大豆油精煉新型逆流脫色工藝

曾紅衛(wèi),季茂忠,曾 華,龐紅梅,魯成嶺，蔣守業(yè)

(1.中儲(chǔ)糧油脂(天津)有限公司,天津 300461； 2.深圳市優(yōu)德油脂工程技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518051； 3.國糧武漢科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司，武漢 430079)

吸附脫色是油脂精煉加工過程的重要步驟。在國內(nèi)，使用的脫色劑主要是白土、凹凸棒土等。近幾年，隨著我國環(huán)保治理力度的加強(qiáng)，以及對(duì)礦產(chǎn)資源的規(guī)范管理，對(duì)廢棄脫色劑的處理方式提出了更嚴(yán)格的要求，脫色劑的采購成本也在上升，這些導(dǎo)致油脂精煉企業(yè)生產(chǎn)成本上升。鑒于以上原因，國內(nèi)油脂企業(yè)不斷優(yōu)化脫色工藝，以降低脫色工藝成本。本文通過大豆油逆流脫色工藝實(shí)踐，介紹了逆流脫色原理，具體的生產(chǎn)工藝過程及特點(diǎn)，并對(duì)該工藝節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了簡(jiǎn)單說明，以期為企業(yè)油脂脫色提供新的思路，為逆流脫色的推廣和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 逆流脫色原理

油脂的吸附脫色，是利用活性和選擇性脫色劑的吸附作用，達(dá)到脫除油脂中色素和其他雜質(zhì)的目的。吸附作用主要是由吸附劑的表面活力所引起，油與吸附劑在一定時(shí)間和溫度下充分混合后，終將達(dá)到吸附平衡。

當(dāng)油中被吸附組分濃度逐漸減小時(shí)，吸附作用逐漸減退。因此，一次脫色已經(jīng)達(dá)到平衡的吸附劑在新鮮中和油中仍具有一定的脫色能力。根據(jù)該原理，在理論上可具有再利用價(jià)值，若采用逆流脫色，則能取得顯著的效果。

基于以上理論，國內(nèi)很多企業(yè)采用預(yù)脫-復(fù)脫連續(xù)脫色工藝[1](簡(jiǎn)稱預(yù)復(fù)脫色)來降低脫色過程的消耗，這種工藝基本原理是將中和油與完成脫色后的脫色劑濾餅層進(jìn)行接觸，完成二次吸附平衡后，再與新鮮的脫色劑進(jìn)行混合以及復(fù)脫色。這種工藝的特點(diǎn)是：需要增加一臺(tái)或多臺(tái)葉片過濾機(jī)，中和油僅與濾餅層短暫接觸后，進(jìn)入脫色罐與新鮮脫色劑進(jìn)行脫色操作。該工藝中新鮮中和油與濾餅接觸時(shí)間短，由于濾餅層首先吸附極性較高的皂類和磷脂等，因此在濾餅層外面脫色劑微孔和表面首先被充滿，并且與雜質(zhì)數(shù)量相匹配，容易造成過濾機(jī)壓力的迅速升高，使過濾速率下降，生產(chǎn)加工連續(xù)性下降。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性，需要頻繁切換和換洗濾板，造成勞動(dòng)強(qiáng)度增大等問題，并且能節(jié)約的脫色劑比較有限，但廢脫色劑的殘留脫色能力仍然值得再次利用已被證實(shí)。

從理論和實(shí)踐上，逆流脫色，特別是OHMI工藝[2]將更合理和更科學(xué)，基于以上考慮和反復(fù)論證，需對(duì)現(xiàn)有單級(jí)脫色工藝進(jìn)行改造，并充分考慮現(xiàn)有預(yù)復(fù)脫色存在的問題，在現(xiàn)有單級(jí)脫色葉片過濾機(jī)基礎(chǔ)上增加預(yù)脫色罐、脫色劑泥漿罐、脈沖過濾機(jī)(或燭式過濾機(jī))、泥漿泵和預(yù)脫色泵。此項(xiàng)工藝應(yīng)用于大豆油的精煉，在國內(nèi)油脂加工工藝方面屬于首創(chuàng)，目前通過實(shí)際運(yùn)行及測(cè)試觀察，效果良好，達(dá)到預(yù)期節(jié)約30%脫色劑的目的。

2 逆流脫色生產(chǎn)工藝介紹

2.1 逆流脫色基本工藝(見圖1)

注：油1.經(jīng)過預(yù)脫色罐后的油脂；油2.經(jīng)過二次脫色罐后的油脂；白土1.使用過1次的白土；白土2.使用過2次的白土。

圖1 逆流脫色基本工藝

逆流脫色工藝特點(diǎn)：

(1)2個(gè)脫色罐，一個(gè)為使用新鮮脫色劑的脫色罐，一個(gè)為二次使用脫色劑(油和脫色劑的混合濾漿)的預(yù)脫色罐。

(2)2套過濾系統(tǒng)，分別為脈沖過濾機(jī)和葉片過濾機(jī)，脈沖過濾機(jī)將使用過1次的脫色劑以濾漿形式排出后再次使用，葉片過濾機(jī)將使用過2次的脫色劑以干燥的廢脫色劑濾餅的形式排出。

