала за рахунок зменшення кроку витків шнекового валу і звуження вільного простору між тілом шнекового валу і внутрішньою поверхнею ступеневої барабана. Для підвищення тиску на виході з преса встановлюють пристрій для регулювання товщини шару виходить макухи. На форпрес можна відокремити 60-85% олії. Олійність макухи, що виходить з форпрес, складає до 18%.
Підготовка олійного матеріалу до остаточного пресування. Остаточне витяг масла пресовим способом здійснюють з мезги, яку отримують з форпрессового макухи. Форпрессовий макуха подрібнюють і проводять його влаготепловую обробку.
Грубе подрібнення форпрессового макухи спочатку проводять на дискових або молоткових дробарках. Після грубого помелу макуха піддається тонкому однорідному подрібненню на вальцьових верстатах. Прохід частинок макухи через сито з розміром осередків 1 мм повинен бути не менше 80%.
Влаготепловую обробку макухи здійснюють в більш жорсткому режимі, щоб отримати мезгу з гарними пластичними властивостями, що забезпечують ефективне відділення масла при остаточному пресуванні. Подрібнений макуха зволожують до 8-9%, потім пропарюють до температури 115 - 120 ° С і вологості 2,5-3,2% - Мезга з насіння бавовнику висушується до вологості 3-4% і при температурі 110-115 ° С.
Остаточне витяг масла і його первинне очищення
Мезга з форпрессового макухи подається для остаточного вилучення олії на шнекові преси.
Преси глибокого знімання масла (експеллери) характеризуються меншою продуктивністю, ніж форпрес, але ступінь стиснення олійного матеріалу в них значно вище. Одержуваний експеллерний макуха повинен містити не більше 6% масла. Залишилося в макусі масло знаходиться в незруйнованих клітинах олійного матеріалу, а також враховується на поверхні частинок макухи.
Відразу після отримання масла проводять його первинне очищення, при цьому видаляють механічні домішки, які потрапляють в олію при пресуванні. Механічні домішки являють собою дрібні частки олійного матеріалу, обривки мезги знаходяться в олії в підвішеному стані. Зберігання олії, що містить тверді домішки, неминуче призведе до погіршення його якості в результаті інтенсивних хімічних і біохімічних процесів. Тому первинне очищення є обов'язковою технологічної стадією отримання рослинних масел пресовим способом.
Для видалення механічних домішок використовують способи відстоювання, центрифугування і фільтрування. При відстоюванні з олії видаляються великі суспензії; здійснюють відстоювання в гущеловушках. Фільтрування широко використовують для видалення тонкодисперсних частинок, для цього служать фільтрпрессах. В якості фільтруючих матеріалів застосовують тканини: бельтинг, міткаль, лавсан, капрон і ін Центрифугування для відділення великих і дрібних зважених часток проводить на сепараторах і центрифугах.
При первинному очищенні масла поєднують різні способи видалення механічних домішок. Наприклад, очищення може йти за схемою: гущеловушка - центрифуга - фільтр або гущеловушка - фільтр і ін
1.4 ТЕХНОЛОГІЧНА ЛІНІЯ ВИРОБНИЦТВА РОСЛИННОГО олії з насіння соняшника
Характеристика продукції, сировини і напівфабрикатів. и II сорта), нерафинированное (высший, I и II сорта). Рослинні масла - складні суміші органічних речовин - ліпідів, що виділяються з тканин рослин (соняшник, бавовник, льон, рицина, ріпак, арахіс, оливки та ін) У Росії випускають наступні види рослинних олій: рафінована (дезодорована і недезодорована), гідратована (вищий , I і II сорту), нерафінована (вищий, I і II сорту). Відповідно до стандарту в готовому маслі визначають органолептично наступні показники: прозорість, запах і смак, кольорове і кислотне число, вологу, наявність фосфоровмісних речовин, йодне число і температуру спалаху екстракційного масла.
До складу рослинних масел, одержуваних з насіння, входять 95 ... 98% тригліцеридів, 1 .. .2% Вільних жирних кислот, 1 .. .2% Фосфоліпідів, 0,3 .. .0,1% Стеринів, а також каротиноїди і вітаміни. З ненасичених жирних кислот у складі масел переважають олеїнова, лінолева, ліноленова, які складають 80 '.. .90:% Загального вмісту жирних кислот. Так, в соняшниковій олії міститься 55 ... 71% лінолевої і 20 ... 40% олеїнової кислот.
Сировиною для виробництва рослинних олій служать в основному насіння олійних культур, а також м'якоть плодів деяких рослин. За змістом масла насіння поділяють на три групи: Високоолійне (понад 30% - соняшник, арахіс, рапс), среднемаслічние (20 ... 30% - бавовник, льон) і низькоолійне (до 20% - соя).
У Росії основною олійною культурою є соняшник. Він відноситься до сімейства складноцвітих. Рід соняшнику налічує 28 видів, більшість з яких є багатолітниками. Соняшник однорічний відноситься до однолетним культурам. Плід соняшнику - подовжена клиноподібна сім'янка, що складається з шкірки (лушпиння) і білого насіння (ядра), покритого насіннєвий оболонкою. На частку лузги припадає 22 ... 56% від загальної маси сім'янки. Вміст олії в насінні соняшнику перевищує 50% і в чистому ядрі складає 70%.
Відокремлена від ядра соняшнику лузга використовується як сировина для отримання фурфуролу. Соняшникова макуха (залишок ядра після віджимання олії) є одним з найбільш цінних видів кормів для сільськогосподарських тварин. Кошики соняшнику використовують для отримання пектину і інших продуктів.
Особливості виробництва і споживання готової продукції. У практиці виробництва рослинних олій існують два принципово різних способу добування масла з рослинної маслосодержащем сировини: механічний віджимання масла - пресування і розчинення масла в легколетучих органічних розчинниках - екстракція. Ці два способи виробництва рослинних олій використовуються або самостійно, або в поєднанні одного з іншим.
