CC BY
28
УДК 66.047.6
DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21 -6-2375-2377
УТИЛИЗАЦИЯ КАРТОФЕЛЬНОЙ БАРДЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СПИРТА
© А.М. Воробьев, О.В. Ломакина
Тамбовский государственный технический университет 392000, Российская Федерация, г. Тамбов, ул. Советская, 106 E-mail: Fvd56@mail.ru
Рассматривается работа аппарата для обезвоживания суспензии биомассы на инертном носителе. Предложен оптимальный технологический режим процесса сушки, а также новые конструкции аппаратов с активными гидродинамическими режимами.
Ключевые слова: сушилка; биопродукт; улавливание
В последнее время в связи с развитием энергосберегающих технологий особенно остро ощущается необходимость оптимизации утилизации сточных вод микробиологической промышленности и, в частности, отходов спиртового производства, а именно, картофельной барды, обладающей высокой концентрацией органических веществ. Так, по данным НИИ ВОДГЕО, количество органических веществ, сбрасываемых со сточными водами при производстве дрожжей на заводе мощностью 6 тыс. т дрожжей в год, эквивалентно количеству органических загрязнений, вносимых городом с населением в 250 тыс. человек. Поэтому сброс неочищенных сточных вод дрожжевого производства на городские очистные сооружения приводит к существенным перегрузкам последних и даже выходу из строя. НИИ ВОДГЕО разработан «Технологический регламент биологической очистки последрожжевой бражки с получением кормовой бактериальной биомассы». Технологическим регламентом предусмотрено ведение процесса очистки сточных вод дрожжевых заводов от органических загрязнений и одновременное получение бактериальной биомассы в процессе удаления органических загрязнений. Очистка сточных вод осуществляется биологическим методом в аэробных условиях в одну или две ступени в зависимости от условий сброса сточных вод. Получаемая в результате биосинтеза бактериальная биомасса содержит 3-4 % органических веществ, которые могут быть использованы в качестве удобрений или кормовых добавок в животноводстве. Однако ограниченный срок хранения подобных биопродуктов в виде суспензий приводит к необходимости их обезвоживания.
Одним из перспективных направлений интенсификации процесса сушки влажных материалов является использование аппаратов с активными гидродинамическими режимами - фонтанирующих и сушилок с плотными закрученными слоями. Работа подобных аппаратов характеризуется высокой степенью турбулизации теплоносителя и значительной относительной скоростью движения взаимодействующих фаз, что обеспечивает высокие технико-экономические показатели процесса. Поиск в этом направлении привел к разра-
ботке целого ряда конструкций аппаратов для сушки влажных материалов в виде паст суспензий и растворов.
В этой серии аппаратов за базовый принят цилиндрический аппарат с нижним вводом теплоносителя (рж. 1).
Все подобные аппараты работают по единой схеме. В сушилку помещается инертный материал (гранулы полиэтилена, полипропилена, фторопласта и т. п.). Теплоноситель воздействует на инерт и приводит его во взвешенное состояние. При этом образуется фонтанирующий слой или плотный кольцеобразный закрученный поток инертных частиц (в случае тангенциального ввода теплоносителя), в который вводится суспензия биомассы. В результате многократного принудительного прохождения частицами инертного материала зон напыления суспензии и сушки происходит рост пленки высушиваемого материала на грануле инерта. Распределяемый по поверхности инертных частиц материал высушивается, истирается и выносится с потоком отработанного теплоносителя. В зависимости от свойств высушиваемого материала, требований технологии и выпускной формы продукта конкретные аппараты име-
Рис. 1. Установка для сушки биопродуктов. 1 - патрубок для ввода суспензии; 2 - патрубок ввода сушильного агента; 3 -поддерживающая решетка; 4 - корпус аппарата; 5 - патрубок вывода отработанного сушильного агента
2375
Рис. 2. Зависимость слоя производительности по испаренной влаге закрученного взвешенного слоя при степени заполнения Ф = 0,153
производительности аппарата с закрученным слоем инертного материала при сушке биомассы при температуре теплоносителя 150 °С от степени заполнения аппарата инертным носителем. Из графика видно, что максимальная производительность достигается при степени заполнения ф = 0,153. Дальнейшее увеличение Ф приводит к нарушению гидродинамической обстановки в аппарате и, как следствие, к снижению производительности.
При сушке материалов в аппаратах с активными гидродинамическими режимами, работающими преимущественно на вынос сухого материала, одной из основных проблем является улавливание готового продукта. В настоящее время в промышленности широко используется многоступенчатая очистка газов, где в качестве первой ступени применяют циклоны, а во второй обычно используют рукавные фильтры. Для полного улавливания высушенных материалов на заключительной стадии очистки газов, как правило, устанавливают скрубберы.
