NL8005147A - Werkwijze en inrichting voor het verwerken van vinasse. - Google Patents

Description

' * ,<4* Ν.0. 28.563 -1-

Werkwijze en inrichting voor het verwerken van vinasae,

De uitvinding heeft in de eerste plaats betrekking op een werkwijze voor het verwerken van vinasse zijnde een vloeibaar afvalpro-dukt dat vrij komt bij de bereiding van alcohol uit melasse en sui-kerrietsap. De vinasse die bij de alcoholproduktie vrij komt als af-5 valprodukt wordt op verschillende bekende wijzen verwerkt. Zo is het bekend de vinasse te verwerken tot kunstmest dan wel deze te verwerken tot veevoer. Beide procédé*s zijn kostbaar. Het komt dan ook nog steeds voor dat de vinasse als afvalprodukt wordt weggegooid bijvoorbeeld in zee.

10 Doel van de uitvinding is een werkwijze te verschaffen voor de verwerking van vinasse waardoor deze vinasse niet alleen nuttig wordt verbruikt maar bovendien in het alcoholproces een belangrijke besparing aan energie oplevert.

Dit doel wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt doordat de 15 bij de alcoholproduktie vrijkomende vinasse» waarvan het droge stofgehalte 2 tot 10# bedraagt» wordt ingedikt tot een droge stofgehalte van ongeveer 6o#, deze ingedikte vinasse met een overmaat aan lucht door verstuiving wordt verbrand in een stoomketel» waarvan de daarin ontwikkelde stoom ten dele wordt toegevoerd aan de inrichting voor 20 het indikken van de vinasse en voor de rest wordt benut in het alco-holbereidingsproces dat de vinasse leverde.

Wordt de vinasse ingedikt tot een droge stofgehalte van ongeveer 60# dan heeft deze een kalorische waarde gekregen van ongeveer 2000 kcal./kg. Benut men nu de bij de verbranding in een stoomketel 25 opgewekte stoom ten dele voor het indikken van de vinasse en verder in het alcoholbereidingsproces dan wordt in dit alcoholbereidings-proces een brandstofbesparing van ongeveer 50# bereikt.

Bij de bereiding van alcohol uit melasse zijnde een bijprodukt van de suikerfabriek bij de produktie van suiker uit suikerbieten 30 of rietsuiker is bij een toevoer aan melasse van ongeveer 25 ton/uur voor de produktie van 180.000 liter alcohol per dag een hoeveelheid brandstof nodig in de vorm van 100.000 liter olie per dag. Daarbij ontstaat een hoeveelheid vinasse van ongeveer 67»5 ton/uur met een droge stofgehalte van ongeveer 10#, 35 Na indikken en verbranden is een stoomproduktie mogelijk van 29 ton/uur waarvan ongeveer 7 ton/uur wordt verbruikt door de indam-pingsinrichting die het droge stofgehalte van de vinasse verhoogt teneinde deze bruikbaar te maken voor de verbranding. Er blijft dan 8005147 -2- 22 ton stoom per uur over die bij toevoer aan de alcohol-fabriek bij eenzelfde produktie aan alcohol van 180.OOO liter/dag het verbruik aan olie reduceert tot 53*000 liter/dag hetgeen dus praktisch een halvering van het olieverbruik betekent.

5 De bij de verbranding van vinasse vrijkomende as kan tot potas verwerkt worden en dienst doen als grondstof bij de glasfabricage.

De as afkomstig van de vinasse van zowel de suikerbieten alsook het suikerriet kan ook worden gebruikt voor de bereiding van kunstmest.

Het voorheen vrijwel waardeloze afvalprodukt vinasse kan dus 10 overeenkomstig de uitvinding zeer nuttig worden verbruikt bij de produktie van alcohol terwijl het restprodukt as thans op goedkope wijze kan worden verwerkt tot kunstmest respectievelijk kan worden verwerkt tot grondstof bij de glasfabricage.

Men kan de uitvinding dan ook zien als een werkwijze voor het 15 gunstig beïnvloeden van de energiebalans bij de alcoholbereiding uit melasse.

