СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА РЕКУПЕРАЦИИ РАСТВОРИТЕЛЯ

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена проблеме совершенствования процесса рекуперации паров растворителя в маслоэкстракционном производстве. С целью оптимизации процесса, сокращения потерь растворителя, расхода теплоносителя в виде острого и глухого пара предложено использовать в абсорбционных установках экстракционное хлопковое масло вместо минеральных масел.

ABSTRACT

The article is devoted to the problem of improving the process of solvent vapor recovery in oil extraction production. In order to optimize the process, reduce solvent losses, and coolant consumption in the form of live and dead steam, it is proposed to use extraction cotton oil instead of mineral oils in absorption units.

Ключевые слова: растворитель, регенерация, рекуперация, растительное масло, минеральное масло, абсорбция, абсорбент, дистилляция.

Key words: solvent, regeneration, recovery, vegetable oil, mineral oil, absorption, absorbent, distillation.

Введение

Производство растительных масел является одной из ведущих отраслей пищевой промышленности республики. Получаемые пищевые растительные масла используются как в неизмененном виде непосредственно для питания человека, таки в пререработанном виде при производстве маргаринов, кулинарных жиров, майонеза и т.д. Технические масла служат сырьем для производства мыла, моющих средств, в производстве косметических и других продуктов.

Наиболее древним способом получения масла является прессовый. За долгие годы этот способ кардинально не изменился. Дальнейшее развитие прессового способа связано с совершенствованием технологического оборудования, что способствовало совершенствованию технологических режимов извлечения масла.

Для максимального извлечения масла из семян применяется экстракционный способ, в котором вместо механического воздействия на сырье используются органические растворители, хорошо растворяющие масло. Данный способ является наиболее эффективным, т.к. позволяет почти полностью извлекать масло из семян. Масличность шрота, образующегося в результате экстракции составляет около 1%. Экстракционный способ применяется также для извлечения масла из низкомасличного сырья (метод прямой экстракции). Эфирные масла также получают методом экстракции ароматических растений органическими растворителями [1]. Для экстракции растительных масел на масложировых предприятиях используются различные органические растворители, которые классифицируют по физическим и химическим свойствам (величина их полярности, показатель вязкости, температура кипения) [2]. Экстракционные растворители должны хорошо и быстро растворять триглицериды, не вступая в химические реакции с другими веществами в составе масел, быть безвредными для здоровья окружающих, полностью удаляться из масла и шрота, не придавая им постороннего запаха и вкуса, быть пожаро- и взрывобезопасными, доступными и дешевыми  и т.п. Такого идеального растворителя до сих пор не существует. Используемые растворители удовлетворяют только некоторым перечисленным требованиям. Промышленные растворители представляют собой технически чистые или специальные смеси, к примеру бензин и газоконденсат. Перспективными считаются смеси пропан-бутан, которые при нормальных условиях газообразны.

На маслоэкстракционных предприятиях нашей республики основными растворителями не смотря на легкую воспламеняемость, взрывоопасность и токсичность, являются экстракционные бензины, имеющие хорошую растворяющую способность по отношению к маслу. Характерной особенностью этого растворителя является неоднородность их химического состава, который меняется при их многократном использовании.

Одним из факторов, влияющих на скорость процесса экстракции, является количество растворителя. Чем больше растворителя подается в единицу времени, тем больше разность концентраций, тем выше скорость его движения, тем лучше идет процесс экстракции [3].

Вместе с этим, мисцелла и шрот, выходящие из экстрактора, содержат большое количество растворителя. Концентрация мисцеллы в зависимости от вида экстрактора составляет 20-35%, шрот может содержать до 40% растворителя. Для отделения растворителя мисцелла подвергается многоступенчатой дистилляции в дистилляционных установках, шрот перерабатывается в чанных испарителях. Основное количество отделенного растворителя возвращается в производство после конденсации их паров, т.е. регенерации. Задачей регенерации является сохранение и возврат растворителя, удаляемого из мисцеллы и шрота отгонкой, для многократного использования. Однако полной регенерации оборотного растворителя не достигается [4].

Таким образом, растворитель, применяемый для извлечения масла, возвращается в производство путем выпаривания шрота и мисцеллы с последующей конденсацией его высококонцентрированных паров в смеси с парами воды и воздуха. При высокой концентрации паров растворителя применяется конденсация охлаждением. При этом значительная часть паров переходит в жидкое состояние.

Намного сложнее протекает регенерация паров растворителя из газо-воздушных смесей. Обычно содержание паров растворителя в них невелико, для их конденсации применяется глубокое охлаждение рассолом. Для окончательной обработки газо-воздушных смесей применяется конденсация на твердых адсорбентах и на жидких абсорбенах. Применение того или иного способа обуславливается техническими и экономическими соображениями. 

