ИССЛЕДОВАНИЕ УЛУЧШЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ГИДРИРОВАНИЯ МАСЕЛ И ЖИРОВ, СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МЕТОДЫ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается проблема рациональной организации процесса гидрирования растительных масел и жиров, которая возникает в связи с ростом потребности в гидрогенизированных маслах в народном хозяйстве. Исходное устройство для гидрирования масел состоит из автоклава циклического действия, в который подают масло, катализатор и водород, процесс проводят при достаточной температуре и давлении и гидрируют до заданной степени насыщения.

ABSTRACT

The article discusses the problem of rational organization of the process of hydrogenation of vegetable oils and fats, which arises in connection with the growing need for hydrogenated oils in the national economy. The initial device for hydrogenating oils consists of a cyclic autoclave into which oil, catalyst and hydrogen are supplied, the process is carried out at sufficient temperature and pressure and hydrogenated to a given degree of saturation.

Ключевые слова: Масла гидрогенизированные, растительные масла, технология, улучшение, дизайн, катализатор, технические масла.

Keywords: Oils, hydrogenated, vegetable oils, technology, improvement, design, catalyst, technical oils.

Проблема рациональной организации процесса гидрирования растительных масел и жиров, возникающая в связи с ростом потребности в гидрогенизированных маслах в народном хозяйстве, требует комплексного подхода к исследованию, совершенствованию существующих технологий и разработке новые системы.

Исходное устройство для гидрирования масел состоит из автоклава циклического действия, в который подают масло, катализатор и водород, процесс проводят при достаточной температуре и давлении и гидрируют до заданной степени насыщения. Этот процесс сохранился на многих предприятиях СНГ и нашей республики до сих пор.

В связи с большой потребностью народного хозяйства в гидрогенизированных пищевых и технических маслах и масштабным увеличением производства растительных масел в СНГ был разработан метод непрерывного гидрирования масел с высокой производительностью в батарее автоклавов. При этом производительность батареи автоклавов увеличивается в 1,5-2,0 раза и сохраняется высокое качество продукции. В дальнейшем этот метод был усовершенствован за счет применения газлифта, быстрого смешивания системы с водородом, автоматизации системы и внедрен на крупных заводах практически всех стран СНГ.

Дальнейшее развитие идеи непрерывного гидрирования масел привело к использованию аккумуляторов колонных аппаратов, работающих под давлением (1,0-2,0 МПа) в присутствии взвешенного катализатора. Этот метод был внедрен на Казанском химическом заводе и все виды технических салом выпускались с производительностью в 1,5-2,0 раза большей по сравнению с аккумуляторными автоклавами.

Смешивание в лопастном или турбинном смесителе неэффективно по сравнению со смешиванием в потоке водорода. Поэтому было рекомендовано подавать водород снизу автоклава с объемной скоростью 50 м3/ч.

При непрерывном гидрировании масел процесс рекомендуется проводить в колонных аппаратах с промежуточными барьерными тарелками. Нефть падает сверху вниз через промежуточные барьеры, затем насыщается бурлящим водородом. В этом случае водород подается снизу колонны в верх, барботируется через поток масла на тарелках и выходит из верха колонны, а затем снова используется после очистки.

Для непрерывного гидрирования масел также разработана конструкция колонного аппарата, в которой вместо тарелок используются щелевые рифленые тарелки. Масло течет сверху вниз по пластинам и выходит через отводящую трубку, а водород барботируется снизу через слой масла в отверстиях пластины и после очистки подается на повторное использование. Поток водорода должен быть таким, чтобы масло не вытекало из отверстий.

С целью повышения производительности батареи автоклавов была разработана технология гидрирования масел, при которой реакция протекает в «прямоточном» режиме во всех автоклавах, кроме последнего, и в «противоточном» в последнем автоклаве. Аналогичный процесс проводили в реакторах медленного перемешивания при высоком давлении (1,0-1,5 МПа).

Для получения гидрогената с заданными свойствами технология гидрирования хлопкового масла на никель-медном катализаторе была ускорена с помощью распылителя, установленного на верхней части автоклава, и насоса производительностью 20 т/ч, циркулирующего реакционная масса. Такое усовершенствование автоклава увеличивает производство пищевой салями на 10-15%.

Процесс гидрирования хлопкового масла ускоряется за счет промотирования никель-медно-алюминиевого катализатора германием, рением, оловом, родием и другими металлами. Для металлов-промоторов составлен ряд убывания активности и селективности.

Рассмотрены пути создания энерго- и ресурсосберегающей технологии гидрирования растительных масел и жиров с использованием мелкодисперсных катализаторов с размером частиц 100-200 мкм. В этом случае ускоряется процесс разделения суспензии саломаса-катализатора. Изучены сущность механизма процесса гидрирования масел, требования к использованию масла, водорода, катализатора, а также проблемы получения водорода и катализатора. Также приведены сведения об основном оборудовании, применяемом для непрерывного и периодического гидрирования масел за рубежом и в СНГ, а также о состоянии основных процессов в технологических схемах.

Для ускорения процесса гидрирования масел в автоклавы-ректификаторы подается в 3 раза больше водорода, чем требуется с теоретической точки зрения. Избыточный водород, выходящий из автоклава, содержит различные соединения: пары воды, нейтральное масло, высокомолекулярные и низкомолекулярные жирные кислоты, альдегиды, кетоны, оксид и диоксид углерода, метан и др. в парогазообразном состоянии и в виде механически связанных капель. Метан, азот, углекислый газ и низкомолекулярные углеводороды практически не взаимодействуют с катализатором или маслом в условиях высоких температур, то есть являются безвредными примесями в водороде. Они растворяются в водороде и обеспечивают быструю изомеризацию и гидрирование с высокой селективностью.

Одной из важнейших проблем гидрогенизирующих установок является низкое качество очистки жиров и масел для гидрогенизации. Из-за нарушения технологического порядка и несовместимости мощностей рафинировочных и гидрирующих аппаратов сырье для гидрирования содержит до 0,5% воды, до 0,3% свободных жирных кислот, значительное количество мыльных соединений, соединений фосфора, будут присутствовать сера (при переработке рапсового масла), пигменты хлорофилловой группы, производные госсипола.

Эксперименты показывают, что дополнительная промывка, тщательная сушка и даже отбеливание рафинированного масла очень небольшим количеством адсорбента повышают гидрируемость масла на 20-40%. Однако многие предприятия не используют эти возможности по ряду причин, в том числе из-за отсутствия адсорбентов достаточной эффективности.

Список литературы:

1. Тютюнников Б.Н. Химия жиров. - М.:Химия, 1992. -540с.
2. Тютюнников Б.Н., Науменко П.В. Технология переработки жиров. - М.: Пищепромиздат, 1963.-625с.
3. Шокир И. Методы оптимизации процесса сушки фруктов //Универсум: технические науки. - 2022. - Нет. 6-7 (99). – Страницы 62-63.
4. Нурмухамедов А., Джанкоразов А. Методы совершенствования процесса жарки при производстве соевого масла // Журнал Евразийских академических исследований. – 2023. – Т. 3. – Нет. 4 Часть 4. – Страницы 41-48.