De alcohol bereid uit melasse wordt in toenemende mate gezien als een vervangende brandstof voor de brandstoffen van verbrandingsmotoren respectievelijk als een geschikte bijmengstof.

20 Door het bij deze alcoholproduktie vrijkomende afval dat wil zeggen de vinasse, nuttig te verbruiken in de alcoholproduktie is een aanmerkelijke reduktie van de prijs van deze vervangende respectievelijk toe te voegen brandstof mogelijk. Het energetisch rendement van het proces wordt verbeterd.

25 De as die bij de verbranding van vinasse ter beschikking komt mag de verbrandingsinstallatie niet vervuilen aangezien anders het rendement daarvan snel sterk achteruit zal gaan. Volgens de uitvinding verdient het dan ook de voorkeur aan de vinasse-as smeltpunt verlagende stoffen toe te voegen en wel in bijzonder voor dat het 50 indikken plaats vindt. Als smeltpunt verlagende stoffen komen bijvoorbeeld in aanmerking kaliumchloride, NaOH of Men bereikt met het verlagen van het smeltpunt dat de as onmiddellijk bij de verbranding in vloeibare vorm ter beschikking komt en zolang vloeibaar blijft dat ze onder uit de verbrandingskaraer respectievelijk vuur-35 haard kan worden afgetapt.

Volgens een de voorkeur genietende uitvoeringsvorm van de uitvinding vindt de werkwijze zodanig plaats dat de vinasse bij invoer in de ketel met behulp van stoom wordt verstoven met een druk van ten minste 8 bar en met een vloeistofdruk van de ingedikte vinasse 40 van ten minste 6 bar bij een luchtovermaat van ongeveer 1,4 welke 80 0 5 1 4 7 «· '"* -3- lucht wordt voorverhit tot een temperatuur van ongeveer 230°C, welke verbrandingslucht, stoom en door de stoom verstoven vinasse treden in een verbrandingskamer die op ongeveer 1200°C is voorverhit. Het voorverhitten van de verbrandingskamer bijvoorbeeld met een oliebran-5 der of een gasbrander is nodig om het verbrandingsproces op gang te brengen. Is de temperatuur eenmaal hoog genoeg dan is de verbrandende vinasse zelf in staat de temperatuur op de juiste waarde houden mits wordt voldaan aan-de overige voorwaarden en de energie nodig voor het voorverhitten van de verbrandingslucht op de gewenste hoge tempera-10 tuur door de hitte van de verbrandingsgassen van de vinasse zelf wordt geleverd.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het verbranden van vinasse en deze inrichting kan volgens de uitvinding bestaan uit een twee-^treks stoomketel waarvan de eerste trek 15 wordt gevormd door een vuurhaard in de vorm van een schacht met waterpijpen met natuurlijke circulatie gelegen boven een zijdelings van de schacht geplaatste met vuurvast materiaal beklede verbrandingskamer of moffel van in wezen cilindrische gedaante met hellende as en voorzien van een vinasse-verstuiver en tangentiale toevoer van 20 lucht» welke vuurhaard een zodanige warmte-uitwisselend oppervlak, heeft dat de temperatuur van de rookgassen aan het einde van de vuurhaard en voor het binnentreden in de tweede trek beneden het smeltpunt van de as is gedaald en waarbij de tweede trek een convectie-gedeelte vormt met achtereenvolgens een verdamper» een economizer en 25 een voorverhitter voor de aan de moffel toe te voeren verbrandingslucht» welke tweede trek in benedenwaartse richting wordt doorstroomd en bovenin is voorzien van een toevoerinstallatie voor kogels die door de tweede trek naar beneden vallen.

Door er voor te zorgen dat de as meevoerende verbrandingsgassen 30 bij het verlaten van de vuurhaard een temperatuur hebben gekregen die beneden het smeltpunt van de as is gelegen bereikt men met zekerheid, dat asafzettingen op de in de tweede trek aanwezige buizen van de verdamper, economizer enz. niet daarop vastbakken. Door het in de tweede trek aanbrengen van een installatie voor het teweeg brengen 35 van een kogelregen wordt verder verzekerd dat asafzettingen op de buizen automatisch worden verwijderd. De kogels kunnen onder in de tweede trek worden opgevangen en opnieuw pneumatisch aan het boveneinde worden toegevoerd.