В даний час для вилучення олії спочатку використовують спосіб пресування, при якому отримують 3 / 4 всього масла, а потім - екстракційний спосіб, за допомогою якого витягують решту масла.
Пресують масло на безперервно діючих пресах шнекового типу (форпрес і експеллерах). При збільшенні тиску частинки мезги зближуються, масло віджимається, а пресоване матеріал ущільнюється в монолітну масу макуха (черепашку). При цьому в макусі залишається 5 ... 8% олії (від маси макухи).
У процесі екстракції в залишку, який називають шротом, залишається не більш 0,8 ... 1,2% олії. Як розчинники застосовують екстракційний бензин, гексан, ацетон, дихлоретан та ін Краще всього застосовувати бензин з інтервалом температури кипіння 70 .. .85 ° С, що дозволяє відганяти його з масла при більш м'яких умовах.
Масло, яке знаходиться на поверхні розкритих клітин, при омивання бензином легко розчиняється в ньому. Значна кількість масла знаходиться всередині нерозітнутих клітин або всередині замкнутих порожнин (капсуль).
Витяг цієї олії вимагає проникнення розчинника усередину клітини і капсуль і виходу розчинника у навколишнє середовище. Процес цей відбувається за рахунок молекулярної та конвективної дифузії.
У результаті екстракції отримують розчин масла в розчиннику, званий місцеллой, і знежирений матеріал - шрот. Концентрація олії у місцелле 12 ... 20%.
З екстрактора (шнекового або стрічкового) місцеллу направляють на фільтрацію для видалення з неї механічних домішок. Відфільтровану місцеллу і шрот направляють на отгонку з них розчинників, Цю операцію називають дистиляцією, яка проходить у дві стадії. Спочатку відганяють основну частину розчинника при 80 ... 90 ° С до концентрації олії в місцелле 75 ... 80%. Потім дистиляцію здійснюють у вакуумі при 110 ... 120 ° С з продувкою гострої пари.
Процес очищення масла від небажаних груп ліпідів і домішок називають рафінацією. Механічна рафінація включає різні фізичні методи: відстоювання, фільтрацію і центрифугування. Гідратація масла - обробка водою для осадження слизових і білкових речовин. Лужний рафінацією називають обробку масел лугом. Адсорбційна рафінація (відбілювання) - видалення і освітлення масла порошкоподібними речовинами (адсорбентами - глиною, кремнеземистими сполуками, силікагелем, вугіллям та ін.) Дезодорація - усунення неприємного запаху олії методом фракційної відгону, заснованої на відмінностях в температурах кипіння тригліцеридів і ароматичних речовин.
Стадії технологічного процесу
Виробництво рослинного масла складається з наступних стадій:
очищення і сушка насіння;
відділення чистого ядра і його подрібнення;
пропарка і жарення мезги;
витяг масла (пресування і екстрагування);
очищення (рафінація) олії;
фасування та зберігання.
Характеристика комплексів обладнання
Лінія починається з комплексу обладнання для очищення та сушіння насіння, що складається з ваг, силосів, сепараторів, магнітних уловлювачів, видаткових бункерів та сушарок.
Наступним йде комплекс обладнання для відділення чистого ядра і його подрібнення (дискова млин, аспіраційна віялка і пятівальцовий верстат).
Основним є комплекс обладнання для пропарювання і смаження мезги, що складається з шнекових або чанних жаровень.
Провідним комплексом обладнання лінії є шнековий прес і екстракційний апарат.
Далі слід комплекс обладнання лінії для очищення масла, що складається з дистиляторів, відстійників, сепараторів, фільтр-пресів, нейтралізаторів і вакуум-сушильних апаратів.
Завершальним є комплекс фінішного обладнання лінії, що складається з ваг, машин пакувальної і для укладання пачок фасованого масла в ящики.
1.5 ПРИСТРІЙ І ПРИНЦИП ДІЇ ЛІНІЇ
Вступники на короткочасне зберігання в силос 2 насіння соняшнику попередньо зважують на терезах 1. Насіння може містити велику кількість домішок, тому перед переробкою їх двічі очищають на двох - і трехсітових сепараторах 3 і 4, а також на магнітні вловлювачі 5. Домішки рослинного походження, відокремлювані на сепараторах, збирають і використовують у комбікормовому виробництві.
Очищені від домішок насіння зважують на терезах 6 і подають у видатковий бункер 7, звідки вони транспортуються в шахтну сушарку 8, що складається з кількох зон. Спочатку насіння сушать, а потім охолоджують; У Процесі теплової обробки їх вологість зменшується з 9 ... 15 до 2 ... 1%. Температура насіння під час сушіння близько 50 ° С, після охолодження 35 ° С. Висушені насіння проходить контроль на вагах 9, а потім направляються в силоси 2 на тривале зберігання або в проміжний бункер 10 для подальшої переробки.
Подальша переробка насіння полягає в максимальному відділенні оболонки від ядра. Цей процес передбачає дві самостійні операції: лущення (обрушення) насіння і власне відділення оболонки від ядра (отвеивание, сепарування). Насіння лущаться на дискової млині 11, кудаонипоступаютизпромежуточного бункера 10. Рушанка, одержувана з насіння після млини, являє собою суміш, що складається з частинок, різних за масою, формою, парусність і розмірами. У рушанка присутні цілі ядра, їх осколки, ряд різноманітних за величиною і формою частинок оболонки і, нарешті, цілі насіння - недоруш. Тому для відділення оболонки від ядра в основному застосовують аспіраційні віялки-повітряно-ситові сортують машини. З такої машини 12 ядро подається в проміжний бункер 13, а всі інші частини суміші обробляються для виділення цілих ядер і уламків насіння соняшнику, які разом з цілими ядрами надходять на подальшу переробку.
Після зважування на вагах 14 ядра соняшнику подрібнюються на пятівальцовом верстаті 15. Процес подрібнення може здійснюватися за один раз або за два рази - попередньо і остаточно. При подрібненні відбувається руйнування клітинної структури ядер соняшнику, що необхідно для створення оптимальних умов для найбільш повного та швидкого вилучення олії при подальшому пресуванні або екстрагуванні.
