Установка для извлечения жирных кислот из соапстока Советский патент 1992 года по МПК C11B13/02 

Изобретение относится к технике извлечения жиров, жирных кислот или жирных масел из соапстока и предназначено преимущественно для извлечения жирных кислот из соапстока с помощью химической реакции с серной кислотой; может быть использовано также для очистки сильно окрашенных масел, темных сортов технических животных жиров, содержащих повышенное количество минеральных солей, путем химической реакции с серной кислотой и может найти применение в химической, мыловаренной и смежных с ними отраслях промышленности.

Известна установка для извлечений жирных кислот из соапстока в непрерывном потоке системы Альфа Л аваль, состоящая из системы подачи соапстока, системы подачи кислоты, смесителя эжекционного типа,.реактора, разделяющего сепаратора, приемника для жирных кислот и нейтрального

жира и промежуточной коробки для подкисленной воды:

Основным недостатком данной установки является ее сложность в эксплуатации. Указанный недостаток обусловлен тем, что в настоящее время в химической промышленности отсутствуют высокоскоростные методы и устройства для определения степени разложения соапстока (средняя длительность анализа составляет 3-4 ч), поэтому не представляется возможным оперативно вмешиваться в ход процесса при отклонении его от нормального режима, что очень часто имеет место из-за большого разброса физико-химических свойств исходного продукта. В связи с этим установки непрерывного разложения соапстока не нашли широкого применения в мыловаренной промышленности.

Другими недостатками установки являются быстрый выход из строя эжекционного смесителя и невысокая интенсивность проLO

С

Kj к

iOs

;СЛ iO

текания реакции разложения соапстока в реакторе. Данные недостатки обусловлены тем, что при высоких скоростях движения реагирующих компонентов происходит разрушение защитной пленки на поверхности металла и интенсивность коррозии возрастает. Отсутствие перемешивания реакционной массы не обеспечивает непрерывного обновления поверхностей взаимодействующих компонентов, что в итоге снижает интенсивность взаимодействия соапстока с кислотой.

Известна установка для извлечения жирных кислот из соапстока, содержащая цилиндрический реактор с коническим дном, крышкой и вытяжной трубой для отвода вторичных паров. Нагрев и перемешивание соапстока осуществляются острым парим, подаваемым через перфорированный кольцевой змеевик. Для подачи кислоты и промывной воды под крышкой помещается кольцевой душ. Аппарат снабжен штуцерами для подачи соапстока и отвода продуктов реакции. Вытяжная труба сообщается с узлом газоочистки, представляющим собой центробежный скруббер. Скруббер содержит цилиндрический корпус, тангенциальный патрубок подвода газа, патрубок вывода газа, сливной патрубок с отводящей трубкой и отражающие форсунка в верхней части корпуса.

Недостатками данной установки являются низкая степень газоочистки, безвозвратные потери теплоты реакции и значительная длительность процесса реагирования кислоты с соапстоком.

Указанные недостатки обусловлены рядом причин. Центробежные скрубберы имеют низкую эффективность, вызванную неравномерным распределением-жидкости и газа по сечению аппарата, а также интенсивным продольным перемешиванием в обеих фазах. Некоторое увеличение интенсивности взаимодействия фаз достигается при повышении скорости газа и плотности орошения, но это обычно сопровождается большим уносом жидкости газом. Для скрубберов также характерен большой рас ход адсорбирующей жидкости, в результате чего концентрация улавливаемого вещества в сточной воде невелика. Это делает экономически нецелесообразным ее регенерацию и вызывает новую проблему очистки сточной воды.

Процесс взаимодействия кислоты и соапстока - экзотермический. Выделяющееся при этом тепло вызывает выброс паров и тумана серной кислоты в атмосферу и теряется безвозвратно. При перемешивании реакционной массы острым паром происходит

частичное разбавление серной кислоты образующимся конденсатом. Реакционная- способность кислоты при этом уменьшается, а длительность процесса возрастает.

Известна установка для извлечения

жирных кислот из соапстока, выбранная в качестве прототипа, включающая вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем и укреплёнными в

0 нем один под другим смесителем и душем для подвода воды. В верхней части корпуса укреплен сепаратор, выполненный в виде змеевикового холодильника с каплеотбой- ным экраном. Установка снабжена также

5 патрубками подвода исходного сырья, реагента, хладоагента. воды и отвода готового продукта, конденсата, вторичных паров и хладоагента.