Teneinde er zeker van te zijn dat er plaatse van de overgang 4-0 tussen de eerste en de tweede trek de temperatuur van de verbran- 80 0 5 14 7 «f - » -if- dingsgassen voldoende is gedaald kan volgens de uitvinding de ketel tussen eerste en tweede trek zijn voorzien van een inrichting voor het injekteren van koude lucht. Hierdoor kan men, wanneer zich te hoge temperatuur voordoen, er voor zorgen dat de temperatuur bij het 5 binnentreden in de tweede trek voldoende is verlaagd.

Volgens de uitvinding wordt de bodem van de vuurhaard zodanig tegengesteld hellend aan de as van de moffel uitgevoerd en aan de onderrand voorzien van een afsluitbare slakkenafvoer dat de vloeibare as die zich onder in de vuurhaard verzamelt respectievelijk uit de 10 moffel komt op één punt kan worden afgevoerd.

Volgens de uitvinding kan het verbrandingsproces dan verder worden verbeterd wanneer de moffel een vernauwde doorgang naar de voorhaard heeft. Dit heeft een cycloonwerking tot gevolg op de brandende deeltjes in de verbrandingskamer. De moffel dient dan echter vlak 15 voor de wand van de vernauwing te zijn voorzien van een slakkenafvoer-opening.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen.

Fig. 1 toont een procesdiagram van de bereiding van alcohol uit 20 melasse.

Fig. 2 is een dergelijk procesdiagram afgestemd op een bepaald voorbeeld.

Fig. 5 toont schematisch in vertikale doorsnede de inrichting volgens de uitvinding.

25 Fig. k toont schematisch een gewijzigde uitvoeringsvorm van de verbrandingskamer.

In het procesdiagram van fig. 1 is te zien dat de suikerfabriek twee produkten levert te weten suiker en melasse. Deze melasse vormt de grondstof voor de vervaardiging van alcohol met als afvalprodukt 30 vinasse dat 10# of minder vaste stof bevat. Deze vinasse wordt in de verdamper ingedikt en vervolgens verbrand in een stoomketel waarvan de stoom ten dele wordt toegevoerd aan de verdamper en verder aan de alcoholfabriek terwijl de as afkomstig van de stoomketel de bestemming dan kan hebben te worden verwerkt tot kunstmest respectievelijk 35 te worden gebruikt bij de vervaardiging vah potas.

In het processchema van fig. 2 wordt uitgegaan van een produk-tie aan melasse door de suikerfabriek van 25 ton/uur. Daaruit wordt in de alcoholfabriek alcohol gemaakt en wel 1Ö0.000 liter/dag hetgeen leidt tot een produktie van vinasse van 67*5 ton/uur met 10# kO vaste stof die dan op de in fig. 1 beschreven wijze gaat naar de 8005147 x * * -5-' stoomketel. Deze stoomketel levert 29 ton stoom/uur waarvan 7 ton stoom/uur in de verdamper worden verbruikt voor het indikken van de vinasse terwijl de resterende 22 ton stoom per uur worden gebruikt in de alcoholfabriek.

5 Aan brandstof is nodig 53*000 liter olie per dag die samen met de 22 ton stoom per uur de energie levert voor het vervaardigen van de 180.000 liter alcohol per dag.

Zou de stoom geleverd door de stoomketel waarin de vinasse wordt verbrand niet worden gebruikt voor de voorbereiding van de 10 verbranding en voor het leveren van energie aan de alcoholfabriek dan zal in plaats van 53.000 liter olie per dag 100.000 liter olie per dag nodig zijn bij eenzelfde hoeveelheid alcohol per dag en uitgaande van eenzelfde hoeveelheid melasse van 25 ton/uur.

Fig. 3 toont een stoomketel bestaande uit een vuurhaard 1 die 15 op bekende wijze is uitgevoerd met waterpijpen die via de gebruikelijke verzamelpijpen uitmonden in de stoomdrum 2.

