СИСТЕМА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЦИТРАТА КАЛЬЦИЯ ИЗ ЦИТРАТСОДЕРЖАЩЕГО РАСТВОРА

Полезная модель относится к области удаления специфических растворимых соединений регулированием рН с образованием их труднорастворимых солей и может быть использована для совместного выделения цитрата кальция из цитратсодержащего раствора комплексного производства лимонной кислоты.
Доступным и широко применяемым агентом для регулирования рН и выделения специфических растворенных соединений в виде труднорастворимых .кальциевых солей является гидрооксид кальция. Системы, основанные на этом процессе, предусматривают регулированную подачу гидрооксида кальция.
Так известна система обработки жидких кислых отходов производства, включающая реактор-смеситель, рН-метр, электрод которого помещен в реакционную смесь, релейную схему, механизм подачи гидрооксида, дозатор и емкость с суспензией гидрооксида кальция. Автоматическое дозирование гидрооксида кальция осуществляют в
зависимости от показателей рН-метра, соединенного посредством релейной схемы с исполнительным механизмом подачи гидрооксида(стр.110,Очистка производственных сточных вод,Под.ред. Яковлева С.В.,М.,1985г.).
В качестве прототипа выбрана система для выделения цитрата кальция из цитратсодержащего раствора, в виде ферментированного раствора лимонной кислоты. Система включает нейтрализатор, коммуникационную линию для подвода цитратсодержащего раствора и трубопровод для подачи гидрооксида кальция. Ферментированный раствор лимонной кислоты заливают в нейтрализатор и подают гидрооксид кальция в необходимом для нейтрализации количестве в виде струи.
Скорость реакции нейтрализации между кислотой и частицами суспензии относительно не велика и зависит от размеров частиц суспензии. Поэтому равновесное состояние в жидкой среде устанавливается не сразу, а по истечении некоторого времени («Технологическая инструкция по производству пищевой лимонной кислоты, стр.61, Л.,1981г.).
подключения к процессу выделения цитрата кальция из ферментированного раствора лимонной кислоты остальных цитратсодержащих растворов, образующихся при комплексном производстве лимонной кислоты и цитратов в связи с низким количественным выходом цитрата из смеси и получением загрязненного осадка. В связи с этим такие цитратсодержащие растворы, как маточные растворы цитратов утилизируют путем сжигания.
Задачей создания полезной модели является разработка системы для совместного выделения цитрата кальция из смешанного цитратсодержащего раствора производства лимонной кислоты и цитратов.
Техническими результатами являются:
-расширение функциональных возможностей;
-повышение технологичности процесса;
-оптимизация технологического процесса;
-повышения степени выделения цитрата из смешанного цитратсодержащего раствора.
Решение указанной задачи и достижение вышеуказанных технических результатов стали возможны благодаря тому, что известная система, включающая нейтрализатор, коммуникационную линию для подвода цитратсодержащего раствора, содержащую по крайней мере один трубопровод и
трубопровод для подачи гидрооксида кальция, дополнительно включает трубопровод для подачи соляной кислоты, причем этот трубопровод и трубопровод для подачи гидрооксида кальция дополнительно оборудован клапанами с исполнительными механизмами, а нейтрализатор дополнительно снабжен датчиком уровня заполнения с релейной схемой и реактором в виде изогнутого полукольцом трубопровода, внешний диаметр кольца которого близок к внутреннему диаметру нейтрализатора, и размещенным внутри последнего в горизонтальной плоскости над уровнем заполнения нейтрализатора, а также датчиком потока с релейной схемой для блокирования с помощью исполнительного механизма подачи соляной кислоты. Причем датчик потока установлен в нейтрализаторе против открытого конца полукольца реактора, второй конец которого соединен с клапаном с исполнительным механизмом трубопровода для подачи гидрооксида кальция, а к последнему перед входом в нейтрализатор подсоединен через клапан с исполнительным механизмом трубопровод для подачи соляной кислоты.
„,W
Как отмечено выше, использование системы по прототипу реализует способ, основанный на осаждении цитрата кальция из ферментированного раствора в виде труднорастворимого цитрата кальция путем реакции нейтрализации:
ЗСа(ОН)2 +2H3Citr - Ca3Citr2  4Н20 + 2Н20 Передозировка гидрооксида кальция, связанная с особенностью проведения реакций с помощью суспендированного реагента, приводит к повышению рН выше 7, что влечет за собой соосаждение красящих веществ мелассы.
Дополнительное введение в реактор маточного раствора цитрата натрия повышает концентрацию цитратионов и вносит добавочно ионы тяжелых металлов, присутствующие в этом растворе, что становится источником дополнительного загрязнения. Для устранения этой опасности необходимо введение дополнительного иона кальция, но уже в виде нейтрального соединения, например растворимой соли. В данном случае предложено использовать растворимый хлористый кальций. Снабжение нейтрализатора изогнутым в виде полукольца реактором, а также подсоединение через клапан с исполнительным механизмом дополнительного трубопровода с соляной
АмМобом
кислотой к трубопроводу с гидрооксидом кальция позволяет из поступившей в реактор смеси Са(ОН)2 + НС1 путем реакции нейтрализации получить в динамике при продвижении смеси по трубе, растворимый хлористый кальций. А так как гидрооксид кальция берут в расчетном избытке, то на выход задают поступление смеси в виде гидрооксида кальция и хлористого кальция с постоянной величиной рН.
