Установка для извлечения жирных кислот из соапстока Советский патент 1992 года по МПК C11B13/02 B01F5/04 

Изобретение относится к технике извлечения жиров, жирных кислот или нежирных масел из соапстока, преимущественно предназначено для извлечения жирных кислот из соапстока с помощью химической реакции с серной кислотой, но может также быть использовано для очистки сильно окрашенных масел, технических животных жиров темных сортов, 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 нейтрализации и промывки нейтрализованных масел и жиров, содержащая устройство для переработки масла или жира водным раствором щелочи, для сепарации соапстока и нейтрального масла и устройство для промывки водой.

Недостатком известной установки является то, что при смешивании масла или жира с водным раствором щелочи в дисковом смесителе происходит дробление частиц соапстока до неэффективно малого размера. Объем рабочей камеры дискового смесителя - 1 л, время смешивания - 2-3 с. В связи с этим получение требуемой степени нейтрализации свободных жирных кислот неизбежно сопровождается образованием мелкодисперсных частиц соапстока. что снижает эффективность разделения фаз и приводит к увеличению потерь нейтрализованного масла в соапстоке.

Известна установка для извлечения жирных кислот из соапстока. содержащая цилиндрический реактор с коническим дном, крышкой и вытяжной трубой. Нагре и перемешивание соапстока осуществляется острым паром, подаваемым через перфорированный кольцевой змеевик. Для подачи кислоты и промывной воды под крышкой

СП

С

N ю

о ел о

ю

помещается кольцевой душ. Аппарат снабжен штуцерами для подачи соапстока, спука продуктов реакции. Вытяжная труба сообщается с узлом газоочистки, представляющим собой; центробежный скруббер. Скруббер включает в себя цилиндрический корпус, тангенциальный патрубок подвода газа, патрубок вывода газа, сливной патрубок с отводящей трубкой и отражающие форсунки 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 следующим рядом причин. Центробежные скрубберы имеют низкую эффективность из-за неравномерного распределения жидкости и газа по сечению аппарата, а также интенсивного продольного перемешивания в обеих фазах. Некоторое увеличение интенсивности взаимодействия фаз достигается при повышении скорости газа и плотности орошения, но при этом обычно наблюдается большой у нос жидкости газом. Для скрубберов также характерен большой расход 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.

Наиболее близкой по технической сущ- ности и достигаемому результату к предлагаемой j является 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, патрубки подвода исходного сырья и реагента и отвода готового продукта, кислых вод, конденсата и вторичных паров, сепаратор, выполненный в виде змеевикового холодильника с капле- отбойным экраном, укрепленным в верхней части корпуса на патрубке отвода вторичных паров, при этом смеситель представляет собой цилиндрическую емкость с

тангенциальными выходными каналами в нижней части, причем верхняя часть емкости соединена с патрубками подвода исход- -ного сырья и реагента, а патрубок отвода

конденсата укреплен на сепараторе. Установка снабжена поплавковым уровнемером, укрепленным на крышке корпуса.

Недостатками данной установки являются невысокая эффективность смесителя и

невозможность организации непрерывного процесса.

Указанные недостатки обусловлены тем, что в процессе загрузки не обеспечивается необходимое соотношение компонентов реакции, вследствие чего из смесителя диспергирует парожидкостная смесь с различной концентрацией. Усреднение концентрации продукта происходит в процессе отстоя. В связи с необходимостью отстоя

прореагировавшей массы невозможно организовать непрерывный процесс, т.е. удалять извлеченные жирные кислоты сразу после завершения реакции для использования в последующих производственных операциях. В связи с тем, что соапсток бывает разного качества (вязкость, плотность и т.д.), для реакции требуется различное количество кислоты, регулировка подачи которой в установке-прототипе затруднена.

Целью изобретения является повышение производительности путем обеспечения непрерывного режима работы установки.