Naast de vuurhaard bevindt zich een in wezen cilindrische verbrand ingskamer of moffel 3 die inwendig is bekleed met vuurvast materiaal is voorzien van een oliebrander 5 en van een vinasse-20 verstuiver 6. Met 7 zijn de inlaatopeningen aangegeven van tangenti-aal uitmondende luchtkanalen waardoorheen de voorverhitte lucht via de leiding 8 in de moffel binnenstroomt. Deze lucht is voorverhit in de zich rechts onder bevindende in algemene zin met 9 aangeduide luchtverhitter die van bekende constructie kan zijn.

25 De oliebrander 5 dient voor het voorverhitten van de vuurvaste ______ bemetseling ^ van de moffel 3* Achter deze vuurvaste bemetseling bevinden zich watervoerende koelpijpen zoals 10* die eveneens op de stoomdrum 2 zijn aangesloten.

De vinassebrander is zodanig uitgevoerd dat de onder druk daar-30 aan toegevoerde stoom wordt verstoven, waardoor in de voorverhitte verbrandingskamer of moffel 3 onder invloed van de wervelende luchtstroom die uit de luchtopeningen 7 treedt een goede menging en verbranding teweeg wordt gebracht waarbij de vlam uit de moffel treedt en in de vuurhaard op bekende wijze zorgt voor de vorming van stoom.

35 De moffel 3 is met zijn hartlijn hellend geplaatst en de bodem 11 van de vuurhaard helt in tegengestelde richting.

Gesmolten as zal daardoor altijd op de bodem van de vuurhaard terecht komen en stromen in de richting van de aftapopening 12, die met behulp van de deur 13 kan worden gesloten.

JfO Bij ^ bevindt zich een extra oliebrander die kan dienen voor 80 0 5 1 4 7 φ -6- het voorverhitten van het ondergedeelte van de vuurhaard en voor het vloeibaar houden van de slakken in het bijzonder in de beginfase.

Hechts naast de vuurhaard bevindt zich de zogenaamde tweede trek van de ketel bestaande uit de in algemene zin met 1*t aangegeven 5 op zichzelf bekende verdamper, de bij 15 aangegeven economizer en de al eerder genoemde luchtverhitter 9· De in vertikale zin door de tweede trek naar beneden stromende verbrandingsgassen dienen bij de overgang van de vuurhaard naar de eerste trek een temperatuur te hebben onder het smeltpunt van de as zodat met zekerheid geen vloeibare 10 deeltjes meer in de tweede trek terecht komen. Deze temperatuur zal doorgaans onder de 600°C liggen. Om dit te verzekeren is bij 16 een luchtinlaatpijp weergegeven waarmee via een ventilator 17 koude lucht kan worden geïnjekteerd op de plaats waar de hete gassen van de eerste trek overgaan in de tweede trek.

15 Bij 18 bevindt zich een pijp voor het toevoeren van kogels die vrij naar beneden door de pijpenbundels van verdamper 14, economizer 15 en luchtverhitter 9 vallen en bij 19 weer worden verzameld en pneumatisch worden teruggevoerd via een reinigingsinrichting 20 aan de leiding 18.

20 Bij 21 bevindt zich de ventilator die de via de luchtverhitter 9 aan de moffel toe te voeren verbrandingslucht levert.

Op het ondergedeelte 22 is een niet getoonde leiding aangesloten die kan gaan naar een elektrostatisch filter en vervolgens naar een schoorsteen.

25 Vuurhaardverdamper, economizer en luchtverhitter zijn gebouwd volgens op zichzelf bekende principes maar aangepast aan het tempe-ratuurverloop, dat nodig is om zonder vervuiling en efficiënte verbranding van de vinasse mogelijk te maken waartoe verder nodig is de voorverhitbare moffel, die de eenmaal op gang gebrachte verbranding 30 van de vinasse in stand houdt en de direkte afvoer van vloeibare slakken. Hierdoor en door de kogelregen in de tweede trek worden afzettingen vermeden die het rendement van de ketel geleidelijk zouden verlagen.

Fig. 4 toont alleen het moffelgedeelte van de ketel en wel in 35 een andere uitvoeringsvorm.

