板式精餾塔在油脂浸出車間的應(yīng)用

張利軍，張瑞洋，吳之強(qiáng)，何遠(yuǎn)平，王愛輝

(1.無錫中糧工程科技有限公司，江蘇 無錫 214035； 2.中儲(chǔ)糧鎮(zhèn)江糧油有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212006； 3.青島和合匯途工程技術(shù)有限公司，山東 青島 266000)

浸出法制油作為一種高效制油方法在油脂行業(yè)廣泛應(yīng)用。在浸出制油過程中，溶劑浸出料坯或預(yù)榨餅后,得到濃度為20%～35%的混合油，經(jīng)過蒸發(fā)工藝后混合油濃度為98%左右，再利用汽提工藝將混合油中的殘留溶劑去除獲得毛油，實(shí)現(xiàn)油脂與溶劑的分離?；旌嫌推岬闹饕O(shè)備是汽提塔，汽提塔工作效果的好壞，直接影響浸出毛油的質(zhì)量、浸出車間消耗以及后續(xù)精煉工藝的進(jìn)行[1-2]。

現(xiàn)有的混合油汽提設(shè)備主要是降膜汽提塔，按結(jié)構(gòu)形式分為層碟式汽提塔、層式汽提塔、管式汽提塔和填料式汽提塔等，這些設(shè)備廣泛應(yīng)用于浸出車間混合油的汽提，但在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)多數(shù)汽提塔存在一定的弊端，如：多采用外夾套加熱形式，設(shè)備預(yù)熱較為緩慢，蒸汽損耗較大，利用效率較低；汽提塔內(nèi)部的塔盤或填料經(jīng)長時(shí)間使用后容易結(jié)垢，清洗困難；生產(chǎn)穩(wěn)定性差，不易控制[3]。雖然工程技術(shù)人員通過更改層板的結(jié)構(gòu)或者在層板加設(shè)夾層的方式對降膜汽提塔進(jìn)行改造或者改型設(shè)計(jì)，但其整體效能始終無法大幅度的改變。板式精餾塔是石油化工行業(yè)進(jìn)行精餾的一種塔式汽液接觸分離裝置，是汽提分餾工藝的核心設(shè)備，其結(jié)構(gòu)形式簡單、分餾效果好。板式精餾塔用于混合油汽提工藝，較大地提高了汽提的效率，降低了能耗，改善了毛油的質(zhì)量。茲對板式精餾塔在油脂浸出車間的應(yīng)用進(jìn)行介紹，供同行參考。

1 精餾工藝與汽提工藝工作原理

精餾工藝是利用混合物中各組分揮發(fā)度不同而將各組分加以分離的一種分離過程。精餾通常在精餾塔中進(jìn)行，氣液兩相通過逆流接觸，進(jìn)行相際傳熱傳質(zhì)。液相中易揮發(fā)組分進(jìn)入氣相，氣相中難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相，于是在塔頂可得到幾乎純的易揮發(fā)組分，塔底可得到幾乎純的難揮發(fā)組分。料液從塔的中部加入，進(jìn)料口以上的塔段，把上升蒸汽中易揮發(fā)組分進(jìn)一步增濃，稱為精餾段；進(jìn)料口以下的塔段，從下降液體中提取易揮發(fā)組分，稱為提餾段?；旌嫌途s分離工藝中，當(dāng)蒸汽與混合油逆向接觸時(shí)混合油中的溶劑汽化分離后隨蒸汽一起從塔頂被帶出精餾塔[4]。汽提工藝根據(jù)相平衡原理，一定溫度下的液體混合物中，每一組分都有一個(gè)平衡分壓，當(dāng)與液相接觸的氣相中該組分的平衡分壓趨于零時(shí)，氣相平衡分壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液相平衡分壓，則組分將由液相轉(zhuǎn)入氣相，即為汽提原理。汽提工藝將蒸汽作為載氣通入混合油中，使載氣與混合油充分接觸，使混合油中的溶解性溶劑作為揮發(fā)性物質(zhì)向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除混合油中殘余溶劑的目的。

