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1、应用报告astroTOC UV / UV turbo 总有机碳分析仪总有机碳测量在制糖业的应用优势 监控锅炉给水 保持蒸汽循环回路的洁净 防止锅炉壁受到腐蚀 防止锅炉受损 监测成品的流失情况 Fig. 1: 蔗糖分子结构背景介绍：食糖是从甘蔗或甜菜中提取而来，在榨糖的过程中，利用水从植物中提取糖，未使用任何的化学手段，随即得到的糖将变得浓稠，最后形成结晶。在全球范围来看，甘蔗主要分布在热带区域，也是制糖的最主要原料，但今天，欧洲生长的甜菜也占据了全球1/4的糖原料市场。非精制糖由蔗糖(C12H
2、22O11)提取而成，且原始蔗糖为一种双糖，包含了一定量的葡萄糖与果糖。在榨取过程中，蔗糖提供了等摩尔量的葡萄糖与果糖。即便如此，这两种成份仍有着不同的结构，但相同的化学式C6H12O6.从甜菜到食糖在制糖过程中，进行结晶前的榨取、净化、浓缩等工序时，需要大量的水与蒸汽。在洗净后，甜菜将被切割成丝状，然后送入连续工作的榨取装置里。在这里榨取的原汁中包含了糖，及来自甜菜中的其他有机物与无机物，这些都会影响接下来的结晶处理，因此必须除掉这些相关的杂质。Fig. 2: 原汁的提取薄汁提取通过在石灰窖中加入石灰去除掉糖以外的其它成分，并且石灰会在加入二氧化碳的碳酸化作用下絮凝，由此产生淡黄色的薄汁。浓
3、汁通过蒸发去除薄汁中的水分，以下为此工序涉及到的相关处理单元。通过蒸发站处理，得到可供结晶的浓汁。Fig. 3: 浓汁提取结晶在结晶器与结晶糖中去除了浓汁的多余水份，随后加入晶种。所生成的结晶糖与浓稠的糖浆通过离心处理被分离开，仍含有糖份的糖汁将再次通过结晶器进行重复提炼。Fig. 4: 结晶测量目的法律依据从甜菜到可用糖的处理过程中，需要大量来自蒸汽发电厂的蒸汽，不同之处在于低压锅炉（约36bar）与高压锅炉（高于68bar）。按德国的相关法规要求，所有的蒸汽发电厂需遵从TAD611条法规，直到2004年5月，最新的德国国家标准12952-12虽仍未正式生效，但与TAD 611不同的是，此法
4、规明确界定了与工业用油、动物油脂、化学耗氧量相关的参数限定，并开始引导新的蒸汽发电厂建设与发展。例如在DIN EN 12952-12条规中，总有机碳的限定值为0.2 mg/l，但此前的限定为3 mg/l oil，这意味着含碳量过高，从而导致总有机碳比例过高。The steam and its monitoring 蒸汽与监测（对蒸汽的污染）有太多的途径与方式，可导致有机物对冷凝水（锅炉给水）的污染，因此我们看下蒸汽循环回路，例如在平板式蒸发皿用于预热糖溶液时，如蒸发皿上存在细微的裂缝，此时糖溶液的压强高于蒸汽，将对蒸汽造成污染，于是新生成的冷凝水中已含有杂质，并将再次生成新的蒸汽，从而导致对整
5、个处理过程的污染，且对整个厂区的污染甚重。（对锅炉的影响） 有机物（此情况下特指糖）在高压锅炉中很快进行分解，对锅炉（气包锅炉）造成的影响在于所生成的大量水泡。如未正确认识这些气泡的危害会造成如下结果，例如水泡接触到过热器，会造成对锅炉的破坏。或当水泡接触到浸在蒸汽中的锅炉壁，并突然蒸发掉，这样的热冲击会造成对锅炉壁的严重腐蚀。在有机物分解时，同时会产生一定的二氧化碳，在蒸汽作用下很易发生变化，使得蒸汽酸性超标，从而导致对锅炉的损坏。（对涡轮机的影响）如果被污染的锅炉给水接触到蒸汽发生机的涡轮叶片，造成的结果会很严重。污染的杂质（甚至盐等）会在涡轮叶片上形成堆积，导致叶片在高速转动下失去平衡，