Использование получивших в последнее время широкое распространение пылеуловителей со встречными закрученными потоками (ВЗП) позволяет снизить объем пылеулавливающей аппаратуры при высокой степени очистки. Необходимым условием для расчета пыле-очистного оборудования и, в частности, аппаратов ВЗП, является знание дисперсного состава материала, выносимого из сушилки потоком теплоносителя. На рис. 3 представлена гистограмма распределения частиц по размерам высушенной биомассы. Организация процесса сушки суспезий биопродуктов в представленной конструкции установки позволяет осуществить технологический процесс обезвоживания при значительной экономии энергетических ресурсов, производственных площадей и снизить стоимость пылеулавливающей аппаратуры при высокой степени очистки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Рис. 3. Гистограмма дисперсного состава высушенной биомассы
ют конструктивные особенности, направленные на решение задач интенсификации тепло-массообмена, улучшения распределения влажного продукта по поверхности инертных частиц, усиления процессов истирания и скалывания высушенных продуктов с поверхности инерта. Предложения по организации процесса сушки биопродуктов и аппаратурному оформлению его являются продолжением наших ранних разработок [18]. Нами были проведены исследования процесса сушки суспензии биомассы (спиртовой барды) в аппарате, представленном на рис. 1, при температуре теплоносителя 150 °С. В качестве теплоносителя предлагается использование отходящих дымовых газов технологического процесса получения спирта.
При обезвоживании многих биопродуктов необходимо обеспечить минимальное время пребывания в зоне повышенной температуры и интенсивность процесса, а также его экономические показатели, что особенно актуально при переработке комкующихся мате-ралов. Одним из факторов, от которых зависят эти показатели, является степень заполнения аппарата инертным носителем - ф. На рис. 2 показана зависимость
Сушилка для суспензий и пастообразных материалов / А.М. Воробьев и др. А. с. 1383067 СССР, МКИ F 26 B 17/10, № 4117862/24-06; заявл.15.09.1986 // Изобретения (заявки и патенты). 1988. Бюл. № 11. 23 марта.
Сушилка для суспензий и пастообразных материалов / Г. С. Кор-мильцин и др. А. с. 1170250 СССР, МКИ F 26 B 17/10, № 3743342/24-06; заявл. 23.05.1985 // Изобретения (заявки и патенты). 1985. Бюл. № 28. 30 июля.
Сушилка / С.П. Рудобашта и др. А. с. 1295172 СССР, МКИ F 26 B 17/10, № 3980144/24-06; заявл. 22.10.1985 // Изобретения (заявки и патенты). 1986. Бюл. № 9. 7 марта.
Сушилка для растворов, суспензий и пастообразных материалов / С.П. Рудобашта и др. А. с. 1121564 СССР, МКИ F 26 B 17/10. № 3599818/03-06; заявл. 03.06.1983 // Изобретения (заявки и патенты). 1984. Бюл. № 40. 30 октября.
Воробьев А.М. Сушка материалов в аппарате с двухфазным закрученным потоком: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Тамбов, 1989. 17 с.
Воробьев А.М., Кормильцин Г. С. Установка для сушки биопродуктов // Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов в различных отраслях промышленности и агропромышленном комплексе: сб. науч. статей Первых Международных Лыковских научных чтений. Курск: ЗАО «Университетская книга», 2015. С. 160-161.
Сушилка / А.М. Воробьев и др. А. с. 1416828 СССР, МКИ F 26 B 17/10, № 4117861/24-06; заявл.15.09.1986 // Изобретения (заявки и патенты). 1988. Бюл. № 28. 15 апреля.
Воробьев А.М., Кормильцин Г.С., Першин В.Ф. Сушилка свекловичной патоки // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2014. Т. 19. Вып. 3. С. 948949.
Поступила в редакцию 15 августа 2016 г.
