palestra udop araçatuba/sp 11 e 12/11/03 tratamento de...

PalestraTRATAMENTO DE CALDO

X

QUALIDADE DO AÇÚCAR

Carlos A. Tambellini

EVAPORAÇÃO X

CONSUMO DE VAPOR DIRETO

UDOPAraçatuba/SP11 e 12/11/03

TRATAMENTO DE CALDO TRATAMENTO DE CALDO XX

QUALIDADE DO AQUALIDADE DO AÇÚÇÚCARCAR

• Sulfitação ou Fábrica de ácido sulfúrico.

• Regeneração de calor x Sobra de bagaço.

• Decantador multi-feed x Decantador rápido.

• Filtro rotativo x Filtro prensa.

• Sulfitação ou Fábrica de ácido sulfúrico.

• Regeneração de calor x Sobra de bagaço.

• Decantador multi-feed x Decantador rápido.

• Filtro rotativo x Filtro prensa.

CONTROLE DO FLUXO DE CALDOCONTROLE DO FLUXO DE CALDO

Nível mínimoLC

Medidor de vazão

"Set point"

Nível máximo

Válvula de controle

Sensor de nível

Fluxo Constante

Fluxo Variável

Caldo Misto

SETOR DE MOENDASSETOR DE MOENDAS

Água de embebição

Água de lavagem de cana (saída)

Cana

Água de lavagem de cana (entrada)

Bagacilho para lodo

Bagaço para caldeira

Caixa decaldo LC

Medidor de vazão

Caldo para sulfitação

CondensadoVinhaça

- Embebição- Filtros- Outros

Para lavoura

Regeneradorcaldo x vinhaça

Regeneradorcaldo x condensado

• Pureza : > 99,5%

• Umidade: < 3%

• Cinzas : < 0,07%

• Betume : < 0,3%

• Arsênio : Isento

• Acidez (como H2SO4): < 0,07

• Forma : Peletizado

• Embalagem : Saco/bag

• Consumo : 80 a 200 g/s de açúcar

QUALIDADE DO ENXOFRE

SULFITASULFITAÇÇÃO OU FÃO OU FÁÁBRICA DE BRICA DE ÁÁCIDO SULFCIDO SULFÚÚRICO RICO

• Descolorante.• Anti-séptico.• Precipita colóides orgânicos.• Reduz viscosidade.• Atenua a reação de Maillard.• Evita ação do “Leuconostoc”.


AAÇÇÃO DO ENXOFRE NO CALDOÃO DO ENXOFRE NO CALDO

• S + 02 : SO2 + calor

• Liquefação : 120°C

• Combustão : 250°C

• Ebulição : 450°C

COMBUSTÃO DO ENXOFRECOMBUSTÃO DO ENXOFRE


• Material de construção do forno : ferro fundido ou aço carbono

• Área de combustão : 0,02 m²/TCH• Fornos compridos são mais eficientes

(comprimento = 3 diâmetros).• Rotação 0,3 a 3 rpm com inversor de frequência.• Teor de SO2 nos gases : 10 a 14% SO2• Combustor de alvenaria com estrutura metálica.

Tamanho/volume : ~0,08 m³/TCH.• Os gases devem sofrer rápido resfriamento entre o

sublimador e a coluna através de camisa de água fria na tubulação de gases.

FORNOS DE ENXOFREFORNOS DE ENXOFRE


A - MULTIJATO

B - COLUNA COM BANDEJAS.

C - COLUNA COM BICOS ASPERSORES.

D - SISTEMA MISTO COM OU SEM

RECIRCULAÇÃO DE CALDO.

TIPOS DE SULFITADORTIPOS DE SULFITADOR


A - EJETOR A VAPOR.

B - EJETOR COM AR (VENTOINHA).

C - EXAUSTOR.

D - MULTIJATO.