Указанная цель достигается тем, что известная установка для извлечения жирных кислот из соапстока, включающая вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, укрепленные в крышке поплавковый уровнемер и сепаратор,

выполненный в виде змеевикового холодильника с каплеотбойным экраном,расположенные в корпусе один над другим распылитель для подвода воды и смеситель, представляющий собой емкость с тангенциальными выводными патрубками, соединенные с емкостью патрубки подвода исходного сырья и реагента и укрепленные соответственно в крышке и днище патрубки отвода вторичных паров и кислой воды, согласно изобретению снабжена путрубком отвода жирных кислот, расположенным в верхней части корпуса, емкость смесителя имеет цилиндрическую форму и расположена так, что ее цилиндрическая часть обращена к днищу и соединена с патрубком подвода исходного сырья, а коническая часть выполнена расширяющейся в направлении течения смеси, при этом патрубок подвода реагента укреплен коаксиально во

входном участке цилиндрической части емкости, тангенциальные выводные патрубки расположены от днища на расстоянии, равном 1 /2-1 /3 высоты корпуса.

На фиг,1 представлена общая схема установки; на фиг.2 показан смеситель.

. Установка для извлечения жирных кислот из соапстока содержит реактор, смеситель, узел газоочистки (фиг. 1).

Реактор представляет собой вертикальный стальной цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2, крышкой 3 и вытяжной трубой 4. Реактор подвешивается на лапах 5. Внутренняя поверхность реактора футеруется кислотостойкой диабазовой или керамической плиткой на кислотоупорном цементе. Для подачи промывной воды под крышкой помещен кольцевой душ 6. Для слива кислой воды служит штуцер 7, для подачи соапстока и кислоты в смеситель - штуцера с патрубками 8 и 9.

Смеситель имеет вид герметичного стального цилиндроконического сосуда 10 (фиг.2). Его внутренняя поверхность футеруется подобно реактору. В верхней части смесителя по периферии установлен завих- ритель 11, представляющий собой восемь тангенциально расположенных патрубков- сопл. Для регистрации изменения давления в смесителе установлен манометр 12.

. Узел газоочистки устанавливается на вытяжной трубе и представляет собой две коаксиально расположенные герметичные обечайки с глухими основаниями - цилиндрическую внутреннюю 13 и прямоугольную внешнюю 14. Полость между обечайками заполнена холодильным агентом, в ней установлен змеевик 15, нижний конец которого сообщен с обечайкой 13, а верхний - с атмосферой. На вытяжной трубе закреплен козырек 16. Обечайка 13 имеет конусную крышку. Для слива конденсата в обечайке 13 имеется штуцер 17. Подача и вывод холодильного агента осуществляются через штуцера 18. Вывод готового продукта осуществляется через патрубок 19. На крышке реактора 3 установлены поплавковый уровнемер 20 и смотровой люк 21.

. Установка работает следующим образом.

Соапсток через патрубок 8 подается насосом в смеситель 10, при этом серная кислота (концентрацией 92-95%) инжектируется через соосно расположенный патрубок 9. Смешение соапстока с кислотой происходит в цилиндрической части смесителя. Процесс взаимодействия соапстока и кислоты сопровождается выделением большого количества тепла. Выделяющееся тепло будет расходоваться на испарение воды, образующейся в процессе химической реак

ции кислоты с соапстоком. В результате в смесителе создается двухфазная система (пар - реагирующие компоненты) и повышается давление. Из цилиндрической части 5 смесителя смесь поступает в коническую, где происходит дальнейший рост давления и расширение потока, что способствует увеличению поверхности контакта фаз. Эти факторы увеличивают скорость взаимодей0 ствия реагирующих компонентов.

Соотношение живых сечений патрубков подачи соапстока и кислоты пропорционально соотношениям их расходов, благодаря чему обеспечивается требуемое

5 соотношение компонентов.

В связи с тем, что соапсток может иметь различные физические характеристики (плотность, вязкость и т.д.), при перекачивании насосом его поток обладает соответст0 вующим давлением. В зависимости от давления рабочей среды (соапстока) пропорционально изменяется расход увлекае;- мого потока инжектируемой ж-идкости (кислоты), в результате чего происходит морегулирование расхода кислоты в зависимости от качества соапстока.