Недостатками данной установки явля0 ются большой расход охлаждающего агента для обеспечения эффективной работы сепаратора и трудность полного улавливания вредных выбросов в окружающую среду. Указанные недостатки обусловлены

5 следующими причинами. Змеевиковые теплообменники имеют низкую эффективность, вызванную малой площадью контакта фаз, осуществляемого через стенку. Некоторое увеличение интенсивности

0 взаимодействия фаз достигается при повышении перепада температуры за счет увеличения расхода охлаждающего агента. Наличие инертного газа в системе также ухудшает условия конденсации паров. Эти

5 недостатки затрудняют полный улов вредных выбросов, что приводит к загрязнению окружающей среды и перерасходу кислоты. Цель изобретения - сокращение энергозатрат при ликвидации вредных выбросов

0 в окружающую среду.

Указанная цель достигается тем, что известная установка для извлечения жирных кислот из соапстока, включающая вертикальный цилиндрический корпус с крышкой

5 и коническим днищем и укрепленными в нем один под другим смесителем и душем для подвода воды, сепаратор, укрепленный в верхней части корпуса, выполненный в виде змеевикового холодильника с каплеот0 бойным экраном, патрубки подвода исходного сырья, реагента, хладоагента, воды и отвода готового продукта, конденсата, вторичных паров и хладоагента,.снабжена конденсатором вторичных паров, емкостью для

5 сбора конденсата и выходным фильтром тонкой очистки, при этом конденсатор вторичных паров состоит из вертикальной трубы, в нижней части которой смонтирован фильтр-барботер, а верхняя часть соединена с выходом змеевикового холодильника и

имеет эжектор, кожухотрубного холодильника и рециркуляционного насоса, причем нагнетательный патрубок эжектора соединен с нижней частью фильтра-барботера через трубчатый холодильник и рециркуля- ционный насос, а выходной фильтр тонкой очистки соединен с верхней частью фильтра-барботера. Кроме того, фильтрующие элементы выходного фильтра тонкой очистки выполнены из полипропилена, а фильт- рующие элементы фильтра-барботера - из фторопласта.

На чертеже представлена общая схема установки.

Установка для извлечения жирных кис- лот из соапстока содержит вертикальный стальной цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2, крышкой 3 и патрубок 4 отвода вторичных паров. Корпус подвешивается на лапах 5. На крышке 3 установлены поплавковый уровнемер 6 и смотровой люк 7. Внутренняя поверхность корпуса и днища футеруются кислотостойкой диабазовой или керамической плиткой на кислотоупорном цементе. Для подачи промывной воды под крышкой помещен кольцевой душ 8. Для слива кислой воды и жирных кислот служит штуцер 9 для подачи соапстока и кислоты в мешатель, штуцера 10.

Смеситель имеет вид герметичного стального цилиндрического сосуда 11. Его внутренняя поверхность также футеруется. В верхней части смесителя располагаются штуцера 12 подачи кислоты и соапстока, соединенные трубами 13 со штуцерами 10. В нижней части смесителя по периферии установлен завихритель 14, представляющий собой восемь тангенциально расположенных патрубков-сопл. Для регистрации изменения давления в смесителе служит монометр 15. Сепаратор установлен на патрубке 4 отвода вторичных паров, снабженном каплеотбойным экраном 16, и представляет собой змеевиковый холодильник 17, размещенный в герметичной емко- сти 18. Емкость 18 снабжена патрубками 19 подвода и отвода охлаждающего агента и выполнена в виде двух коаксиально расположенных обечаек с глухими основаниями. Нижний конец змеевикового холодильника 17 сообщен с внутренней обечайкой ёмкости 18, расположенной соосно с патрубком 4 отвода вторичных паров и снабженной патрубком 20 слива конденсата. Верхний выходной конец змеевикового холодильни- ка 17 подсоединен к вертикальной трубе 21, в верхнюю часть которой соосно введен эжектор 22. Нижняя часть трубы 21. соединена с перфорированным диском 23,. на котором расположен фторопластовый фильтр

24 фильтра-барботера 25. Сборник конденсата сообщается с окружающей средой через полипропиленовый рукавный фильтр 26 тонкой очистки. Рабочее сопло эжектора 22 соединено трубопроводом, снабженным центробежным рециркуляционным насосом 27 антикоррозионного исполнения и холодильником 28, с фильтром-барботером 25.