Продукт подрібнення - мезга - з верстата 15 надходить в жаровню 16, в якій за рахунок волого-теплової обробки досягається оптимальна пластичність продукту і створюються умови для полегшення віджиму олії на пресах. При смаженні вологість мезги знижується до 5 .. .7%, А температура підвищується до 105 ... 115 ° С.
З шнекового преса 17, в який після жаровні подається мезга, виходять два продукти: масло, що містить значну кількість частинок ядра і тому очищає в фільтр-пресі 18, і макуха, що містить 6,0 .. .6,5% Масла, яке необхідно винести з нього. Тому надалі гранули макухи піддаються подрібненню на молоткової дробарці 19 і вальцьові верстати 20, а продукт подрібнення - екстрагування в екстракційному апараті 21. Апарат має дві колони, з'єднані перемичкою, в яких розташовані шнеки, що транспортують частки макухи з правої колони в ліву. Протитечією до руху макухи переміщається екстрагують речовина-бензин, що є летючим розчинником. У зв'язку з тим що бензин у суміші з повітрям спалахує при температурі близько 250 ° С, на екстракційних заводах температура перегріву технологічної пари не повинна перевищувати 220 ° С.
За допомогою дифузії масло витягується з розірваних клітин макухи, розчиняючись в бензині. Суміш олії, бензину і деякої кількості частинок випливає з правої колони екстрактора 21 і направляється на відстійник або патронний фільтр 22.
З лівої екстрагують колони апарату 21 виводиться знежирений продукт, який називається шротом. Після вилучення з нього залишків бензину шрот спрямовується на комбікормові заводи.
Очищений від твердих частинок розчин масла у бензині - місцелла - подається на дистиляцію. У попередньому дистилятор 23 місцелла нагрівається до 105 ... 115 ° С, і з неї при атмосферному тиску частково відганяються пари бензину. В остаточному дистилятор 24, що працює під розрідженням, з місцелли видаляються залишки бензину, і очищене масло подається на ваги 25. Після вагового контролю масло подається в пакувальну машину 26, а в машині 27 пачки фасованого масла укладаються в ящики.
2. Матерчатий фільтр
Одним з найбільш ефективних, найдавніших і надійних, способів очищення промислових газових викидів від високодисперсної пилу є фільтрація через пористі перегородки. Початковий процес фільтрації через пористу перегородку, до накопичення в ній пилу і створення на поверхні пилового осаду, не є вирішальним у ефективності очищення промислових газових викидів. Він досить докладно описаний у вітчизняній і зарубіжній літературі. Процес осадження пилу на волокнах фільтрувального матеріалу в початковий період відбувається за рахунок комплексу факторів впливу на частинки при проходженні їх через лабіринт волокон. Якщо розмір часток пилу перевищує розмір пор фільтрувального матеріалу, відбувається їх відсівання. При русі частинок в порах з великою швидкістю вони не можуть йти разом з газом, огинаючи всі волокна, притискаються до них і осідають на них. Осадження дрібних частинок на волокнах може відбуватися за рахунок електричних сил, за рахунок гравітаційного осадження, за рахунок броунівського руху і, нарешті, за рахунок сукупності всіх цих факторів. Тканинні фільтри розрізняються між собою за такими ознаками:
за формою фільтрувальних елементів (рукавні, плоскі, клинові та ін) і наявності в них опорних пристроїв (каркасні, рамні);
за місцем розташування вентилятора щодо фільтра (усмоктувальні, що працюють під розрідженням, і нагнітальні, що працюють під тиском);
за способом регенерації тканини (зворушує, зі зворотним продуванням, з вібровстряхіваніем, з імпульсною продувкою і ін);
по наявності і формі корпусу для розміщення тканини - прямокутні, циліндричні, відкриті (безкамерні);
за кількістю секцій в установці (однокамерні і багатосекційні);
по виду використовуваної тканини.
2.1 КЛАСИФІКАЦІЯ фільтрувальних матеріалів
До фільтрувальним матеріалами, що є чинними для очищення аспіраційного повітря і технологічних газів промислових виробництв, пред'являються певні вимоги. Незалежно від конструкції фільтра, в якому встановлюється фільтрувальний матеріал, від властивостей очищується середовища і вловлюється пилу, фільтрувальні матеріали повинні мати високу пилеемкость в процесі фільтрації і здатність утримувати після регенерації таку кількість пилу, якого достатньо для забезпечення високої ефективності очистки газів. У процесі експлуатації протягом тривалого періоду часу (звичайно 2-3 роки) фільтрувальний матеріал повинен зберігати високу повітропроникність в запиленому стані. Для забезпечення тривалої роботи в умовах дії регенеруючих пристроїв фільтроматеріали повинні мати високу міцність на розрив і перегини. Обов'язковою вимогою, що пред'являються до фільтроматеріалу, є здатність до легкого видалення пилу, накопиченої усередині пір і на поверхні. У необхідних випадках вони повинні володіти термостійкістю, кислотостійкістю, стійкістю до лугів. Вартість фільтроматеріала не повинна бути високою. Всі фільтрувальні матеріали можна підрозділити на чотири основні типи (табл.3.7.), Що розрізняються тим, що вони виготовлені з:
натуральних волокон тваринного і рослинного походження (вовняні, лляні, бавовняні, шовкові),
ненатуральних органічних волокон (лавсан, нітрон, капрон, хлорин, оксалон та ін),
натуральних мінеральних волокон (азбест, базальт і ін)
ненатуральних неорганічних волокон (склотканина, металотканна та ін)
У всіх волокнах рослинного походження основною речовиною, що визначає їх властивості, є целюлоза. Таблиця 3.7. Класифікація волокон
Бавовняне волокно, так само як і целюлоза, піддається значним змінам під дією кислот, лугів і окисників. Однак, розчини їдкого лугу, з концентрацією від 0,5 до 5% при кімнатній температурі, не змінюють складу та властивостей бавовняного волокна. Розчини оцтової кислоти слабкої концентрації не надають помітного дії на бавовняні волокна при будь-якій температурі. Під дією розчинів солей Al 2 (SO 4) 3, MgCl 2 бавовняне волокно руйнується. Аміачні розчини гідроксидів міді, нікелю, кобальту, цинку розчиняють целюлозу. Тканини з бавовни витримують температуру до 80 0 С.
