Установка для извлечения жирных кислот из соапстока

 

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, кожухотрубный холодильник и эжектор с верхней частью. Кроме того верхняя часть сообщена с выходом змеевикового холодильника , Т з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 11 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4811370/13 (22) 06.04.90 (46) 15.04.92. Бюл, ¹ 14 . (71) Казанский химико-технологический институт им. С.М.Кирова (72) Р.Г.Сафин, И.P.Xàáèáóëëèí, Л.Г.Голубев, Ф.С,Зиятдинова, С.Н,Шепель и А.M,Ðàxìàòóëëèí (53) 665.1.002.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1661197; кл. С 11 В 13/02, 1989. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ИЗ СОАПСТОКА (57) Изобретение относится к оборудованию для масложировой промышленности и моИзобретение относится к технике извлечения жиров, жирных кислот или жирных масел иэ соапстока и предназначено преимущественно для извлечения жирных кислот иэ 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 извлечения жирных кислот из соапстока в непрерывном потоке системы Альфа Лаваль, состоящая из системы подачи соапстока, системы подачи кислоты, смесителя эжекционного типа, реактора, разделяющего сепаратора, прйемника для жирных кислот и нейтрального,. Ж, 1726501 А1 жет 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 иэ вертикальной трубы m, нижняя часть которой имеет фильтр-барботер и соединена через рециркуляционный насос, кожухотрубный холодильник и эжектор с верхней частью. Кроме того верхняя часть сообщена с выходом змеевикового холодильника, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл. 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 иэ-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 про!

1 ! Ъ

1 С )

iO Ql

Io

1 д

> !

1726501 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 паром, 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 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 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 расход адсорбирующей жидкости, в результате чего концентрация улавливаемого вещества в сточной воде невелика. Зто 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

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

5 Известна установка для извлечения жирных кислот из соапстока, выбранная в качестве прототипа, . включающая вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем и укрепленными в

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

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

Недостатками данной установки явля20 ются большой расход охлаждающего агента . для обеспечения эффективной работы сепаратора и трудность полного улавливания вредных выбросов в окружающую среду.

Указанные недостатки обусловлены

25 следующими причинами. Змеевиковые теплообменники имеют низкую эффектив ность, вызванную малой площадью контакта фаз, осуществляемого через стенку. Некоторое увеличение интенсивности

30 взаимодействия фаз достигается при повышении перепада температуры за счетувеличения расхода охлаждающего агента, Наличие инертного газа в системе также ухудшает условия конденсации паров. Зти

35 недостатки затрудняют полный улов вредных выбросов, что приводит к загрязнению окружающей среды и перерасходу кислоты.

Цель изобретения — сокращение энергозатрат при ликвидации вредных выбросов

40 в окружающую среду.

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

45 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 каплеот50 бойным экраном, патрубки подвода исходного сырья, реагента, хладоагента, воды и отвода готового продукта, конденсата, вторичных паров и хладоагента, снабжена конденсатором вторичных паров; емкостью для

55 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

1726г01

10

25

35

55 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 фильтра-барботера. Кроме того, фильтрующие элементы выходного фильтра тонкой очистки выполнены из полипропилена, а фильтрующие элементы фильтра-барботера — из фторопласта.

На чертеже представлена общая схема установки.

Установка для извлечения жирных кислот 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 располатаются 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 манометр 15. Сепаратор установлен на патрубке 4 отвода вторичных паров, снабженном каплеотбойным экраном 16, и представляет собой змеевиковый холодильник 17, размещенный в герметичной емкости 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 емкости 18, расположенной соосно с патрубком

4 отвода вторичных паров и снабженной патрубком 20 слива конденсата. Верхний выходной конец змеевикового холодильника 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 монометру 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, охпаждаемой 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 е змеевиковый холодильник 17 сепаратора. Образовавшийся конденсат сливается через штуцер 20. Из сепаратора несконденсировавшиеся пары откачиваются эжектором 22. Рабочей жидкостью в зжекторе 22 служит охлажденный в холодильнике 28 конденсат, который закачивается насосом

1726501

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 конденса.та, заполняющего фторопластовый фильтр

24, полностью улавливаются, а инертный гаэ, 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. Зжектор 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-барботере 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 охлаждаю. щий 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 в 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 общекомбинатовскую жироловушку. Для удаления следов минеральной кислоты жирную массу промывают горячей водой. Промытые жирные кислоты сливают в приемные резервуаPbi.

0,25

0,0026

Преимущества предлагаемой ус ановки для извлечения жирных кислот иэ соапстока иллюстрируются приведенным ниже конк- ретным примером осуществления.

5 Пример. Технические характеристики установки:

Объем корпуса реактора, м 27

Объем смесите10 ля,м

Количество сопл-патрубков, шт. .8

Диаметр вытяжной трубы, м 0,35

15 Габариты сепаратора, м: ширина 0,7 высота 0.7

Габариты змеевикового холодильника: проходное сече20 ние, м длина, м

Длина эжекционной трубы, м 5

Диаметр сопла25 эжектора, м 0.019

Габариты конденсатосборника,м: диаметр 0,7 высота 0,8

Длина холодильника, м 4

30 Габариты рукавного фильтра, м: диаметр 0,6 высота 1

Количество рукавов, шт 7

Насос центробежный, консольный типа К.

35 Технические параметры процесса извлечения жирных кислот из соапстока.

Длительность операции,.мин: разложения соапстока серной кислотой 60

40 отстоя 60 промывки 60 слива жирных кислот 60

Для демонстрации технической эффективности предлагаемой установки анало45 гичные испытания были проведены на установке-прототипе, выбранной в качестве базового объекта.

Результаты проведенных испытаний сведены в таблицу.

50 Из приведенной таблицы видно, что применение предлагаемой установки позволяет по сравнению с прототипом полностью ликвидировать вредные выбросы паров серной кислоты; полностью утилизи55 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.

1726501

10 о

Результаты испытаний установки для извлечения жирных кислот из соапстока

Температура, С

Избыточное да еле" ние, атм

Расход ox"" лажда куцей воды,мз/ч

Степень очи. Опера ции техноло» гическог процесса

Длительность операций, мин стки воздужного выброса от паров, ф конденсата охлаждаю1цей воды на входе в реакторе в смесителе

ИзобПрототип ретение

Про- 1Изобтотип рете ние

10 - 15 80 - В5 50 - 60

0,5

90 — 95 100

Выброс отсутствует

60 о,i

Загрузка

Отстой

Промывка

Слив

Формула из обре те ни я

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 каплеотбойным экраном, патрубки подвода исходного сырья, реагента, хладоагента, воды и отвода готового продукта, конденсата, вторичных паров и хладоагента, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью сокращения энергозатрат при ликвидации вредных выGpocos 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 соедине5 на с выходом змеевикового холодильника и имеет эжектор кожухотрубного холодильника и рециркуляционного насоса, причем нагнетательный патрубок эжектора соединен с нижней частью фильтра барботера через

10 трубчатый холодильник и рециркуляционный насос, а выходной фильтр тонкой очистки соединен с верхней частью фильтра-барботера, 2. Установка по и 1 о т л и ч à ю щ а я15 с я тем, что фильтрующие элементы выходного фильтра тонкой очистки выполнены из полипропилена, а фильтрующие элементы фильтра-барботера — из фторопласта, 1726501

Составитель С.Полищук

Редактор А.Маковская Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Заказ 1248 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж -35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 е