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1、混合油负压蒸发工艺探讨 加入时间: 2008-12-2已查看: 840打印北京中天金谷粮油工程技术有限公司本文已于行业权威杂志发表，未经许可不得转载。摘要：浸出毛油的品质随着加热温度的升高和时间的延长显著降低，混合油负压蒸发工艺是使一蒸、二蒸、汽提在负压状态下操作，同时，利用蒸脱机的二次蒸汽作为一蒸的热量来源。一方面在负压状态下可以减少油脂与空气中氧分子的接触，避免氧化。另一方面可以降低混合油中溶剂的沸点，来达到降低蒸发温度的目的。可以节约能源、节省钢材、提高毛油质量。在负压蒸发工艺设计中要注意合理配备冷凝面积，降低冷却循环水的温度，防止蒸脱机气相产生正压，控制蒸脱机二次蒸汽量，合理操作第二蒸
2、发器，使用湿式粕末捕集器，加大第一蒸发器面积，列管适当加长加大，并选用不锈钢材质，选择蒸汽喷射泵，合理选择真空度，搞好余热利用和尾气回收。关键词：负压蒸发；节约能源；加热温度；冷凝面积；冷却水；真空度1 概述随着浸出技术的发展，混合油负压蒸发工艺以其节约能源、节省钢材、毛油质量好、生产安全的优点在油脂加工行业日益得到广泛的应用。经过多年的摸索，目前，国内的负压蒸发工艺已经成熟，但就笔者了解的情况来看，仍有许多厂家在设计和使用上存在缺陷，导致负压蒸发工艺的优势体现不明显，现就笔者所在的北京中天金谷粮油工程技术有限公司多年来从事浸出车间设计和建设实践中总结的经验与业界同行进行探讨。2 加热温度和时
3、间对油品质量的影响油脂中不饱和脂肪酸较多，在储藏、加工和使用过程中，受温度、水分、氧、光照、辐射、金属离子等因素的影响容易氧化酸败，影响品质，甚至产生脂质过氧化物、醛、铜、酸等有害物质，危害人们身体健康。试验证明，油脂的酸值、过氧化值、丙二醛和羰基值随着加热温度升高和加热时间延长而显著增加，特别是在高温和长时间加热的情况下，酸值、丙二醛、羰基值的升高十分明显。油脂的质量取决于油料的质量，以及预处理的工艺流程和操作条件。但浸出车间内的浸出毛油的质量，则基本上取决于混合油蒸发、汽提的条件。在混合油蒸发、汽提的过程中，由于水分的存在和温度的作用，油脂的酸值稍有升高，在温度高于130的情况下酸值增加的
4、情况尤为明显。另外，当温度升高后，将引起磷脂的氧化或部分分解，同时还发生还原糖与磷脂在油介质中的化学相互作用，以及形成黑磷脂，混合油的颜色随之加深，蒸发、汽提的温度越高、时间越长，则聚积的黑蛋白素化合物就越多，浸出油的色泽加深更明显。同时随着色泽的增加，显著的降低了浸出油的精炼率。因此，控制加热时间尤其是高温下加热时间对防止油脂的酸败变质，保证油脂及制品品质，提高精炼得率有重要意义。3 混合油负压蒸发的原理混合油负压蒸发的原理是利用真空泵对蒸发系统产生负压，使一蒸、二蒸、汽提在负压状态下操作，同时，利用蒸脱机的二次蒸汽作为一蒸的热量来源。混合油的蒸发和汽提是一个高温过程，在生产中为了减少它对油
5、品质量的影响，在蒸发过程中改常压操作为负压操作，一方面在负压状态下可以减少油脂与空气中氧分子的接触，避免氧化。其二是降低混合油中溶剂的沸点，来达到降低蒸发温度的目的。在负压蒸发工艺中，第一蒸发器采用负压蒸发，其蒸发温度降低，常压下第一蒸发器的蒸发温度为80，其蒸发后的混合油浓度为70%，如果第一蒸发器采用负压蒸发，其真空度为40Kpa，混合油浓度达到70%时，其中的溶剂蒸发温度为53，这样可以利用蒸脱机的二次蒸汽（温度在80-85）作为加热热源，其温度差为27，实际生产中，在设定的负压下利用二次蒸汽加热蒸发，完全能够满足生产需要。第二蒸发器的真空度在60Kpa，其蒸发温度在95时，混合油浓度可