6、使涡轮机严重受损，需付出昂贵的维修代价，甚至是更换设备。由于泄漏引起的冷凝水含糖是个复杂性的问题。对于制糖企业来说意味着时间的浪费，高额的业务损失，但蒸汽发生机并不是导致糖流失的唯一途径，在整个制糖工艺中，有许多环节可出现泄漏的可能，如管道泄漏或锅炉溢出的液体。成品糖流失可造成巨额的经济损失（案例：共计约 3 /kg的糖），但实际损失仍取决于糖品质量和当前处理工艺的进度。由于在制糖工艺中，糖中易含有过多的碳元素，故总有机碳是适用于此行业工艺监测的重要参数。糖与总有机碳的关系理论/原理糖的类型丰富多样，以甜菜为原料取得的糖与从甘蔗萃取的糖就存在一定差异。糖通常有6个碳原子，有时甚至12个，但在分
7、子结构上都存在差异性。因为这样的原因，很难就总有机碳含量与糖浓度之间关系下一确切的定义。需求.某制糖厂仪表/控制工程师说，如有仪器可提供100%测量，可从o.5毫升（白利糖度为15）的稀糖溶液测量到1升的溶液，那么业内的其他的同仁会对这样的设备大为关注。什么是15 白利糖度?15 白利糖度表示: 100克糖溶液中含有15克的糖成份忽略确切的重量在这里表示：一升的糖溶液中还有150克糖将0.5的溶液稀释为1升的溶液表示：在1升的糖溶液中含有75克糖。实践蔗糖（乳糖、麦芽糖）有着统一的化学式为C12H22O1，其分子的摩尔质量为342 g/mol. 1摩尔蔗糖（324克）含有144克碳75毫克蔗糖
8、含有31.6毫克碳1毫克蔗糖含有0，42毫克碳葡萄糖有着统一的化学式为C6H12O6， 其摩尔质量为180 g/mol1摩尔葡萄糖（180克）含有72克碳75毫克葡萄糖含有30毫克碳1毫克葡萄糖含有0.40毫克碳每毫克蔗糖与葡萄糖各自约含有0.4毫克碳为满足以上的仪表/控制工程师的要求，量程为0.30 mg/l C的仪器已足够。在常规的制糖厂中，量程为0.200 mg/l的糖已被认可，这是基于以上的公式计算，即相当于碳含量为0.80 mg/l C。实际中，0.200 mg/l的糖是多种糖的混合物，基于PHP测量标准(Potassium Hydrogen Phthalate邻苯二甲酸氢钾)，相当
9、于碳含量为0.118 mg/l C的糖。42.5毫克PHP含有20毫克碳，是基于一种叫做“sugar糖”的测量单位34毫克糖相当于20毫克碳200毫克糖相当于118毫克碳1毫克糖相当于0.6毫克碳 来自Hach-Lange的解决方案监测锅炉给水时，分析的快速性尤为重要，因此我们开发了astroTOC UV turbo总有机碳分析仪，它在硫酸盐与紫外光的作用下将碳化合物转换为二氧化碳，随后IR探测器将对二氧化碳进行测量，最后astroTOC UV turbo将测得的数值以（T90为单位）传送到控制室，整个过程耗时不超过5分钟，测量范围在0.2.5.10.25.50 mg/l TOC。为达到更快的
10、反应速度，以至更好地监测锅炉进水的细微变化，astroTOC UV turbo在测量新样本的同时，还将持续监测新样本与前一样本的差异（变化程度及一阶倒数），并将变化程度传送至控制室，以至于更好的实施过程监控。为满足更大量程的测量，Hach-Lange提供了TOC UV分析仪，可测高达20,000 mg/l的总有机碳浓度。根据这样的量程设置，分析时间会有所增长（约等于或长于8分钟）。HACH LANGEGMBHWillstaetterstrasse 11D-40549 DuesseldorfTel: +49(0)2 11 52 88-0Fax: +49(0)2 11 52 88-143infohach-lange.dewww.hach- HACH LANGE LTDPacific WaySalfordManchester, M50 1DLTel: +44 (0) 161 872 1487Fax: +44 (0) 161 848 7324infohach-lange.co.ukwww.hach-lange.co. uk