Результаты

Сущность процесса абсорбционной очистки паровоздушной смеси заключается в растворении паров растворителя в жидких минеральных углеводородных продуктах, которые выступают в качестве абсорбентов. Применяемые абсорбенты не должны вступать в химическое взаимодействие с растворителем, иметь высокую поглотительную способность, легко отделятся от растворителя при десорбции. В настоящее время на маслоэкстракционных предприятиях в масляно-абсорбционных установках в качестве абсорбента применяются минеральные масла, полученные из нефтепродуктов. Основными аппаратами установки являются абсорбер, в котором паровоздушная смесь очищается от растворителя, и десорбер, в котором жидкий сорбент регенерируется.

Работа масляно-абсорбционных установок осуществляется следующим образом (рис.1). Паровоздушную смесь пропускают через слой насадок, которые орошаются абсорбентом. Насадки необходимы для обеспечения максимального контакта паровоздушной смеси с жидким абсорбентом. Жидкий поглотитель двигается в противотоке и образует на насадке тонкую пленку, что увеличивает площадь контакта (количество поглощенного растворителя пропорционально площади соприкосновения фаз). Очищенный от растворителя воздух выбрасывается в атмосферу. Далее  насыщенный абсорбент направляется в десорбер для отделения растворителя. Десорбер имеет такое же устройство, что и абсорбер. Масло нагревается острым паром, который вмете с растворителем направляется на конденсацию. Регенерированный абсорбент собирается в емкость для повторного использования. Таким образом, минеральное масло сначала насыщается растворителем, затем направляется на его отделение путем прогрева острым и глухим паром.

В данной установке минеральное масло (абсорбент) пропускается через абсорбер, затем регенерируется в десорбере. Абсорбер и десорбер имеют одинаковое устройство, десорбер дополнительно снабжен паровой рубашкой и барботером острого пара. Растворитель в десорбере отгоняется при температуре 120⁰С, в регенерированном масле, которое снова возвращается в цикл, остается около 0,5% растворителя. Таким образом абсорбент –минеральное масло, получемое из нефтепродуктов, в абсорбере поглощает пары бензина (5% растворителя к массе абсорбента), а затем десорбере растворитель отгоняется острым паром при температуре 120⁰С. Полной отгонки не достигается, в регенерированном масле, которое возвращается в цикл, остается около 0,5% растворителя [1].

Рисунок 1. Схема рекуперационной масло-абсорбционной установки:

1- конденсатор, 2-абсорбер, 3- сепаратор, 4- теплообменник, 5- десорбер, 6- охладитель, 7- резервуар

С целью оптимизации данного процесса в качестве абсорбента было использовано экстракционное хлопковое масло. Масло подавалось в абсорбер, куда противотоком поступала паровоздушная смесь, содержащаю пары растворителя. Количество поглощенного растворителя составило около 7,6% от веса масла.

Хлопковое масло, насыщенное растворителем, направлялось в дистилляционную установку, в которой осуществляется дистилляция мисцеллы, выходящей из экстрактора.

Дистилляционные установки работают по трех- либо четырехступеньчатой схеме. На первую ступень подается мисцелла с концентрацией 20-30%. Поэтому масло из адсорбера направлялось на вторую ступень дистиллятора.

Благодаря большой поверхности испарения и обработке острым перегретым паром в дистилляционных установках происходит интенсивная отгонка растворителя. Полученное экстракционное масло содержит около 0,01% растворителя.

Заключение

Основными источниками потерь растворителя на маслоэкстракционных заводах являются утечки с воздухом через различные неплотности аппаратуры, вытяжной вентиляции, с водой, отходящей в канализацию,  со шротом и т.д. Около 10% всех безвозвратных потерь составляют потери в рекуперационных установках [5]. С целью сокращения таких потерь, а также оптимизации всего процесса абсорбционной рекуперации предложено использовать в качестве жидкого абсорбента экстракционное хлопковое масло. Такая схема позволит сократить сам технологический цикл, т.к. насыщенное растворителем масло подается с мисцеллой на дистилляцию. Отпадает необходимость использования десорбера и, соответственно, сократятся тепловые расходы (острого пара).

Список литературы:

1. Технология производства растительных масел./ В.M.Копейковский, С.И.Данильчук, Г.И.Гарбузова и др. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.- 416с.
2. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. Учебное пособие. Под. ред. А.Г. Сергеева Л., ВНИИЖ: том 1, кн. 2, 1974. - 592с.
3. Георгиеш Е.В. Интенсификация процесса тепломассопереноса при экстрагировании биологически активных веществ из растительных материалов в условиях действия микроволнового поля: дис. канд. техн. наук./ Краснодар.2016.-185 с.
4. Сайфуллаев А., Суванова Ф.У. Повышение эффективности использования растворителя  на маслоэкстракционных  предприятиях . Science and innovation. Volume 1 Issue 8 16.12.2022. -С.1153-1157.
5. Суванова Ф.У. Саидов А. Cовершенствование технологии регенерации растворителя в маслоэкстракционном производстве. International bulletin of Ingineering and Texnology. Volume 3(5), 2023. –С.13–16.