TIPOS DE EXTRATIPOS DE EXTRAÇÇÃO DE GASES ÃO DE GASES


SETOR DE TRATAMENTO DE CALDOSETOR DE TRATAMENTO DE CALDO

Vapor

Aquecedores

Caldo filtrado

Condensado

Leite de cal

LC

Medidor de vazão

Caldo das Moendas

Enxofre sólido

Água de resfriamento

Balão Flash

Entrada Polímero

Multijato

Sulfitaçãodo caldo

Decantador rápido

Paracaixa de

Lodo

Nível do caldo

Caldo para Evaporação

Entrada de AR

Entrada de AR

Entrada de água

Saída de água

250°C

200°C

Saída de água

Entrada de água

Gases

Polímero


10 12 14 16 18 20 220,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Curvas teórica e experimental de equilíbrio termodinâmico entre SO2 e SO3 nos gases de combustão de enxofre

%

em

vol

ume

de S

O3

% em volume de SO2

Experimental Teórico

• NATUREZA = ROCHA CaCO3

• CaCO3 + CALOR = CaO + CO2

• CaO + H2O = Ca (OH)2

• CONSUMO:

- Açúcar Demerara ou VHP = 200 g/Sc açúcar

- Açúcar Cristal = 200 a 500 g/Sc aç.

CALCAL


““VIRGEMVIRGEM””• Teor de CaO = 85 a 90%

• Pedras brancas de

tamanho homogêneo.

• Embalagem bag/granel.

• Armazenamento em silo

ou depósito.

QUALIDADE DO CALQUALIDADE DO CAL

““HIDRATADAHIDRATADA””• Teor de Ca (OH)2 > 90%

• Umidade < 2%

• Embalagem bag

• Armazenamento em silo

ou depósito.


• Manual em tanques de alvenaria.• Contínuo em tambores rotativos.• Maturação do leite de cal por cerca de 24 h

em solução com ~15° Bé ou seja 200 g/l de Ca (OH)2 à 20°C.

• Controle de pH no caldo:- Açúcar branco - 6,8 / 7,0- Açúcar V.H.P./Demerara - 7,0 / 7,2

SISTEMA DE HIDRATASISTEMA DE HIDRATAÇÇÃOÃO


• Não são sulfitados.

• A cor não é limitante.

AAÇÚÇÚCAR DEMERARA OU V.H.P.CAR DEMERARA OU V.H.P.


• É fabricado com caldo sulfitado.• A cor é importante.• De modo geral é necessário se complementar fósforo

(P2O5) no caldo para melhorar as condições do tratamento até cerca de 300 ppm de P2O5.

• Consegue-se fabricar açúcar cristal direto com cor de 60-200 UI.

• O nível de enxofre no açúcar é desprezível. • Vinhos recebem SO2 depois de prontos para ajustes

de cor e como anti-séptico.

AAÇÚÇÚCAR CRISTAL BRANCOCAR CRISTAL BRANCO


•• ReaReaçção Importanteão Importante

S + O2 : S02 + calorSO2 + H2O (caldo) : H2S03 (anidrido de ácido sulfuroso)H2S03 + Ca (OH)2 : CaSO3 + 2 H2O (precipitado)

• A somatória entre o teor de P2O5 orgânico (cana) com o P2O5 inorgânico (adicionado) deverá ser da ordem de 300 ppm para se obter uma boa clarificação. Os fosfatos orgânicos e inorgânicos reagem com o cálcio (Cal) e formam compostos do tipo fosfato ácido de cálcio (CaHPO4) que são precipitáveis e que em presença de polímeros incorporam impurezas tipo colóides em suspensão no caldo e as transformam em lodo.

REAREAÇÇÕES QUÕES QUÍÍMICASMICAS


REAREAÇÇÕES QUÕES QUÍÍMICASMICAS


•• ReaReaçção Indesejão Indesejáável vel : : Formação de H2SO4 elevada corrosãonas partes em contado

2 SO2 + O2 : 2 S03

SO3 + H2O (caldo) : H2S04 (ácido sulfúrico)H2S04 + Ca (OH)2 : CaSO4 + 2 H2O

(O sulfato é parcialmente solúvel e incrustante).