2376
Воробьев Александр Михайлович, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор технических наук, профессор кафедры «Техническая механика и детали машин», е-шаД: Fvd56@mail.ru
Ломакина Ольга Владимировна, Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Российская Федерация, кандидат педагогических наук, доцент, доцент кафедры «Техническая механика и детали машин», е-шаП: lomakinaolga@mail.ru
UDC 66.G47.6
DOI: 1G.2G31G/181G-G198-2G16-21 -6-2375-2377
UTILIZATION OF POTATO SPENT WASH AT PRODUCTION OF ALCOHOL
© A.M. Vorobev, O.V. Lomakina
Tambov State Technical University 106 Sovetskaya St., Tambov, Russian Federation, 392000 E-mail: Fvd56@mail.ru
A device for dewatering of a suspension of biomass on an inert carrier is discussed. An optimal technological process of drying, and new designs of devices with active hydrodynamic regimes is proposed. Key words: drying unit; starch; catching
REFERENCES
1. Vorobyev A.M., Rudobashta S.P., Kormil'tsin G.S., Dmitriev V.M., Gorelov A.A., Belevitina I.A. Sushilka dlya suspenziy i pastoobraznykh materialov [Drying apparatus of suspensions and pastelike materials]. Avtorskoe svidetelstvo 1383067 SSSR, MKI F 26 B 17/10, no. 4117862/24-06, 1988. (In Russian).
2. Kormiltsin G.S., Dmitriev V.M., Tarova L.S., Rudobashta S.P. Sushilka dlya suspenziy i pastoobraznykh materialov [Drying apparatus for suspensions and pastelike materials]. Avtorskoe svidetelstvo 1170250 SSSR, MKI F 26 B 17/10, no. 3743342/24-06, 1985. (In Russian).
3. Rudobashta S.P., Kormil'tsin G.S., Mikhaylik V.D., Vorobyev A.M., Tsetovich A.N., Gorelov A.A., Ladyzhskiy V.N. Sushilka [Drying apparatus]. Avtorskoe svidetelstvo 1295172 SSSR, MKI F 26 B 17/10, no. 3980144/24-06, 1986. (In Russian).
4. Rudobashta S.P., Kormil'tsin G.S., Gorelov A.A., Ladyzhskiy V.N., Mikhaylov V.A., Zheleznyakov A.N. Sushilka dlya rastvorov, suspenziy i pastoobraznykh materialov [Drying apparatus of solutions, suspensions and pastelike materials]. Avtorskoe svidetelstvo 1121564 SSSR, MKI F 26 B 17/10, no. 3599818/03-06, 1984. (In Russian).
5. Vorobyev A.M. Sushka materialov v apparate s dvukhfaznym zakruchennym potokom [Materials for drying in apparatus with two-phase swirl], Avtoreferat dissertatsii ... kandidata tehnicheskih nauk. Tambov, 1989. 17 p. (In Russian).
6. Vorob'ev A.M., Kormil'tsin G.S. Ustanovka dlya sushki bioproduktov [Apparatus for products drying]. Sbornik nauchnykh statey Pervykh Mezhdunarodnykh Lykovskikh nauchnykh chteniy «Aktual'nye problemy sushki i termovlazhnostnoy obrabotki materialov v razlichnykh otraslyakh promyshlennosti i agropromyshlennom komplekse» [A collection of scientific articles of First International Lukov Scientific readings "relevant problems of drying and thermal moist curing in different branches of industry and agricultural complex"]. Kursk, CJSC "Universitetskaya kniga", 2015, pp. 160-161. (In Russian).
7. Vorob'ev A.M., Kormil'tsin G.S., Dmitriev V.M. Sushilka [Drying apparatus]. Avtorskoe svidetelstvo 1416828 SSSR, MKI F 26 B 17/10, no. 4117861/24-06, 1988. (In Russian).
8. Vorobyev A.M., Kormiltsin G.S., Pershin V.F. Sushilka sveklovichnoy patoki [Drying of sugar beet syrup]. Vestnik Tambovskogo universiteta, Seriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki — Tambov University Reports, Series: Natural and Technical Sciences, 2014, vol. 19, no. 3, pp. 948-949. (In Russian).
Received 15 August 2016
Vorobev Aleksander Mikhaylovich, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Doctor of Technics, Professor of "Technical Mechanics and Machine's Details" Department, e-mail: Fvd56@mail.ru
Lomakina Olga Vladimirovna, Tambov State Technical University, Tambov, Russian Federation, Candidate of Pedagogy, Associate Professor, Associate Professor of "Technical Mechanics and Machine's Details" Department, e-mail: lomakinaolga@mail.ru
Информация для цитирования:
Воробьев А.М., Ломакина О.В. Утилизация картофельной барды при производстве спирта // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2016. Т. 21. Вып. 6. С. 2375-2377. DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-6-2375-2377
Vorobev A.M., Lomakina O.V. Utilizatsiya kartofel'noy bardy pri proizvodstve spirta [Utilization of potato spent wash at production of alcohol]. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki — Tambov University Review. Series: Natural and Technical Sciences, 2016, vol. 21, no. 6, pp. 2375-2377. DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-6-2375-2377 (In Russian).
2377