Лляні волокна відносяться до найбільш міцним з групи натуральних волокон рослинного походження. Хімічна стійкість їх приблизно однакова з волокнами бавовни. Льняні тканини знаходять обмежене застосування для фільтрації.
Вовняні волокна відносяться до групи натуральних волокон тваринного походження і складаються, головним чином, з білкових речовин. Вовняні волокна характеризуються, наявністю на поверхні лускатого шару. На відміну від целюлози білкові речовини щодо стійки до дії кислот, лугу, так само як і газоподібний аміак, швидко руйнують білкові речовини волокон шерсті. Вовняні тканини можуть бути застосовані при фільтрації газу з температурою не більше 90 0 С. Для збільшення міцності вовняних тканин в них додають волокна капрону, лавсану або інших синтетичних матеріалів. Тканини з вовняних волокон при високій температурі мають велику усадку.
Шовкові волокна відносяться до групи натуральних волокон тваринного походження і в основному складаються з білкових речовин. Стійкість до лугів в шовку кілька краща, ніж у вовни, але гірше, ніж у бавовни. Шовк стійкий до слабокислою середовищі. У практиці шовкові тканини застосовуються дуже рідко.
Азбестове волокно відноситься до групи натуральних волокон мінерального походження. Основними достоїнствами волокон азбесту є висока термостійкість, несхильність гнильним процесам, стійкість у лужних і кислих середовищах. Міцність азбестових волокон невисокі.
Скляне волокно відрізняється високою термостійкістю, хімічною стійкістю, витримує значні розривні навантаження. Основною сировиною для отримання скляних волокон для фільтрувальних тканин є алюмоборосілікатное скло. Тканини з алюмоборосілікатного безлужне скла застосовуються для очищення газів, що мають у складі луги. Алюмомагнезіальние склотканини можуть бути застосовані для фільтрації кислих середовищ. Скляне волокно може бути виготовлене як безперервної довжини, так і штапельне. Останнім часом освоєно виробництво стеклотканей з високооб'ємної (текстурованої) пряжі. Недоліком всіх скляних волокон є їх низька стійкість до перегинів і стирання. Фільтрувальні тканини з скляних волокон застосовуються для очищення газів з температурою до 250 0 С.. Температура розм'якшення скляних волокон знаходиться в межах 500-600 0 С.
Лавсанове волокно еластично, стійке до стирання, злипання, вигину. У кислих середовищах стійкість лавсанових волокон відносно висока, в лужних середовищах міцність лавсану значно знижується, лавсанові волокна стійкі до впливу мікроорганізмів, тканини з них не пліснявіють, стійкі до дії світла, але дуже чутливі до різких коливань вологості. Лавсанові фільтрувальні тканини при тривалій експлуатації витримує температуру 130 0 С.
Нітроновое волокно - продукт полімеризації акрил нітрит, сировиною для якого служать ацетилен і синильна кислота. Відмінною особливістю нітронових волокон є їх подібність за зовнішнім виглядом з волокнами натуральної вовни. Стійкість до кислих середах нітронів висока, він задовільно витримує вплив лужних середовищ. Нітрон не чутливий до різких коливань вологості. Термостійкість фільтрувальних тканин з нітронів визначається межею 120-130 0 С.
Хлоринового волокно має високу хімічну стійкість, стійке до дії мікроорганізмів і цвілі. Витримує температуру до 70 0 С.. При підвищенні температури більше 70 0 С хлориновi волокна розм'якшуються, тканина втрачає еластичність і швидко виходить з ладу. При тривалому впливі світла міцність хлоринового волокон значно знижується. При коливаннях вологості хлоринового тканини не дають помітною усадки.
Капронове волокно характеризується високою стійкістю до стирання і дії знакозмінних навантажень "розтяг-стиск". Стійкість у лужних середовищах хороша. У концентрованих кислотах капрон розчиняється. Тканини з капрону тривало витримують температуру 90 0 С.
Оксалоновие волокна мають високу термостійкість. Тканини з оксалонових волокон здатні довго працювати при температурі 160-200 0 С, стійкі в кислих середовищах.
Тефлонові волокна відрізняються високою хімічною стійкістю, що перевершує всі відомі матеріали, стійкі до вигину і тертя. Під дією великих механічних навантажень фільтроматеріал з тефлону витягується, "тече". Тефлонові тканини можуть витримувати температуру до 230 0 С.
За структурою фільтрувальні матеріали поділяються на ткані і неткані. Ткані фільтрувальні матеріали, в свою чергу, поділяються залежно від способу переплетення на полотняні, саржеві, сатинові, а в залежності від виду волокон у нитки - штапельні, філаментне, текстуровані, залежно від обробки поверхні - ворсовані, гладкі. Неткані фільтрувальні матеріали за способом закріплення волокон підрозділяється на іглопробивні, холстопрошивні, клеєні.