2 板式精餾塔與層碟式汽提塔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

板式精餾塔是一種應(yīng)用極為廣泛的氣液傳質(zhì)精餾設(shè)備，它通常由一個(gè)呈圓柱形的殼體及其中按一定間距水平設(shè)置的若干塔板所組成。塔內(nèi)混合油依靠重力作用，由上層塔板的降液管流到下層塔板的受液盤，然后橫向流過塔板，從另一側(cè)的降液管流至下一層塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的混合油層。蒸汽則在壓力差的推動(dòng)下，自下而上穿過各層塔板的氣體通道，分散成小股氣流，鼓泡通過各層塔板的混合油層(見圖1)。在塔板上，氣液兩相密切接觸，進(jìn)行熱量和質(zhì)量的交換。在板式塔中，氣液兩相逐級接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化，在正常操作下，液相為連續(xù)相，氣相為分散相。塔板是帶有溢流堰或降液管的孔板，與下端的塔板組成密封區(qū)，引導(dǎo)蒸汽通過塔板間的孔?？椎臄?shù)量和直徑需要設(shè)定，以保證通過孔的是蒸汽而非冷凝水。

圖1 精餾塔塔板(a)與汽提塔碟盤(b)

層碟式汽提塔由頂蓋、塔體和底部構(gòu)成。混合油從進(jìn)口管進(jìn)入后，首先收集到溢流盤內(nèi)，然后再通過溢流盤溢流到錐形分配碟上，由環(huán)形分配碟收集后進(jìn)入下一碟盤組的溢流盤內(nèi)(見圖1)。在該工藝過程中必須保證從溢流盤流出的濃混合油在錐形碟面上形成很薄的液膜向下流動(dòng),由環(huán)形盤承接后流至第二組碟盤的溢流盤,再溢流分布成薄膜狀向下流動(dòng),混合油就這樣自上而下淋成液幕,同時(shí)直接蒸汽與溶劑組成的混合氣體自下而上穿行,與層層液幕逆向接觸,從而將混合油中的溶劑分離出來。

3 板式精餾塔應(yīng)用實(shí)踐

以5 000 t/d大豆浸出制油生產(chǎn)線混合油汽提工藝為例，板式精餾塔應(yīng)用情況如下。

3.1 汽提工藝技術(shù)參數(shù)(見表1)

表1 5 000 t/d浸出制油生產(chǎn)線汽提工藝技術(shù)參數(shù)

3.2 板式精餾塔技術(shù)參數(shù)

5 000 t/d大豆浸出制油生產(chǎn)線板式精餾塔設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)見表2。塔內(nèi)物系符合摩爾系流假定，精餾塔塔板數(shù)采用逐層計(jì)算法。采用理論數(shù)據(jù)確定塔內(nèi)壓力、使用溫度和空塔氣速，計(jì)算塔板節(jié)距、圍堰高度、開孔率等參數(shù)[4]，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整校核。

表2 5 000 t/d浸出制油生產(chǎn)線板式精餾塔技術(shù)參數(shù)

3.3 汽提工藝主要消耗及產(chǎn)品參數(shù)

5 000 t/d大豆浸出制油生產(chǎn)線板式精餾塔與層碟式汽提塔在混合油汽提工藝中主要的消耗及產(chǎn)品參數(shù)見表3。

板式精餾塔與傳統(tǒng)層碟式汽提塔相比結(jié)構(gòu)簡單、清洗間隔時(shí)間長、能耗低、指標(biāo)優(yōu)越、并且設(shè)備造價(jià)減少30%，是目前大型油脂加工企業(yè)比較認(rèn)可的汽提設(shè)備，同時(shí)板式精餾塔還可以做到入塔混合油中溶劑濃度不超過5%時(shí)，毛油殘溶不超過40 mg/kg，入塔混合油中溶劑濃度不超過8%時(shí)，毛油殘溶不超過80 mg/kg。

表3 汽提工藝主要消耗及產(chǎn)品參數(shù)

4 結(jié) 語

板式精餾塔應(yīng)用于混合油汽提工藝中，其生產(chǎn)能力大，不會(huì)發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象，設(shè)備整體操作穩(wěn)定，當(dāng)汽提負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作，并有長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。板式精餾塔結(jié)構(gòu)簡單，材料耗量小，制造容易，運(yùn)輸安裝方便，耐腐蝕好，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。板式精餾塔用于混合油汽提工藝，在耗能及毛油質(zhì)量方面有較大改善。