При приливании в цитратсодержащий раствор, полученной смеси, в реакцию вступает хлористый кальций, так как скорость обменной реакции выше, чем скорость реакции нейтрализации, а гидрооксид нейтрализует ферментированный раствор лимонной кислоты
ЗСаС12 + 2Na3HCitr - Ca3(HCitr)2 + 6NaCl ЗСа(ОН)2 + 2H3Citr - Ca3(Citr)2 4H20 + 2H20 Исполнение реактора в виде изогнутой трубы позволяет проводить реакцию получения хлористого кальция в оптимальном режиме за счет турбулентного перемешивания и достаточного для реакции нейтрализации пути прохождения потока по трубе, т.е. предложенное конструктивное исполнение обеспечивает необходимый и достаточный контакт реакционных компонентов.
Wbb / t t
Снабжение реактора дополнительным датчиком потока и релейной схемой позволяет контролировать подачу гидрооксида кальция. Скорость потоков гидрооксида кальция и соляной кислоты задают различными. Это позволяет отрегулировать подачу гидрооксида таким образом, чтобы ее поток попадал на датчик потока и при аварийном перекрытии подачи гидрооксида кальция датчик потока блокирует через релейную схему подачу сигнала на исполнительный механизм регулирующий подачу соляной кислоты.
Снабжение нейтрализатора датчиком уровня заполнения нейтрализатора и труб для подвода соляной кислоты клапанами с исполнительными механизмами обеспечивает возможность контроля за процессом выделения.
Предложенная полезная модель иллюстрируется рисунком и примерами конкретного исполнения
Система представляет собой коммуникационную линию в
t це.цалнмте/1ьными МЈх&низ/иЈмц виде трубопроводов / и 2 для подвода цитратсодержащего
ферментированного раствора лимонной кислоты и маточного раствора цитрата натрия в нейтрализатор 3. Нейтрализатор 3 оборудован реактором 4, трубопроводами для подвода гидрооксида кальция 5 и соляной кислоты б, датчиком потока 7, с релейной схемой 8, связаной с
исполнительным механизмом 9 клапана 10 подачи соляной кислоты. Так же нейтрализатор 3 снабжен датчиком уровня 11 с релейной схемой 12, связанной через исполнительный механизм 13 с клапаном 14 подачи гидрооксида кальция.
Способ осуществляют следующим образом: через коммуникационную линию в виде трубопроводов 1, 2 в нейтрализатор 3 заливают цитратсодержащие растворы ферментированный раствор лимонной кислоты и маточный раствор цитрата натрия. Затем через реактор 4 подают с разными скоростями по трубопроводу 5 гидрооксид кальция и по трубопроводу б соляную кислоту. Учитывая, что способ выделения цитрата кальция основан на нейтрализации смеси, попадание соляной кислоты в реактор не допустимо. В связи с этим гидрооксид кальция подают в заведомом расчетном избытке, чтобы его хватило и для нейтрализации смеси в нейтрализаторе и для нейтрализации соляной кислоты. Контроль за равномерностью подачи гидрооксида кальция осуществляют с помощью датчика потока 7, установленного против выхода из реактора 4, с таким расчетом, чтобы при прекращении попадания на-него потока из реактора 4 он отключал подачу соляной кислоты с помощью исполнительного механизма 9 клапана 10.
При этом величину рН калыдийсодержащего реагента на выходе из реактора поддерживают постоянной.
При отсутствии потока гидрооксида кальция датчик 7 с помощью релейной схемы 8 блокирует подачу сигнала на исполнительный механизм 9 клапана 10 подачи соляной кислоты.
Аналогично, при превышении рабочего уровня, датчик
уровня 11 через релейную схему 12, блокирует сигнал на подачу соляной кислоты и гидрооксида кальция, и исполнительный механизмы 9 и 13 клапанов 10 и 14 перекрывают подачу.
Пример 1.
Заливают в реактор 10м3 ферментированного раствора с содержанием лимонной кислоты 9,5 г/100мл и 0,25м3 маточного раствора цитрата натрия с содержанием цитрата натрия 52г/100мл.
Содержание цитрат-иона в приготовленной смеси - 9,15 г/100мл
рН приготовленной смеси- 2,9
степень разбавления маточного раствора -1 : 41 Готовят смесь хлористого кальция и гидрооксида кальция путем подачи через реактор смеси соляной кислоты и гидрооксида кальция с плотностью ,18 г/см3 взятых в соотношении 1:8, что обеспечивает поддержание рН смеси
/ vy
кальцийсодержащего реагента на выходе из реактора - 12; время проведения процесса, мин - 15; выход цитрата кальция - 1,34 т. Получен осадок белого цвета,
Пример 2 (по прототипу)
Готовим смесь цитратсодержащих растворов в тех же соотношениях, что в примере 1. Добавляют 1,1 т (в пересчете на 100%) гидрооксида кальция до достижения рН
UoMMW
Время проведения процесса -15 мин Выход цитрата кальция -1,22 Получен осадок буроватого цвета
Как видно из примера, а также схемы проведения способа выделения цитрат-ионов поставленная задача решена. Заявляемая система позволяет за счет предложенной совокупности существенных признаков реализовать способ совместной переработки ферментированного раствора лимонной кислоты и маточных растворов цитратов, расширяются функциональные возможности системы, повышается технологичность за счет компактности схемы и возможности контроля. Скорость процесса увеличивается за счет проведения реакции обмена, а также вступления в реакцию диспергированной
в процессе прохождения через реактор суспензии гидрооксида кальция.
Снижается экологическая нагрузка за счет утилизации цитратных маточных растворов. Выделенный цитрат кальция возвращается в производство.