2.2 СПОСОБИ РЕГЕНЕРАЦІЇ фільтрувального матеріалу
У процесі роботи матер'яних фільтрів відбувається поступове відкладення пилу в порах фільтрувального матеріалу і на його поверхні. У міру зростання шару пилу зростає і гідравлічний опір апарата. Якщо періодично не видаляти пиловий шар з поверхні матеріалу і з його пір відбудеться "замикання фільтру", тобто тягодуттьові апарат (зазвичай вентилятор) буде не в змозі протягувати газ через забівшуюся фільтрувальний перегородку. У результаті поступового забивання буде падати продуктивність вентилятора і, врешті-решт, рух газу через фільтр припиниться. Для підтримки фільтра в працездатному стані необхідно періодично видаляти пил з поверхні пор. Однак, як вже було сказано на початку цієї глави, що осідає на поверхні фільтрувального матеріалу шар пилу одночасно є фільтруючим середовищем, що перешкоджає проскоку найбільш дрібних частинок пилу. Тому з фільтрувального матеріалу необхідно видалити не весь шар пилу, щоб забезпечити прийнятне гідравлічний опір апарату та зберегти його високу ефективність пиловловлення. Процес видалення частини пилового шару зовні і зсередини фільтрувальної перегородки в матер'яних фільтрах прийнято називати регенерацією, тобто частковим відновленням первинних властивостей фільтрувальної перегородки. Для порівняння якості регенерації різних фільтрувальних матеріалів автором даної глави в 1976 році був умовно прийнятий "показник регенерації". Чисельно показник регенерації було прийнято розраховувати як відношення різниці кінцевого (перед регенерацією) і залишкового (після регенерації) гідравлічного опору до кінцевого [Л. 9]. При цьому кінцеве опір приймається рівним 150 мм водяного стовпа. Тобто показник регенерації розраховується як:
, (3-7)
де: D P кон - опір фільтрувального матеріалу перед регенерацією, D P ост - опір фільтрувального матеріалу після регенерації.
Вимірювання показників регенерації проводяться в однакових умовах, за одних і тих же параметрах, що характеризують властивості пилу, газу, режими фільтрування, регенерації. У промисловій експлуатації в даний час знаходиться багато конструкцій, систем, пристроїв для регенерації фільтрувального матеріалу. Одні з них ефективні, інші потребують удосконалення, одні вимагають великої витрати енергії, інші більш економічні, одні надійні в експлуатації, інші швидко виходять з ладу. Спроби в кожному конкретному випадку усунути якийсь певний недолік породили велику різноманітність систем, методів, конструкцій регенеруючих пристроїв. Однак треба зазначити, що в основному майже всі системи зводяться до застосування двох основних способів впливу на фільтрувальний матеріал, а саме: механічного струшування (у цьому випадку пил видаляється з поверхні фільтрувального матеріалу) і зворотної продувкою (у цьому випадку пил видаляється з поверхні і з пір фільтрувального матеріалу). Ці способи використовуються або самостійно, або використовується їх поєднання.
Механічне струшування є самим старим способом регенерації фільтрувального матеріалу (Ріс.3.17 а, б). Він заснований на струсі рукавів у вертикальному або горизонтальному напрямку. Фільтри з такими системами ще досить широко. поширені на підприємствах вітчизняної промисловості і за кордоном. Рукавні фільтри типів ФВ, ФВК, МФУ, РФГ, УРФМ мають системи механічного отряхивания осаду пилу і широко поширені в кольоровій металургії, в харчовій і заготівельної галузях промисловості. Достоїнствами фільтрів з механічним отряхивания є стабільність видалення осаду пилу. В якості основних недоліків слід відзначити складність встряхивающего механізму, який вимагає постійної уваги обслуговуючого персоналу, стирання і злами рукавів в одних і тих же місцях, чутливість системи до усадки і витяжці рукавів, необхідність відключення фільтра або окремої секції на час проведення регенерації. Конструктивно фільтр з механічним отряхивания може бути виконаний з горизонтальним переміщенням верхньої рами з підвішеними на неї рукавами (ріс.3.176) У цьому випадку в процесі регенерації горизонтально підвішена рама вдаряється про спеціальний упор. Така система застосовується на низці промислових фільтрів США. Конструкція фільтра з такою системою регенерації дещо простіше, ніж з вертикальною, однак, має істотний недолік - розхитування конструкції і недовговічність, роботи гумових упорів.
Аеродинамічний струшування може здійснюється шляхом подачі імпульсу стисненого повітря всередину кожного фільтра. Такий вид регенерації використовується в каркасних рукавних і плоских фільтрах.
Деякий застосування в рукавних фільтрах знайшов спосіб регенерації перекручуванням рукавів навколо осі (ріс.3.17.ж). У результаті крутки пиловий шар звалюється з рукава або ламається і видаляється за допомогою продування повітрям у зворотному напрямку. Самостійно цей спосіб зазвичай не застосовується, а використовується в якості підготовки осаду пилу до більш якісної очищення фільтрувального матеріалу. Недоліком цього способу є складність механізму приводу рукавів в крутить стан, знос рукавів ст. місцях кріплення до обертових деталей. До механічному способу отряхивания пилу відноситься вібраційне Отряхивание, яке застосовується в основному для фільтрів мають металевий каркас з натягнутим фільтрувальним матеріалом. Схема рукавного фільтра з такою системою регенерації наведена на рис. 3.17.е. У фільтрувальної камері розміщені фільтруючі рукави, натягнуті на каркаси, які прикріплені до рухомої плиті, пов'язаної через тягу з вібраційним механізмів. Вібраційна система отряхивания застосовується у фільтрах з різною компоновкою фільтрувального матеріалу в робочій камері, однак, необхідною умовою застосування є наявність каркаса, що сприймає коливання від вібратора і передавального їх фільтрувального матеріалу. Головним достоїнством системи отряхивания із застосуванням вібрації є можливість застосування в таких фільтрах склотканини, натягнутої на каркас. Зазвичай склотканини в каркасних фільтрах не застосовуються із-за швидкого їх зносу при терті про частину каркасу або перелому волокон при ударі об каркас. У разі застосування вібрації склотканина туго натягується на каркасі і вібрація сприймається без наявності руху матеріалу щодо каркаса.
Можливість застосування в каркасних фільтрах стеклотканей природно розширює сферу їх застосування у межах, пов'язаних з необхідністю очищення високотемпературних газів. Ефективним методом регенерації фільтрувального матеріалу є зворотна продування очищеним газом або напірним повітрям (ріс.3.17з). Зворотній продування як правило застосовується в поєднанні з іншими способами: механічним струшуванням, перекручуванням, вібрацією, погойдуванням рукавів та ін Такі фільтри досить ефективні, зручні в експлуатації й обслуговуванні.