6、达到90-95%。汽提塔真空度在70Kpa，出口油温在105以内时，毛油的含溶量可控制在200mg/kg。混合油负压蒸发工艺与常压蒸发工艺的参数比较见表1。表1 混合油负压蒸发工艺与常压蒸发工艺的参数比较项目第一蒸发器第二蒸发器汽提塔常压蒸发负压蒸发常压蒸发负压蒸发常压蒸发负压蒸发真空度（Kpa）100401006010070混合油浓度（%）70709090-9599.899.8混合油温度（）805311095-100125100-1054 混合油负压蒸发的优点（1）节约能源。由于采用蒸脱机的二次蒸汽作为热源加热进入一蒸的混合油，二次蒸汽的余热利用节省了加热所需的热量，也节约了冷却用水。采用的
7、节能器也同样达到了节省能源的目的。整个生产线的蒸汽用量减少，循环水减少。实施负压蒸发后，油品质量好，水化脱胶容易，也减少了脱色白土用量。采用负压操作，车间的溶剂消耗也有所下降。（2）提高浸出毛油质量。应用了负压蒸发和汽提工艺后，操作温度比常压操作要低，因而毛油中过氧化值比较小，油脂的色泽浅，毛油中的残溶一般在0.02%以下，浸出毛油的质量得到了改善。（3）减少冷凝面积。应用负压蒸发系统后，二次蒸汽余热得到了充分利用，冷凝系统的负担得以减轻，因此负压蒸发的冷凝面积配备比常压蒸发可减少40%左右。（4）车间安全性能得到提高。应用负压蒸发工艺后，整个系统在微负压环境下操作，溶剂的跑、冒现象得以减少，
8、浸出车间的操作安全性能得到提高。（5）系统运行稳定性增强。设置了自控控制系统，系统的关键参数均通过自控仪表控制，减轻了工人的劳动强度，增强了系统运行的稳定性。（6）延长设备使用寿命。用常压蒸发油品质量差，蛋白黏液物多，时间长后蒸发器管壁易结垢，影响使用效果，缩短了设备使用寿命。5 负压蒸发系统工艺设计5.1 混合油负压蒸发系统工艺流程见图1。图1 5.2 工艺说明从浸出器出来浓度为25%左右的混合油，经过滤后进入盐析罐，进一步沉淀机械杂质。混合油经与汽提毛油换热预热后，经混合油泵进入第一蒸发器，一蒸的喂料流量由液位自控装置控制，蒸发（蒸发温度为53）大部分溶剂（约70%）。然后被混合油泵抽出打
9、入第二蒸发器，继续蒸发混合油中的溶剂，得到95%以上浓度的混合油，为了保证毛油的质量和引爆试验合格，混合油进入汽提塔前由汽提加热器加热，其出口温度由温度控制器控制，提高温度后进入汽提塔顶部喷洒自由降落，饱和蒸汽部分分水后从汽提塔底部喷入，将溶剂蒸发至200mg/kg以下，温度为100105，毛油由抽出泵泵出，经换热、冷却流到毛油箱。蒸脱机溶剂汽体（习惯称二次蒸汽）温度约80，经粕末捕集后一部分进入一蒸壳程作为热源加热混合油，冷凝下来的冷凝液被泵送往分水器。未被冷凝的二次蒸汽由一蒸下部的混合汽出口进入节能器进行直接喷淋冷凝，被冷凝的二次蒸汽冷凝液与升温后的喷淋冷凝液再送入分水器分水。自由气再进入
10、蒸脱冷凝器。粕末捕集后的二次蒸汽的另一富余部分通过节流阀直接进入蒸脱冷凝器。一蒸、二蒸管程的溶剂汽体跟混合油混合物在各自的闪发箱内进行汽液分离，溶剂汽体合并后由蒸发冷凝器冷凝，自由气再被真空泵拉真空，乏汽进入蒸煮罐；汽提塔的溶剂汽体进入汽提冷凝器冷凝，自由气被真空泵拉真空，乏汽并入二次蒸汽作一蒸的热源，二蒸和汽提塔的热源为饱和蒸汽。浸出的溶剂气体由浸出冷凝器回收。第一蒸发器的真空度为40Kpa，第二长管蒸发器的真空度为60Kpa，它们的真空由一台真空泵产生。汽提塔的真空度为70Kpa，真空由另一台真空泵产生。蒸脱冷凝器、浸出冷凝器、解析冷凝器、集液罐、分水箱、溶剂周转罐等的自由气进入平衡罐，再
11、进入最后冷凝器，尾气经回收溶剂后引风机拉出放空。一蒸和二蒸冷凝器的冷凝液集中到集液罐，再进入节能器换热，液体进入分水箱分水后，溶剂到周转库再泵入浸出器，从而进入下一个循环；分出来的水经蒸煮罐蒸煮，温度为9095，同时洗涤二次蒸汽，溶剂汽体再进入节能器，废水排放。负压蒸发的关键是稳定操作，才能达到其节能、毛油质量好的目的，而稳定操作的关键在于供料的稳定和真空的稳定。供料的稳定包括湿粕的供应、二次蒸汽的供应、混合油的供应和蒸汽的供应。他们之间是相互关联，相互制约的。湿粕和蒸汽直接关系到二次蒸汽单位时间内的数量和温度，进而又制约混合油的供应，所以需用湿粕双绞龙控制湿粕的供应，一蒸喂料泵和流量自控装置