FILTRO ROTATIVO X FILTRO PRENSA FILTRO ROTATIVO X FILTRO PRENSA

CLARIFICACLARIFICAÇÇÃO E FILTRAÃO E FILTRAÇÇÃOÃO

Lodo dos decantadores

Filtro rotativo

Tanque de caldo filtrado

Bagacilho

Caldo filtrado para o tanque

de calagem

Moega de torta

Sistema de geraçãode vácuo Embebição

Bomba de vácuo Torta

Caldo para Evaporação

Decantador rápido

Caldo 100°C

Caldo 100°C


97°C

95°CCaldo para Evaporação

PRENSA DESAGUADORAPRENSA DESAGUADORAFILTRO ROTATIVO X FILTRO PRENSA FILTRO ROTATIVO X FILTRO PRENSA

Prensa desaguadora

Bomba de vácuo

Tanque de caldo filtrado

Bagacilho

Caldo filtrado para o tanque

de calagem

Moega de torta


Água de limpeza da

tela

Cal

Polímero

Tanque de água

residual

Água para embebição da moenda

Água de Embebição

DECANTADOR MULTIDECANTADOR MULTI--FEED X DECANTADOR RFEED X DECANTADOR RÁÁPIDO PIDO

VANTAGENS DESVANTAGENS

- Menor exigência de controle- Menor consumo de polímero.- Maior retirada de bagacilho.

- Menor tempo de residência. (menor degradação e infecção)

- Menor custo de implantação e manutenção.

- Maior custo de implantação.- Maior degradação e infecção(maior tempo de residência).

- Maior consumo de polímero.- Maior exigência de controle. - Menor retirada de bagacilho.

MU

LTI-F

EED

RÁ

PID

O

FILTRO ROTATIVO X FILTRO PRENSA FILTRO ROTATIVO X FILTRO PRENSA


- Menor consumo de polímero.- Maior área ocupada.- Maior custo de manutenção.- Maior quantidade de torta.

- Melhor qualidade do caldo

filtrado.

- Facilidade operacional.

- Pode operar sem bagacilho.

- Maior capacidade unitária.

- Maior consumo de polímero.- Gera água de lavagem de tela com açúcar (~0,5°B).(usar na embebição)

- Caldo filtrado mais diluído (∆ ~ 2°B)

RO

TATI

VOPR

ENSA

A - CALDO MISTO X CALDO CLARIFICADO OU PRÉ-EVAPORADO P/ DESTILARIA.

B - CALDO MISTO X VINHAÇA.

C - CALDO MISTO X ÁGUA CONDENSADA (FRIA).

D - CALDO MISTO X ÁGUA CONDENSADA (QUENTE).

REGENERAREGENERAÇÇÃO DE CALORÃO DE CALOR

TROCADOR DE CALOR À PLACAS

REGENERADOR X SOBRA DE BAGAREGENERADOR X SOBRA DE BAGAÇÇO O

CALDO X CALDO

CALDO X VINHAÇA

CALDO X CONDENSADO (FRIO)

CALDO X CONDENSADO (QUENTE)

TOTAL

ECONOMIA DE VAPORECONOMIA DE VAPOR

REGENERADOR


-

20 (9,0)

15 (6,8)

15 (6,8)

50 (23,0)

100% CALDO

AÇÚCARkgv/TC

15 ( 6,8)

20 (9,0)

10 (4,5)

10 (4,5)

55 (25,0)

60% CALDO

AÇÚCARkgv/TC

(*) kg bagaço/TC


MIX DE PRODUÇÃO

Moenda Difusor Moenda DifusorConsumo de vapor

Usina Standard - kgv/TC 550 600 480 530

1 - Regenerador de calor Caldo x Caldo - - 15 10

2 - Regenerador de calor Caldo x Vinhaça 20 - 20 -

3 - Regenerador de calor Caldo x Condens. Vapor 30 20 20 20

4 - VV-1 Destilaria 20 20 30 30

5 - VV-2 Aquec. de caldo 10 15 10 15

6 - VV-2 Cozedores 15 15 15 15

7 - Elev. conc. xarope de 58°Brix para 68°B 30 35 20 25

8 - Recuperação do flash vapor escape 15 20 10 15

9 - Recuperação do flash vapor vegetal 10 15 5 10

Consumo de vaporUsina econômica - kgv/TC 410 460 340 390

100% CALDO PARA AÇÚCAR

60% CALDO PARA AÇÚCAR

ECONOMIA KG/TC

EVAPORAEVAPORAÇÇÃO ÃO X X

CONSUMO DE VAPOR DIRETOCONSUMO DE VAPOR DIRETO

• Roberts x Falling Film x Placa.