2.3 ПРИНЦИП РОБОТИ ФІЛЬТРА
Пилогазовий потік надходить у колектор запилених газів через вхідний патрубок, рухається вниз в бункер, огинає вертикальну перегородку, що розділяє колектор і камеру запилених газів, і розподіляється по фільтрувальним касет. У процесі фільтрування пил осідає на матеріалі касет, а газ виходить в камеру очищених газів і через відкриті отвори в горизонтальній перегородці - в колектор очищених газів і далі через патрубок виводиться з фільтра. Регенерація фільтру здійснюється посекційно, згідно з програмою, закладеною в пристрій керування регенерацією. Перед початком регенерації секція відключається від потоку фільтрованої газу за допомогою поворотної заслінки. Регенеруючий пристрій складається з наступних основних складових частин: ресівера стисненого повітря з виходять з нього магістральними трубами, які через стінку фільтру входять в камеру чистого газу і розташовані в ній паралельно один одному над фільтрувальної перегородкою; пневматичних клапанів, які перекривають магістральні труби на виході з ресивера ; імпульсних труб, що перетинаються з магістральними трубами і мають соплові отвори над кожною відкритою осередком фільтрувальної секції. Соплові отвори розташовуються над фільтрувальної перегородкою на відстані 100 мм. Процес регенерації здійснюється наступним чином. За командою керуючого пристрою подається сигнал на закриття поворотною заслінки. Через кілька секунд слід імпульс стисненого повітря. Стиснене повітря з магістральної труби потрапляє в імпульсні труби і через соплові отвори остронаправленним струменями входить у відкриті порожнини осередків. Відбувається продування фільтрувальної перегородки. Через деякий проміжок часу поворотна заслінка відкривається і в секції триває процес фільтрування. Почергова регенерація інших секцій проводиться з певними інтервалами часу. Вибір інтервалу задається в залежності від характеру росту гідравлічного опору фільтру.
2.4 РОЗРОБКА, ОСВОЄННЯ ВИРОБНИЦТВА ТА ВПРОВАДЖЕННЯ матерчатий фільтр ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ ПРОМИСЛОВИХ ГАЗОВИХ ВИКИДІВ
В останні роки в передових, технічно розвинених країнах, в більшості галузей промисловості намітилася тенденція до розширення сфери застосування рукавних фільтрів, як одного з найбільш ефективних апаратів очистки промислових газових викидів. Така тенденція зумовлена, по-перше, підвищенням вимог до захисту навколишнього середовища і, по-друге, появою та розширенням виробництва нових фільтрувальних матеріалів з синтетичних волокон, здатних працювати в різних умовах застосування, в різних конструкціях фільтрів, з широким діапазоном застосування різних способів регенерації . Ефективність пиловловлювання в тканинних фільтрах мало залежить від властивостей пилу та його початковій концентрації. Капітальні витрати значно менше, ніж у електрофільтрів. Основною умовою успішної експлуатації рукавних фільтрів є контроль температури і вологості, що надходять на очищення газів, забезпечення нормальної роботи регенеруючих пристроїв, своєчасне видалення уловленной пилу, контроль за станом фільтруючого матеріалу. В останні роки рукавні фільтри знайшли широке застосування для уловлювання летючої золи на електростанціях, для очищення газів, що утворюються при роботі електродугових сталеплавильних печей, для уловлювання субмікронних частинок у виробництві технічного вуглецю, в системах аспірації при пересипанню, транспортуванні, упаковці сипучих високодисперсних порошкових матеріалів. Сфера застосування тканинних фільтрів постійно розширюється з розширенням обсягу та асортименту виробництва фільтрувальних матеріалів. У більшості галузей промисловості тканинні фільтри стабільно забезпечують ефективність пиловловлювання на рівні 99-99,9%. Гідравлічний опір їх лежить в межах 1000-3000 Па, напрацювання на відмову визначається 10000-20000 годину. Для різних галузей промисловості потрібні фільтри малої, великої і середньої продуктивності. Фільтри малої продуктивності (умовно до 30 тис. куб. М на годину) необхідні для малих аспіраційних систем, ділянок пересипання, транспортування пилоподібних матеріалів, для забезпечення різних технологічних ліній з метою запобігання від абразивного зносу встановленого обладнання або очищення технологічних газів від пиловидних продуктів. Фільтри середньої продуктивності (умовно від 30 до 150 тис. куб. М на годину) потрібні для очищення газів в чорної і кольорової металургії, у виробництвах будівельних матеріалів, в хімії і нафтохімії. Фільтри цієї групи найбільш поширені і ймовірно становлять основну частину за обсягом випуску всіх рукавних фільтрів. Особливу проблему становить високоефективна очищення газів у фільтрах великої продуктивності. Світова практика має конструкції фільтруючих апаратів, здатних очищати отбросние гази з продуктивністю мільйон і більше куб. м газу на годину. В основному такі апарати використовуються в чорній металургії для очищення газів після потужних електродугових сталеплавильних печей, у кольоровій металургії - для очищення газів після печей виробництва кремнію і виплавки алюмінію, в енергетиці - після котлів, що спалюють кам'яне вугілля, у виробництві будівельних матеріалів - після млинів і випалювальних печей. При вирішенні проблеми високоефективної очищення газів невеликих обсягів, свого часу, були створені і поставлені на серійне виробництво рукавні фільтри з імпульсною регенерацією тканини, які широко застосовуються в різних галузях промисловості, в основному достатньо відпрацьовані щодо надійності і за замовленнями підприємств виробляються в даний час Акціонерним товариством "ФІНГО" в селищі Семібратово, Семібратовской фірмою НІІОГАЗ, Кемеровським заводом ХІММАШ. Це фільтри типу ФРКІ та їх модифікації. Ці фільтри до цих пір широко застосовуються в аспіраційних і технологічних системах з продуктивністю по газу до 30 тис.куб.м на годину. Аналогічні фільтри випускає Японія, Фірма "Хосокава" з поверхнею фільтрування від 5 кв.м до 250 кв.