12、（液位自控装置）控制混合油的供应，进而控制后续工序的稳定供料和稳定操作。汽提加热器的蒸汽用量自控（温控装置）是为了提高和稳定毛油的质量。真空的稳定若通过人工手动调节蒸汽喷入量，过大则真空度提高，一蒸混合油未蒸发完全就被吸上去，而且影响二蒸喂料泵的可靠运行，甚至无法操作，同时蒸汽浪费，加大冷凝器负担；过小真空达不到要求，二次蒸汽无法利用，负压蒸发无法实现。若真空的控制通过自控（压力控制装置）来完成，负压蒸发工艺才能真正发挥其节能的优势。工艺的稳定性和可靠性才有保障，使真空系统和整个系统相协调。6 技术关键6.1 合理配备冷凝面积应用负压蒸发系统后，二次蒸汽余热得到了充分利用，冷凝系统的负担得以减
13、轻，因此负压蒸发的冷凝面积配备比常压蒸发少，一般可按1：4配备。二次蒸汽作为热源的特点是量大，但是温度和传热系数比新鲜蒸汽要低，因此在配备一蒸冷凝器时，换热面积要比常压蒸发大。6.2 降低冷却循环水的温度在混合油负压蒸发工艺中，如果冷却水的进口温度高，则蒸汽喷射泵的背压就会升高，为达到同样的真空度而喷入的水蒸汽就会增加。另外从蒸脱机出来的混合蒸汽温度在80-85，经湿式捕集器捕粕后进1#蒸发器，作为热源来加热混合油，混合油浓度在25%-27%，这时混合油溶剂蒸发温度在40Kpa下为53，则有换热温度差27-32，为了维系这个温度差，要求通入第一长管蒸发器冷凝器冷却水温31，若冷却水的温度上升，
14、则混合油的共沸点上升，温度差减小，蒸发效率下降。6.3 防止蒸脱机气相产生正压在正常生产情况下，蒸脱机气相应处于微负压工作状态，否则溶剂蒸气易从人孔、法兰、视镜等密封处散出，另外，负压过大还会产生“倒汽”现象，混合蒸汽易从湿粕刮板返到浸出器内产生正压。因此，在设计负压蒸发系统时，应加大蒸脱冷凝器和第一蒸发器的面积，降低冷却水进口温度。6.4 蒸脱机二次蒸汽量要适当混合油负压蒸发系统设计的重要依据是蒸脱机二次蒸汽的热量，加工大豆坯片和菜籽预榨饼二次蒸汽的热量只有一半左右被一蒸所利用，而多余的热量如果不采取措施，大量的热量无法及时冷却，就会造成蒸脱机气相正压倒汽或废水蒸煮罐翻罐，不仅增加溶耗，而且
15、影响浸出车间的正常生产。因此，需在蒸脱机和第一蒸发器之间的管道上设一个节流阀，通过节流阀控制多余的热量直接引入蒸脱冷凝器。6.5 合理操作第二蒸发器为了保证油品的色泽和质量，在工艺条件满足需要的前提下，应尽可能降低二蒸混合油出口温度及相应的蒸气压力。同时防止二蒸出口油温由于蒸汽压力的不稳定而出现忽高忽低现象。6.6 使用湿式粕末捕集器 为了防止过多的粕末进入第一蒸发器壳层，造成堵塞，降低其传热系数，蒸脱机出来的二次蒸汽应使用湿式捕集器捕集粕末。6.7 第一蒸发器设计要点负压蒸发工艺中，第一蒸发器的热源是蒸脱机的二次蒸汽，传热系数比常压蒸发工艺要小，因此，第一蒸发器的面积比常压蒸发要大。混合油沿管壁上升的速度要比常压蒸发快，列管长度要适当加长，管径加大。由于通入一蒸壳层的二次蒸汽成分复杂，有水、溶剂和少量的粕末等，具有很强的腐蚀性，因此列管的材质需选用不锈钢。另外，考虑到二次蒸汽汽量大，为避免汽提走短路而影响蒸发效果，应设置两个进汽口，同时加大列管间距，管间设置折流板。6.8 真空泵及真空度的选择和余热利用国内常用的真空泵有水环式机械真空泵和蒸汽喷射泵两种，水环式真空泵具有结构简单，抽速快，进气均匀的特点，但其真空度低，并且从各厂使用的情况来看，水环式机械真空泵容易出现机械故障。蒸汽喷射真空泵具有体积小、维修方便、使用寿