• Controle de nível.

• Perdas de açúcar - Degradação e arrastes.

• Quantidade de efeitos x Consumo de bagaço.

• Purificação do xarope.

• Condensação de vapor-Multijato x Condensador.

• Roberts x Falling Film x Placa.

• Controle de nível.

• Perdas de açúcar - Degradação e arrastes.

• Quantidade de efeitos x Consumo de bagaço.

• Purificação do xarope.

• Condensação de vapor-Multijato x Condensador.

TRANSMISSÃO DE CALOR EM TUBO DE EVAPORATRANSMISSÃO DE CALOR EM TUBO DE EVAPORAÇÇÃOÃO

VAPOR

Incrustação

Parede do tubo

Película de Condensado descendente

Película de Caldodescendente

Tubo de evaporação

CALDO

Calor do Vapor

CALDOVAPOR

Calor do Caldo

VAPOR

CONTROLE DE NCONTROLE DE NÍÍVELVEL

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Variação do coeficiente de transmissão de calorem função do nível do caldo na calandra.

C

oefic

ient

e de

tran

smis

são

(%)

Nível de caldo sobre a altura do tubo (%)

EVAPORADOR TIPO ROBERTSEVAPORADOR TIPO ROBERTS

PRPRÉÉ--EVAPORADOR EVAPORADOR ÀÀ PLACASPLACAS

PRPRÉÉ--EVAPORADOR COM REBOILEREVAPORADOR COM REBOILER

EVAPORADOR TIPO FALLING FILMEVAPORADOR TIPO FALLING FILM

ROBERTS X FALLING FILM X PLACAS X MULTIROBERTS X FALLING FILM X PLACAS X MULTI--REBREB

• Taxa mais constante (35/25).• Recirculação natural.• Baixa potência.

• Instalação alta e onerosa.• Reserva para limpeza cara.• Ampliação cara.• Campanha de 7 dias.• Elevação da temperatura de ebulição.


• Taxa alta (limpo).• Limpeza química.• Campanhas mais longas (15d).• Compacto e auto-portante.• Tempo de residência menor.• Sem elevação de temp. de ebulição.

• Taxa variável (50/25), operando com produtos de incrustação inorgânica.

• Eventual limpeza mecânica.• Problema com distribuidor de caldo dos

tubos.• Ampliação cara.• Recirculação forçada com alta potência (5V).

• Taxa mais constante (35/25).• Recirculação natural.• Baixa potência.• Limpeza mecânica com alta segurança

operacional.• Sistema modular de baixo custo.• Reserva para limpeza de baixo custo.

• Campanha de 7 dias.

• Elevação da temperatura de ebulição

• Taxa alta (limpo).• Limpeza química.• Facilidade de ampliação

• Taxa variável (40/25).• Não permite limpeza mecânica.• Ampliação barata.

• Taxa alta.• Limpeza química.• Campanha mais longa.

• Não permite limpeza mecânica.• Ampliação cara.• Taxa variável (70/30).