м. Фірма "Мікропул" у ФРН, фірма "ОПАМ" у Польщі. Фільтри подібного типу широко поширені в Англії, Америці, Франції та інших передових країнах. Необхідно відзначити, що, як базовий зразок фільтрів загальнопромислового застосування, фільтр ФРКІ може ще багато років з успіхом застосовуватися в багатьох галузях промисловості без особливих удосконалень. За основними показниками він знаходиться на рівні кращих світових зразків і всякі штучні, недостатньо продумані нововведення, введені в його конструкцію, можуть призвести до втрати основних переваг, які полягають в простоті обслуговування, надійності і малої енергоємності цих типів апаратів. З метою розширення діапазону застосування рукавних фільтрів такого типу, Семібратовская фірма НІІОГАЗ провела конструктивну опрацювання різних модифікацій базового зразка стосовно до конкретних специфічних умов застосування. Зокрема, розроблено конструкцію фільтра на базі ФРКІ з елліпсовідних перетином фільтрувального елемента. Фільтр такої конструкції за деякими показниками, перевищує базовий зразок ФРКІ. Це фільтри з виймання елліпсовідних каркасів у бік. Зроблено опрацювання документації на фільтри, здатні працювати у вибухонебезпечних середовищах. Виробництво таких фільтрів освоєно Кемеровським заводом "Хіммаш". Інший новою конструкцією серед малих фільтрів є касетні фільтри з чарунковій формою компонування фільтрувального елемента. Це фільтри ФКІ. Головна їхня перевага полягає в значному зниженні габаритів за рахунок спеціальної компонування, і друге - це зручність обслуговування в процесі заміни фільтрувальних елементів за рахунок швидкознімне касети. До теперішнього часу Семібратовской фірмою НІІОГАЗ підготовлена документація на типорозмірний ряд таких фільтрів. Проведено науково-дослідні роботи із застосуванням дослідних зразків повномасштабних фільтрів в скляної промисловості (на Ленінградському заводі художнього скла), на шинному заводі в м. Ярославлі, на будівельних підприємствах м., Гомеля, в порошкової металургії (на дослідному підприємстві Київського інституту проблем матеріалознавства Академії наук України). Отримані результати досліджень підтверджують можливість широкого застосування фільтрів такого типу в різних галузях промисловості. Таким чином, вирішується питання щодо розробки та постановки на виробництво фільтрів малої продуктивності загальнопромислового застосування. Для очищення газів з продуктивністю від 30 до 100-150 тис. куб. на годину, де потрібні фільтри умовно середньої продуктивності, організаціями науково-виробничого об'єднання "Газоочистка" свого часу були розроблені і поставлені на серійне виробництво фільтри з двостороннім імпульсної продувний типу ФРКДІ, які успішно закривали такі переділи, як малі сталеплавильні печі, об'єднані аспіраційні системи вузлів пересипання, транспортування пилоподібних матеріалів на підприємствах будівельних галузей, аспіраційні системи підприємств кольорової металургії. У плані оновлення ці фільтри були замінені на більш досконалі в частині економії витрат електроенергії, зниження металоємності, підвищення надійності. Розроблено і освоєно серійне виробництво фільтрів типу ФРІ трьох типорозмірів на 630, 1250 і 1600 кв. м тканини вони перекривають діапазон газів, що очищаються від 50 до 150 тис. куб. м на годину. Особливу проблему становить високоефективна очищення газових викидів після сталеплавильних печей великої продуктивності (40, 100 і 200 тонних печей), після печей виплавки кремнію і алюмінію в кольоровій металургії, в цьому випадку очищенню піддаються гази з продуктивністю мільйон куб.м. на годину і більше. За кордоном для цього використовуються рукавні фільтри. Так, фірма "Шарон стіл" США використовує рукавні фільтри для очищення газів після печей ємністю 115 тонн. Фірма "Кусібл стіл Ко оф Америка '" США використовує рукавні фільтри після надпотужних печей ємністю на 160 тонн. Розроблені і поставлені на серійне виробництво в нас у країні високопродуктивні рукавні фільтри типу ФРО практично є зараз основними апаратами, які з впевненістю можуть закладатися в проекти для очищення великих об'ємів газів. Одним із суттєвих недоліків фільтрів ФРО є його габаритність, обумовлена обраним способом регенерації тканини, компонуванням фільтрувального матеріалу. У зв'язку з цим, в Семібратовской фірмі НІІОГАЗ проведені дослідження та розроблена документація на повномасштабний фільтр касетної компонування продуктивністю 700 тис. куб. м на годину. Досвідчений фільтр ФКІ-8000 був виготовлений на заводі Семібратовском ГОА і змонтований на Челябінському металургійному комбінаті "Мечел" (для очищення газів, що відходять) після 100 тонною сталеплавильної печі. Відмінною особливістю нового фільтру є касетна компонування фільтрувальних елементів у вигляді чарунковій структури, за рахунок чого значно скорочені габарити апарату, підвищено зручність його обслуговування. Швидкознімна касета, ремонт якої можна робити в стаціонарних умовах, містить 28 кв. м фільтрувальної тканини і займає обсяг приблизно 0,8 куб. м, що в кілька разів менша в порівнянні з рукавної компонуванням. Заводи технічного вуглецю забезпечуються в даний час досить ефективними, відпрацьованими фільтрами типу. ФР-5000 та ФР-250, корпусу, яких виконуються з корозійно-стійких нержавіючих сталей. Фільтри працюють на питомих газових навантаженнях 0,35 куб. м на кв. м у хв., природно, що габарити і металоємність цих фільтрів досить значні. Спільно з інститутом технічного вуглецю м. Омськ Семібратовской фірмою НІІОГАЗ свого часу були розроблені нові фільтри з підведенням і відсмоктуванням газу в період регенерації через бункерну частина, що дозволяє підняти продуктивність фільтрів, знизити енергетичні витрати. Відповідно до наміченими планами нові фільтри ФРОТНУ-250 і ФРОТНУ-5000 передбачалося поставити на серійне виробництво замість ФР-250 та ФР-5000. Однак, на жаль, у зв'язку з інтенсивним зниженням фінансових можливостей замовників і виробників, дана робота була припинена на стадії дослідно-промислового зразка. Дослідний зразок фільтру ФРОТНУ-5000 був виготовлений, змонтований на Волгоградському заводі технічного вуглецю, пройшов міжвідомчі випробування та рекомендований до серійного виробництва. Приблизно така ж ситуація з розробкою нового фільтру для алюмінієвої промисловості. За заявкою ВАМИ розроблена документація на високопродуктивні фільтри для алюмінієвої промисловості типу фріа-900 і для печей кремнію типу ФРОК
3. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗРАХУНОК І ВИБІР ФІЛЬТРА
Таблиця № 1 - Вихідні дані.
