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哥伦比亚制糖厂用总有机碳TOC分析法防止代价昂贵的产品泄漏

发布日期:2022-03-30 发布人员: 浏览次数:50

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挑战


哥伦比亚的知名制糖企业Ingenio Pichichi的主要生产活动是加工甘蔗,为国内外客户提供各种各样的糖产品。糖厂重视环保和高效运营,追求高盈利。糖厂每天加工约4300吨甘蔗,出产蜂蜜制品、原糖、白糖、红糖等多种糖产品。由于产量巨大,优化生产并防止昂贵的产品泄漏到生产工艺之中就变得至关重要。糖厂的现场实验室收集数据,帮助糖厂做出可提高生产效率和节省成本的决策。


将甘蔗加工成可出售的商品,需要涉及到一系列工艺步骤,包括粉碎、澄清、过滤、蒸发、结晶、离心。在蒸发阶段,需要用多级蒸馏系统来浓缩糖汁。锅炉为第 一阶段供应清洁蒸汽源,第 一阶段产生的蒸汽进入下一阶段,然后继续进行其他步骤。最 后阶段产生的蒸汽被压力冷凝器冷凝成冷凝水后,被收集到冷却罐中。每个阶段的冷凝水都会被收集到冷却罐中,以后用作冷却水。


为了保护锅炉和冷凝器等设备,冷凝水不可含有糖或糖汁,以免造成产品损失、降低工厂利润。因此,快速有效地监控产品泄漏或运行故障就变得非常重要。及早发现产品泄漏,能够帮助操作员及时停止、改变、或改进操作,避免损坏设备或增加成本。


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图1. Sievers® InnovOx实验室型

TOC分析仪用于泄漏检测


解决方案

从前,糖厂是用pH值、电导率、碱度、白利糖度(Brix Degree)、HPLC分析等方法来检测产品泄漏。在正常环境下,糖分子不会电离,其pH值为中性,因此上述大多数方法都不适用于检测糖泄漏。在高温高压的生产过程中,糖分子会分解,成为能够导致沉积、腐蚀、结垢的破坏性化合物。此外,当糖分子分解时,会失去原有的HPLC特征峰。这就使得工厂需要一种快速、可靠、准确的方法来监测糖。


糖是由碳、氢、氧组成的碳水化合物。通过测量TOC总参数,精确量化溶液中的所有有机化合物,就能很容易检测出糖。TOC分析仪的工作原理是,将有机分子氧化成二氧化碳(CO2),然后检测逸出的二氧化碳。Ingenio Pichichi糖厂购买了Sievers® InnovOx实验室型TOC分析仪(见图1),用来表征和分析系统。这帮助糖厂建立了蒸汽、冷凝水、冷却水的控制限,从而帮助糖厂优化生产工艺、提高生产利润。应当在以下几个地点监测TOC:


  • 第 一台锅炉的进水

  • 每个阶段产生的冷凝水

  • 冷却罐的进水和出水


Sievers InnovOx实验室型分析仪采用超临界水氧化(SCWO,Super Critical Water Oxidation)和非色散红外(NDIR,Non-Dispersive Infrared)检测技术,能够监测50 ppb(µg/L)至50,000 ppm(mg/L)碳浓度范围。糖厂预期的常规TOC值大概在200至500 ppm 范围内,但如果发生运行故障或产品泄漏,碳浓度会达到5,000至20,000 ppm TOC峰值。


结论

TOC分析是简便而准确的分析方法,能够检测出导致代价昂贵的设备损坏和生产损失的产品泄漏事件。哥伦比亚的知名制糖企业Ingenio Pichichi需要改进水系统的监测和性能。粉碎过程的蒸发阶段,包括不间断的蒸汽和冷凝水的反复加热和冷却阶段,是糖泄漏的多发阶段。Ingenio Pichichi糖厂使用Sievers InnovOx实验室型TOC分析仪对上述关键阶段进行TOC监测,实现了利润目标,同时达到了环保和运营目标


制糖厂中的TOC监测点


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