ROBERTS(CONVECTIVO)

FALLING FILM(Tubo longo

8 a 12m)

MULTI-REB(CONVECTIVO)

PLACA(CONVECTIVO)

FALLING FILM (PLACA)

PERDAS DE APERDAS DE AÇÚÇÚCAR CAR -- DEGRADADEGRADAÇÇÃO E ARRASTESÃO E ARRASTES

0 1 2 3 4 50,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24

0,28

Degradação da sacarose na evaporação

g

/ 100

g . h

Efeitos

PERDAS DE APERDAS DE AÇÚÇÚCAR CAR -- DEGRADADEGRADAÇÇÃO E ARRASTESÃO E ARRASTES

Recuperaçãopossível de álcool

Litros/período

Recuperaçãopossível

de açúcarSacos/período

Perdas Efetivas

kgART/TC

Perdas Padrão(base

unipral 100)KgART/TC

LOCAL

1 - Lavagem de cana 1,5 8.864 -

3 - Torta 0,42 (Pol = 1,0%) 7.446 -

4 - Fermentação 3,99(Ef. = 91%) - 1.608.856

5 - Vinhaça 0,13(T.A = 0,03%) - 95.000

6 - Águas residuárias(transbord. e descartes)Canaletas (Destilaria/ Fábrica/Lodo)

7 - Perda de álcool na col. de recup. de CO2.

0,10Ef. Torre = 95%

TOTAL 94.934 1.849.856UNIPRAL 100 100

0,10 17.730 -

8 - Indeterminadas

- 146.000- -3,37

2,0

0,84 (Pol = 2,0%)

6,2(Ef. = 86%)

0,26(T.A = 0,06%)

0,30não tem torre

94,5

1,00

3,37

MOAGEM 1.000.000 TCS

2 - Bagaço (Moenda 6T) 4,35(Pol = 1,60%) 43.255 -6,79

(Pol = 2,5%)

9 - Águas de multijato0,005

20 ppm vapor 0,5 ppm água 17.639 -

1,0004.000 ppm vapor

100 ppm água

SEPARADOR DE ARRASTESEPARADOR DE ARRASTE

Perdas de Açúcar4.000 ppm no vapor

100 ppm na água


Perdas de Açúcar2.000 ppm no vapor

50 ppm na água


SEPARADORDE ARRASTE

SEPARADORDE ARRASTE

SAÍDA DE VAPOR

FACE SUPERIOR DO ESPELHO


Perdas de Açúcar20 ppm no vapor0,5 ppm na água

PURIFICAPURIFICAÇÇÃO DO XAROPEÃO DO XAROPE

Opção:- Filtro manta contínuo.

CONDENSACONDENSAÇÇÃO DE VAPORÃO DE VAPOR--MULTIJATO X CONDENSADORMULTIJATO X CONDENSADOR

MULTIJATOMULTIJATO

Torre de refrigeração

ÁguaQuente

ÁguaFria

Cozedor

Vapor / Ar / Arraste

1 Kg

40 L/Kg

1 K

g

41 L

/Kg

45 ºC

45 ºC 30

ºC

Base: L/Kg de vapor

AR

Ar + Gases

Descarte


CONDENSADOR BAROMCONDENSADOR BAROMÉÉTRICOTRICO

CONDENSACONDENSAÇÇÃO DE VAPORÃO DE VAPOR--MULTIJATO X CONDENSADORMULTIJATO X CONDENSADOR

Torre de refrigeração

Descarte

ÁguaQuente

ÁguaFria

Cozedor

Bomba de vácuo

Vapor / Ar / Arraste

Ar / Gases

30 ºC

1 K

g

0,4

L/K

g

23 L/Kg - 30°C

1 Kg24

L/K

g55

ºC

55 ºC

Base: L/Kg de vapor

AR

CONDENSACONDENSAÇÇÃO DE VAPORÃO DE VAPOR--MULTIJATO X CONDENSADOR X EVAPORATIVOMULTIJATO X CONDENSADOR X EVAPORATIVO

Condensador Multijato Evaporativo(Kg/h) 1.000 1.000 1.000(m³/h) 23 40 15(ºC) 30 30 -(ºC) 55 45 -(ºC) - - 45

(m³/h) 0 0 0(m³/h) 0 0 0

(Kw/TC) 2,6 2,6 2,2

Vapor a condensarÁgua em circuito fechado

DADOS DE DESEMPENHO

Excedente de águaConsumo de energia elétrica

Temperatura da água friaTemperatura da água quenteCondensado em circulaçãoConsumo de água

palestra udop araçatuba/sp 11 e 12/11/03 tratamento de...

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