Номер варіанта | Обсяг газу, що надходить на очищення, м 3 / ч. | Концентрація пилу на вході, г / м 3 | Медіанний розмір часток пилу, мкм | Повітряно проникність, м / л | Температура газу, 0 С |
19 | 3100 | 37 | 108 | 3,8 | 73 |
Визначаємо питому газову навантаження, користуючись виразом:
= q H C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 . q = q H C 1 C 2 C 3 C 4 C 5.
=3,5 м 3 /(м 2 мин), С 1 =0,8;С 3 =1,2,С 4 =0,81; по графику (рис.1.72) находим С 2 =0,9; с учетом к требованиям очистки принимаем С 5 =1. За табл.1.36 [Тімонін] приймаємо q H = 3,5 м 3 / (м 2 хв), З 1 = 0,8; З 3 = 1,2, З 4 = 0,81; за графіком (ріс.1.72 ) знаходимо З 2 = 0,9; з урахуванням до вимог очищення приймаємо З 5 = 1.
Поставивши знайдені значення коефіцієнтів у формулу, отримуємо:
= 3,5*0,8*0,9*1,2*1*0,81=2,44944 м 3 /(м 2 мин). q = 3,5 * 0,8 * 0,9 * 1,2 * 1 * 0,81 = 2,44944 м 3 / (м 2 хв).
Визначаємо поверхню фільтрування:
= V /60 q =3100/(60*2.44944)=21,0932 » 21 м 2 . F = V / 60 q = 3100 / (60 * 2.44944) = 21,0932 »21 м 2.
За каталогом для наведених умов вибираємо фільтр Фросі 20-500 з фактичною поверхнею фільтрування 20 м 2.
Визначаємо гідравлічний опір фільтрувальної перегородки:
П =К П m w n + K 1 mt C вх w 2 . D P П = К П m w n + K 1 mt C вх w 2.
=0.025 м/сек, t =700 сек, m =19*10 -6 Па*с, n =1. Користуючись таблицею 1.36 [Тімонін] приймаємо, К П = 6409,8 * 108 -0,6528 = 338,7305 * 10 6 м -1, К 1 = 219,07 * 108 -1,0819 = 1,3823 * 10 9 м / кг, w = 0.025 м / сек, t = 700 сек, m = 19 * 10 -6 Па * с, n = 1.
Підставляючи ці значення у формулу, отримуємо:
D Р п = 338,7305 * 10 6 * 19 * 10 -6 * (0,025) 1 +1,3823 * 10 9 * 19 * 10 -6 * 700 * 37 * 0,025 2 / 1000 = = 586 Па.
Визначаємо гідравлічний опір фільтра в цілому:
D Р ф = D Р к + D Р п.
Гідравлічний опір корпусу апарату D Р до визначаємо, задаючись коефіцієнтом гідравлічного опору корпусу x к = 2, приведеним до швидкості у вхідному патрубку:
/(3600 S вх )=3100/(3600*0,00407)= 211,6 м/с, u вх = V / (3600 S вх) = 3100 / (3600 * 0,00407) = 211,6 м / с,
тоді
D Р к = x до u 2 вх r г / 2 = 2 * (211,576) 2 * 0,998 / 2 = 44674 Па
і загальне гідравлічний опір фільтру
D Р ф = 586 +44674 = 45260 Па.
ВИСНОВОК
Велика розмаїтість технологічних процесів, що вимагають високоефективної очищення газів, що відходять або уловлювання високодисперсних пилу викликало необхідність розробки і виробництва спеціальних фільтрів, призначених для конкретних умов застосування. Так, наприклад, специфіка уловлювання волокнистої пилу рукавними фільтрами дещо відмінна від уловлювання звичайних пилу. Очищення вибухонебезпечних газів зажадала введення певних конструктивних особливостей в апарати фільтрації. У конструктивному оформленні матерчаті фільтри для очищення високотемпературних газів відрізняються і за вживаним фільтрувального матеріалу і по виконанню багатьох вузлів і деталей від фільтрів, призначених для очищення атмосферного повітря. Для вловлювання дорогих пилу отруйних матеріалів потрібні фільтри з підвищеною гарантією від проскакування їх через фільтрувальний матеріал. В одних випадках очищенню піддаються невеликі об'єми газів, в інших випадках необхідно очищати сотні тисяч і мільйони метрів кубічних на годину. Природно, у конструктивному оформленні, в застосовуваних методах регенерації, у застосовуваних фільтрувальних матеріалах такі фільтри можуть мати значні відмінності, необхідність очищення газів при високих тисках або вакуумі істотно впливає на конструктивні особливості корпуса фільтра, його вузлів і деталей. Специфічні вимоги до умов виготовлення, експлуатації та обслуговування викликали необхідність розробки фільтрів блокової компонування, фільтрів з компактним секційним розміщенням фільтрувального матеріалу, рукавних фільтрів з гнучкими і переломними каркасами, з автоматичними системами керування роботою вузлів.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Біргер М.І., Вальдберг А.Ю., Мягков Б.І. та ін; під загальною редакцією А.А. Русанова Довідник з пило-та золоуловлювання .- 2-е видання перероб. і доп .- М.: Енегроатоміздат, 1983 .- 312 с.
2. Ковальська Л.П., Шуб І.С., Мелькіна Г.М. Технологія харчових виробництв.
3. Назарова Н.І. Загальна технологія харчових Виробництво.
4. Тімонін І.А. Інженерно-екологічний довідник.