Образующаяся в смесителе парожидко- стная смесь под давлением диспергирует через тангенциальные выходные каналы 11

0 в радиальном направлений. Наряду с радиальным течением реакционной массы в реакторе имеет место тангенциальное течение массы по концентрическим окружностям. Вследствие разности удельных весов обра5 зующихся в результате реакции жирных кислот и кислой воды под действием радиальных и тангенциальных течений происходит их разделение. Так, более тяжелая вода идет к периферии реактора и скапливается

0 в нижней части, а жирные кислоты поднимаются.

Расположение тангенциальных выходных каналов смесителя на уровне 1/2-1/3 высоты от дна реактора вызвано тем, что в

5 результате реакции образуется смесь, состоящая из жирных кислот (60-70%) и кислот воды (30-40%).

Скапливающиеся в верхней части реактора жирные кислоты непрерывно удаляют0 ся через патрубок 19, а кислая вода сливается через патрубок 7.

Возникшие в процессе реакции пары серной кислоты поступают через трубу 4 в обечайку 13, частично конденсируются на ее

5 внутренней поверхности, охлаждаемой холодильным агентом (водой с Т 10-12°С). Конденсат стекает по конической крышке обечайки 13, попадает на козырек 16, с которого капает вниз. На данном участке имеет место поверхностная конденсация.

10

Несконденсировавшиеся пары кислоты оступают в змеевик 15, где конденсируютя. Конденсат стекает вниз и сливается чеез штуцер 17.

Преимущества предлагаемой установки ля извлечения жирных кислот из соапстока ллюстрируются приведенным конкретным римером осуществления.

Пример. Технические характеристики становки:

Габариты реактора, м: Высота3

Диаметр3,4

Объем реактора,

Диаметр вытяжной трубы, м0,35 Габариты сепаратора, м: Ширина 0,7 Высота0,7 Габариты змеевикового холодильника: Проходное сечение, м2 .0,0026 Длина, м10 . Габариты смесителя, м: Общая высота1 Высота цилиндрической части 0,7 Диаметр цилиндрической части 0,3 Диаметр основания корпуса 0,7 Количество сопл

патрубков, шт.8

Диаметр патрубка

подачи соапстока0,075 35

Диаметр патрубка подачи кислоты0,024

15

20

25

30

0

5

Высота от дна реак- . тора до сопел патрубков, м1,2 Формула изобретения

1,Установка для извлечения жирных кислот из соапстока, включающая вертикаль- : ный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, укрепленные в крышке поплавковый уровнемер и сепаратор, выполненный в виде змеевикового холодильника с каплеотбойным экраном, расположенные в корпусе один над другим распылитель для подвода воды и смеситель, представляющий собой емкость с тангенци5 альными выводными патрубками, соединенные с емкостью патрубки подвода исходного сырья и реагента и укрепленные соответственно в крышке и днище патрубки отвода вторичных паров и кислой воды, о т - л и ч а ю ща.я с я- тем, что, с целью повыше- i ния производительности путем обеспечения непрерывного режима работы, она снабжена патрубком отвода жирных кислот, расположенным в верхней части корпуса, емкость смесителя имеет цилиндрокониче- скую форму и расположена таким образом, что ее цилиндрическая часть обращена к днищу и соединена с патрубком подвода исходного сырья, а коническая часть выполнена расширяющейся в направлении течения смеси, при этом патрубок подвода реагента укреплен коаксиально во входной участке цилиндрической части емкости.

2.Установка поп.1,отличающал- с я тем, что тангенциальные выводные naf- рубки расположены от днища на расстоянии 1/2-1/3 высоты корпуса.

0

5

0

Фиг. 2.

Изобретение относится кмасложировой промышленности и может быть использовано при извлечении жирных кислот и масел из соапстоков. Цель - повышение производительности путем обеспечения непрерывного режима работы. В корпусе (К) укреплены распылитель воды и смеситель (С). С имеет цилиндроконическую форму. В нижней части С имеется патрубок подвода исходного сырья, в котором коаксиально укреплен патрубок подвода реагента. В верхней части С тангенциально расположены выводные патрубки. В верхней части К имеется патрубок отвода жирных кислог. а на крышке К смонтирован сепаратор в виде змеевикового холодника. 1 з.п. ф-лы, 2 ил