(3)脈沖過濾機(jī)具有干燥濾餅的功能，但在該工藝中無需對(duì)濾餅進(jìn)行干燥，而是以高含油的濾漿排出，葉片過濾機(jī)中的濾餅需進(jìn)行干燥，然后以干燥濾餅的形式排出。

(4)脈沖過濾機(jī)中的濾漿可通過氮?dú)夥创蹬懦?，也可通過油脂反吹排出，而葉片過濾機(jī)的濾餅通過振動(dòng)排出。

(5)2套油泵，一套將待過濾的油輸送到脈沖過濾機(jī)，一套將待過濾油輸送到葉片過濾機(jī)，還有一套泥漿泵，將脈沖過濾機(jī)排出的脫色劑與油的混合物以濾漿形式輸送到預(yù)脫色罐，進(jìn)行二次使用。

(6)脈沖過濾機(jī)分離出可用泵輸送的濾漿,油脂含量60%～80%,葉片過濾機(jī)分離出油脂含量18%～22%的廢脫色劑。

(7)中和油和二次利用脫色劑，一次脫色后的油與新鮮脫色劑，分別按照逆流進(jìn)行接觸和脫色。

2.2 連續(xù)式逆流脫色工藝流程(見圖2)

由圖2可見，中和干燥后的大豆油升溫到脫色溫度后與一次脫色劑泥漿進(jìn)入預(yù)脫色罐，充分混合。然后經(jīng)過過濾泵，輸送到立式葉片過濾機(jī)進(jìn)行過濾，濾餅經(jīng)蒸汽吹干后以廢脫色劑排出。一次過濾的清油進(jìn)入二次脫色罐，添加新鮮脫色劑進(jìn)行攪拌使其充分混合。在二次脫色罐中停留一段時(shí)間后，經(jīng)過過濾泵進(jìn)入脈沖反沖洗過濾機(jī)過濾。二次過濾后的清油通過安全過濾器后進(jìn)入脫色油緩沖罐，再進(jìn)入脫臭系統(tǒng)。切換時(shí)反沖洗帶出的濾漿進(jìn)入泥漿暫存罐，然后通過過濾泵打入預(yù)脫色罐與中和油進(jìn)行脫色。

所有脫色罐、緩沖罐等均與真空系統(tǒng)相連接，使系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)負(fù)壓脫色，以降低油脂在脫色過程的氧化反應(yīng)。

改造后的工藝中配套4臺(tái)立式葉片過濾機(jī)、3臺(tái)脈沖反沖洗過濾機(jī)，能實(shí)現(xiàn)自由切換，保持生產(chǎn)連續(xù)性。一次脫色劑泥漿、脫色油等均設(shè)置緩沖罐，能實(shí)現(xiàn)在線流量的穩(wěn)定。

圖2 連續(xù)式逆流脫色工藝流程圖

3 實(shí)際工藝運(yùn)行情況

逆流脫色工藝調(diào)試成功后，在現(xiàn)有1 000 t/d精煉廠連續(xù)運(yùn)行1個(gè)月，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤和分析，并與改造前進(jìn)行對(duì)比。

3.1 原料大豆毛油主要指標(biāo)(見表1)

表1 大豆毛油主要指標(biāo)

3.2 脫色工藝參數(shù)

脫色劑采用白土和凹凸棒土按2∶1進(jìn)行混合，脫色真空約8 kPa，脫色溫度105℃，脫色采用蒸汽攪拌，在改造前脫色劑用量15 kg/t,改造后脫色劑用量10 kg/t。

3.3 中和油和脫色油指標(biāo)(見表2)

由表2可知，改造前后脫色油的酸價(jià)沒有變化。改造前脫色油、改造后逆流預(yù)脫色和二次脫色后的脫色油的含皂量均從50 mg/kg降至0，殘?jiān)碓谀媪鞴に囶A(yù)脫色后被全部脫除，說明預(yù)脫色對(duì)于殘?jiān)淼拿摮Ч容^明顯。

逆流預(yù)脫色對(duì)降低油中含磷量有一定效果，但效果不如改造前的，但逆流二次脫色降低含磷量的效果比較明顯，即便在脫色劑用量少的情況下，也優(yōu)于改造前的。逆流預(yù)脫色對(duì)色澤的脫除效果不明顯，但在逆流二次脫色后，即便是在脫色劑用量較少情況下，脫色油的色澤也優(yōu)于改造前的，因此改造達(dá)到了預(yù)期的目的。

表2 逆流脫色改造前后脫色油指標(biāo)