Het belangrijkste verschil met de moffel 3 van fig. 3 is de vernauwde doorgang 23 in de moffel gevormd door een wand 2k. De moffel 3die verder op dezelfde wijze is uitgevoerd als getoond in fig. 3, krijgt door deze vernauwing het effekt dat in de moffel een cycloon-0 werking ontstaat. Dit verbetert niet alleen de verbranding maar heeft 80 0 5 1 4 7 -7- ook een betere verdeling van de hete gassen over de pijpenbundel van de vuurhaard tot gevolg.

Vlak voor de wand 2h bevindt zich een afvoeropening 25» die uitmondt in een ruimte 26 voor het verzamelen van slakken.

80 05 14 7

Claims (8)

1. Werkwijze voor het verwerken van vinasse zijnde een vloeibaar afvalprodukt dat vrij komt bij de bereiding van alcohol uit melasse en suikerrietsap, met het kenmerk, dat de bij de 5 alcoholproduktie vrijkomende vinasse, waarvan het droge stofgehalte 2 tot 10# bedraagt, wordt ingedikt tot een droge stofgehalte van ongeveer 60#, deze ingedikte vinasse met een overmaat aan lucht door verstuiving wordt verbrand in een stoomketel, waarvan de daarin ontwikkelde stoom ten dele wordt toegevoerd aan de inrichting voor het 10 indikken van de vinasse en voor de rest wordt benut in het alcohol-bereidingsproces dat de vinasse leverde.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de voorafgaand aan het indikken van de vinasse daaraan as smelt-punt-verlagende stoffen worden toegevoegd. 15

3· Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het ken merk, dat de vinasse bij invoer in de ketel met behulp van stoom wordt verstoven met een druk van ten minste 8 bar en met een vloei-stofdruk van de ingedikte vinasse van ten minste 6 bar bij een luchtovermaat van ongeveer 1,½ welke lucht wordt voorverhit tot een tem-20 peratuur van ongeveer 230°C, welke verbrandingslucht, stoom en door de stoom verstoven vinasse treden in een verbrandingskamer die op ongeveer 1200°C is voorverhit.

4. Inrichting voor het verbranden van vinasse, in het bijzonder inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens conclusie 1, 25 met het kenmerk, dat deze inrichting bestaat uit een twee-'-treks stoomketel waarvan de eerste trek wordt gevormd door een vuurhaard in de vorm van een schacht met waterpijpen met natuurlijke circulatie gelegen boven een zijdelings van de schacht geplaatste met vuurvast materiaal beklede verbrandingskamer of moffel van in 30 wezen cilindrische gedaante met hellende as en voorzien van een vinas-se-verstuiver en tangentiale toevoer van lucht, welke vuurhaard een zodanig warmte-uitwisselend oppervlak heeft dat de temperatuur van de rookgassen aan het einde van de vuurhaard en voor het binnentreden in de tweede trek beneden het smeltpunt van de as is gedaald en 35 waarbij de tweede trek een convectie-gedeelte vormt met achtereenvolgens een verdamper, een economizer en een voorverhitter voor de aan de moffel toe te voeren verbrandingslucht, welke tweede trek in benedenwaartse richting wordt doorstroomd en bovenin is voorzien van een toevoerinstallatie voor kogels die door de tweede trek naar be-^0 neden vallen. 80 05 14 7 -9-

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de bodem van de vuurhaard tegengesteld helt aan de as van de moffel en aan de onderrand is voorzien van een afsluitbare slakkenaf-voer.

6. Inrichting volgens conclusie 4-, met het kenmerk, dat de moffel een vernauwde doorgang naar de vuurhaard heeft en vlak voor de wand van de vernauwing is voorzien van een slakkenafvoerope-ning.

7· Inrichting volgens conclusie 4, 5 of 6, met het 10 k e n m e r k , dat de vuurhaard onderin tegenover de moffel is voorzien van een extra gas of oliebrander.

8. Inrichting volgens conclusie 4, 5» 6 of 7» met het kenmerk, dat de ketel tussen de eerste en de tweede trek is voorzien van een inrichting voor het injekteren van koude lucht. ****** 8005147