Установка снабжена также емкостью 29 для сбора охлаждающего агента, сообщенной с последовательно соединенными холодильником 28 и рубашкой змеевикового холодильника, и емкостью 30 для сбора конденсата, сообщенной с патрубком 20 для слива конденсата из сепаратора и с фильтром-барботером 25.

Установка работает следующим образом.

Соапсток и серную кислоту(концентрацией 92-95%) подают в смеситель 11, где они смешиваются между собой (количество подаваемой кислоты составляет 9-10% от массы соапстока). Процесс взаимодействия соапстока и кислоты сопровождается выделением большого количества тепла. Выделяющееся тепло расходуется на испарение воды, образующейся в процессе химической реакции кислоты с соапстоком. В результате в смесителе создается двухфазная система (пар - реагирующие компоненты) и повышается давление, регистрируемое по монбметру 15.

Образующаяся парожидкостная смесь под давлением диспергируется через патрубки в радиальном направлении. Наряду с радиальным течением реакционной массы в реакторе имеет место тангенциальное течение жидкости по концентрическим окружностям, параллельным основанию смесителя,

Наличие тангенциального и радиального течений массы в установке обеспечивает высокую эффективность и интенсивное перемешивание. Возникшие в процессе взаимодействия пары серной кислоты поступают через патрубок 4 во внутреннюю обечайку емкости 18 и частично конденсируются на ее внутренней поверхности, охлаждаемой холодильным агентом (например, водой с Т 40-42°С). Во избежание попадания образовавшегося конденсата обратно в реактор патрубок 4 оснащен каплеотбойным экраном 16.

Несконденсировавшиеся пары поступают в змеевиковый холодильник 17 сепаратора. Образовавшийся, конденсат сливается через штуцер 20. Из сепаратора несконденсировавшиеся пары откачиваются эжектором 22. Рабочей жидкостью в эжекторе 22 служит охлажденный в холодильнике 28 конденсат, который закачивается насосом

27 из фильтра-барботера 25. В процессе эжектирования пары конденсируются и адсорбируются каплями рабочей жидкости в трубе 21. Конденсат по трубе 21 стекает в фильтр-барботер 25, где установлен на перфорированном диске 23 фторопластовый фильтр 24, Остатки несконденсировавшихся паров барбатируют через слой конденсата, заполняющего фторопластовый фильтр 24, полностью улавливаются, а инертный газ, проходя через рукавный полипропиленовый фильтр 26 тонкой очистки, удаляется в атмосферу.

Применение эжектора 22 позволяет интенсивно откачивать инертные газы, отрицательно влияющие на условия конденсации паров в сепараторе, и несконденсировавшиеся пары из установки. Эжектор выступает также в качестве конденсатора смешения. В трубе 21 капли эжектируемой рабочей жидкости (охлажденный конденсат) абсорбируют пары.

Размещение нижнего конца трубы 21 ниже уровня конденсата в фильтре-бар- ботере 25 обеспечивает необходимый гидрозатвор, препятствующий выходу несконденсировавшихся паров в атмосферу. Образующийся в процессе улавливания конденсат (слабая разбавленная серная кислота) сливается в емкость 30, откуда поступает на переработку, или используется в производстве. Использованный охлаждающий агент (вода) собирается в емкости 29 и используется в технических и хозяйственных целях на производстве.

Проведение процесса извлечения жирных кислот из соапстока без присутствия инертного газа и использование.газоочистной системы предлагаемой конструкции позволяет полностью ликвидировать вредные выбросы. Снижение количества потребляемого охлаждающего агента и использование 8 качестве абсорбирующей жидкости охлаждаемого конденсата позволяет сократить энергозатраты. Получение конденсата с высокой концентрацией кислоты делает экономически целесообразным ее регенерацию и дальнейшее использование.