注：檢測(cè)數(shù)據(jù)為工廠實(shí)測(cè)值。

3.4 過程消耗對(duì)比及分析(見表3)

表3 逆流脫色改造前后消耗對(duì)比

3.4.1 建立兩次吸附平衡，降低脫色劑用量

常規(guī)一次脫色工藝中，脫色劑全部一次投入，使新鮮脫色劑與中和油混合直到色素等雜質(zhì)吸附至平衡為止。逆流脫色工藝可以使新鮮脫色劑與前次吸附平衡時(shí)油中未完全脫除的色素建立新的吸附平衡，充分提高脫色劑的使用效率，在相同脫色效果時(shí)可以降低脫色劑用量。

脫色劑屬極性吸附劑，有很好的選擇性，非常容易吸附極性的雜質(zhì)。在逆流脫色工藝中，一次脫色劑泥漿先與新鮮中和干燥油進(jìn)行混合，利用其活性，首先將中和油中的皂、磷脂、微量金屬、相對(duì)分子質(zhì)量較大的多環(huán)芳烴和農(nóng)藥殘留吸附，剩余活性可吸附部分色素及其他雜質(zhì)，經(jīng)過過濾后的清油再與新鮮脫色劑混合吸附，建立新的等溫吸附平衡，能充分發(fā)揮新鮮脫色劑的活性。

逆流脫色工藝將已經(jīng)形成的濾餅層通過反沖洗，將使用過的脫色劑回收，并與新鮮中和油均勻混合，吸附一段時(shí)間再去過濾，同樣建立了2次壓濾脫色，但是具有充分混合吸附的時(shí)間，提高了脫色效果。改造后，脫色劑用量為10 kg/t(以油質(zhì)量計(jì))，與改造前相比，節(jié)約5 kg/t。另外，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)，逆流預(yù)脫色后脫色油含皂量降低至0，最終含磷量降低至2 mg/kg(或更低)以下，即等量吸附劑吸附極性雜質(zhì)也是等量的，在通過葉片過濾機(jī)時(shí)，濾餅層上極性雜質(zhì)少且分布均勻，能避免過濾機(jī)過濾速率的下降，更好達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定的規(guī)?；a(chǎn)。

3.4.2 脫色過程蒸汽消耗減少

逆流脫色過程中,脫色劑用量減少,葉片過濾機(jī)使用時(shí)間由120 min延長(zhǎng)到180 min，4臺(tái)葉片過濾機(jī)共降低吹餅次數(shù)16次，每次按照15 min切換與吹掃時(shí)間，共240 min，蒸汽流量按800 kg/h計(jì)算，240 min共節(jié)省蒸汽3.2 t,相當(dāng)于3.2 kg/t(以油質(zhì)量計(jì)，下同),由于新增加預(yù)脫色罐增加攪拌蒸汽1.2 kg/t，則節(jié)省蒸汽2 kg/t。

3.4.3 中和油損失減少

脫色劑消耗降低，減少了廢脫色劑帶走的中和油，以節(jié)省5 kg/t脫色劑，脫色劑油脂含量18%計(jì)算，中和油損失降低1 kg/t。

3.4.4 電耗增加

由于增加了2種泵,一種用于輸送油脂,一種輸送一次脫色劑泥漿,電力消耗增加0.5 kW·h/t(以油質(zhì)量計(jì))。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

現(xiàn)以1 000 t/d的大豆油精煉廠為例，簡(jiǎn)單計(jì)算每年可以節(jié)約的費(fèi)用。設(shè)定全年開工300 d，大豆油價(jià)格5 500 元/t,脫色劑價(jià)格1 950 元/t,蒸汽價(jià)格190 元/t,電價(jià)格0.7元/(kW·h)，結(jié)合表3數(shù)據(jù)計(jì)算：每年節(jié)約脫色劑費(fèi)用=1 950×0.005×1 000×300=2 925 000(元)；每年節(jié)約中和油費(fèi)用=5 500×0.001×1 000×3 00=1 650 000(元)；每年節(jié)約蒸汽費(fèi)用=190×0.002×1 000×300=114 000(元)；每年增加電費(fèi)=0.7×0.5×1 000×300=105 000(元)；每年節(jié)約的總費(fèi)用為2 925 000+1 650 000+114 000-105 000=4 584 000(元)。因總投資約580萬元，因此可以在1.3年收回投資。

5 結(jié) 論

連續(xù)式逆流脫色工藝在大豆油精煉加工的利用理論可行，并實(shí)踐成功，可以節(jié)約大約30%脫色劑，減少中和油損失，從而提高油脂得率，降低污染物排放，取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,具有推廣意義。因?yàn)樵摴に囋趪鴥?nèi)首次使用,推廣該技術(shù)需要增加預(yù)脫色罐、脫色劑泥漿罐和多臺(tái)脈沖過濾機(jī),需要對(duì)現(xiàn)有車間的排布和承重進(jìn)行綜合考慮。