Процесс извлечения жирных кислот из соапстока заканчивается по достижении реакционной массой требуемого уровня в аппарате, после чего подачу кислоты и соапстока прекращают и начинают отстаивание массы. Отстоявшиеся кислые воды сливают через жироловушку в общекомби- натовскую жироловушку. Для удаления следов минеральной кислоты жирную массу промывают горячей водой. Промытые жирные кислоты сливают в приемные резервуары.

Преимущества предлагаемой ус7ановки для извлечения жирных кислот из соапстока иллюстрируются приведенным ниже конк- - ретным примером осуществления. Пример. Технические характеристики

установки:

Объем корпуса реактора, м3 Объем смесите- 0 ля, м3

Количество сопл-патрубков, шт.8 Диаметр вытяжной трубы, м 0,35 5 Габариты сепаратора, м:

ширина0,7

высота0,7

Габариты змеевикового холодильника:

27

0,25

0

проходное сечение, м

0,0026 10

длина, м Длина эжекционной трубы, м5

Диаметр сопла5эжектора, м0,019

Габариты конденсатосборника, м: диаметр0,7

высота0,8

Длина холодильника, м4

0 Габариты рукавного фильтра, м:

диаметр0,6

высота .1

Количество рукавов, шт7

Насос центробежный, консольный типа К. 5 Технические параметры процесса извлечения жирных кислот из соапстока. Длительность операции, мин: разложения соапстока серной кислотой60

0 отстоя60

промывки60

сдива жирных кислот60

Для демонстрации технической эффективности предлагаемой установки анало- 5 гичные испытания были проведены на установке-прототипе, выбранной в качестве базового объекта.

Результаты проведенных испытаний сведены в таблицу.

0 Из приведенной .таблицы видно, что применение предлагаемой установки позволяет по сравнению с прототипом полностью ликвидировать вредные выбросы паров серной кислоты; полностью утилизи- 5 ровать и использовать охлаждающий агент - воду в производстве; сократить расход охлаждающего агента в 1,2-1,5 раза; полностью утилизировать конденсат (разбавленную серную кислоту) в производстве для вторичного использования.

Формула изобретения 1. Установка для извлечения жирных кислот из соапстока, включающая вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем и укрепленными в нем один под другим смесителем и душем для подвода воды, сепаратор, укрепленный в верхней части корпуса, выполненный в виде эмеевикового холодильника с каплеот- бойным экраном, патрубки подвода исходного сырья, реагента, хладоагента, воды и отвода готового продукта, конденсата, вторичных паров и хладоагента, отличаю- щ а я с я тем, что, с целью сокращения энергозатрат при ликвидации вредных выбросов в окружающую среду, она снабжена конденсатором вторичных паров, емкостью для сбора конденсата и выходным фильтром

тонкой очистки, при этом конденсатор вторичных паров состоит из вертикальной трубы, в нижней части которой смонтирован фильтр-барботер, а верхняя часть соединена с выходом змеевикового холодильника и имеет эжектор кожухотрубного холодильника и рециркуляционного насоса, причем нагнетательный патрубок эжектора соединен с нижней частью фильтра барботера через

трубчатый холодильник и рециркуляционный насос, а выходной фильтр тонкой очистки соединен с верхней частью фильт- ра-барботера.

2. Установка по п.1, отличающаяс я тем, что фильтрующие элементы выходного фильтра тонкой очистки выполнены из полипропилена, а фильтрующие элементы фильтра-барботера - из фторопласта.

Изобретение относится к оборудованию для масложировой промышленности и может быть использовано при извлечении жирных кислот из соапстока с помощью реакции с серной кислотой. Цель - сокращение энергозатрат при ликвидации вредных выбросов в окружающую среду. Установка оснащена конденсатором вторичных паров (К), емкостью для сбора конденсата и выходным фильтром тонкой очистки. К состоит из вертикальной трубы (Т), нижняя часть которой имеет фильтр-барботер и соединена через рециркуляционный насос, кожухот- рубный холодильник и эжектор с верхней частью. Кроме того верхняя часть сообщена с выходом змеевикового холодильника, Т з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

Результаты испытаний установки для извлечения жирных кислот .из соапстока

Загрузка

60

0,5

0,1

60 60 60

- 15 вО - «5

50 - 60 5

90 -95 100

Выброс отсутствует