CN102470284B - 包括规整填料的半连续脱臭机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半连续脱臭机，其包括至少一个汽提段，该汽提段包括用于液体的进料缓冲盘、液体流调节装置、液体分配器、规整填料和接收盘，其中调节装置调节从进料缓冲盘至分配器的液体流，从而将液体流分配到规整填料上。液体在填料中以逆流流动与已经用过一次的汽提剂相接触，已经用过一次的汽提剂从安装于设备中的一个或多个盘中进行回收。本发明还涉及一种用于在半连续脱臭机中精炼油脂的方法，一种用于在半连续脱臭机中重复使用汽提剂、将所回收的馏分分离成与进料类型相匹配的高纯度类型的方法，以及半连续脱臭机的用途。

Description

包括规整填料的半连续脱臭机

本发明涉及一种半连续脱臭机、一种用于在半连续脱臭机中精炼油脂的方法、一种用于在半连续脱臭机中重复使用汽提气或汽提蒸汽的方法、以及半连续脱臭机的用途。

本发明

常见的半连续脱臭机(SCD)是批量-操作的，其中在典型地具有8-11个盘的塔结构中，批量油从一个盘倾倒至另一盘中。脱臭机的主要功能发生在2个或3个盘中，其中通过使用大型泵(Mammoth pump)或其它气体-液体接触装置而使得汽提剂与油发生紧密接触，从而脱除挥发组分。汽提剂优选是蒸汽，但还可以是氮气、二氧化碳或其它惰性气体或其组合。

大型泵是类似于分配管排列的更简单的接触装置的进一步延展，即直管或环形的，用于通过经由许多小孔/孔口注入而使汽提剂均匀分配在油相中。大型泵的功能是在大型泵的竖直或略成角度的管的底部注入汽提剂，例如蒸汽或蒸气，造成文丘里管-喷嘴效应，从而将油从盘-底部传送至液体表面之上。这种泵的原理还被命名为气升泵。

从盘中与液体高度相关的压力至表面顶部空间压力所引起的喷射-效应和液体运动使挥发物能够转变成气相，并因而从油中除去。停留时间同时激发所需的各种成分的热分解。为了完成某种汽提作用，同填料塔相比，大型泵操作的盘需要很长的保持时间。如果考虑典型的物理精炼任务，所需要的大型泵盘保持时间可能是一小时，而规整填料汽提器可在几分钟内获得相同的汽提功效。

在脱臭过程中从主要产品分离出的成分类型时常被称为“挥发物”，指其蒸气压力大大高于甘油三酸酯油本身，并因而在使混合物经受高温和真空时倾向于蒸发。典型的挥发物是低分子量的分解产品，例如短链烷烃或醛，以及游离脂肪酸(FFA)，其中后一类型时常用作脱臭功效优良性的标示器。

现今市场上的许多连续脱臭机设计具有通过使油和蒸汽实际以逆流模式相接触、同时使油在规整填料上形成薄膜而增强的汽提作用。逆流接触减少了汽提蒸汽消耗，汽提蒸汽消耗由于真空的应用而构成了总的运营成本的很大一部分。

然而，连续脱臭机设计为大规模的批量操作员解决问题(address)，并且由于在产品变化时高的批量间交叉污染和生产时间的损失而不适合于非连续性操作。

对于处理特别物品和定制的混合物的柔性脱臭机存在稳定的需求，并因而存在对于这样一种脱臭机的需求：其可处理较小的批量，而没有显著的交叉污染或时间延迟。

更好的原油品质的可用性使得通过所谓的物理精炼程序而实现精炼，其提供了比备选的通过碱中和进行的精炼更低的运营成本，但需要更高的汽提功效。

另外在限制不需要的副产品(例如反式脂肪酸等等)的形成方面的兴趣是要求改进半连续脱臭机的汽提功效，其中汽提作用传统上由大型泵来提供。

然而，执行某种分离任务所需要的蒸汽消耗量本质上是通过流接触进行控制的，并且关于所应用的汽提剂的利用方面，大型泵中所获得的交叉流接触决不能与逆流薄膜填料相竞争。

因此本发明通过提供一种新型半连续脱臭机解决上述问题。因而本发明涉及一种半连续脱臭机，其包括至少一个汽提段，该汽提段包括进料缓冲盘、液体流调节装置、液体分配器、规整填料和接收盘。调节装置调节从进料缓冲盘至分配器的液体流，从而将液体均匀地分配在规整填料的横截面积上。通过使用规整填料，汽提任务不再限制所需要的保持时间，并且因而可优化所应用的保持时间，以便获得关于与正在进行的热反应相关的参数的所需的产品质量。该填料因而容许精炼机应用或调整热反应所需要的保持时间，并且提供更高的自由度，以增加容量，减少不希望的副反应，例如反式脂肪酸的形成等等。

通过将规整填料并入到根据本发明的基于盘的半连续脱臭机中，其将因而提高汽提功效，并且使得能够以比只装备大型泵的半连续脱臭机更低的蒸汽消耗量和更低的保持时间进行物理精炼。

单独的脱臭机可根据具体的应用特性进行设计。交叉污染的量与填料体积相关联，并且并入到脱臭机中的实际的填料尺寸可抵消汽提至可接受的交叉污染水平的需求。可能存在一些途径来减少交叉污染，并因而进一步改进性能优势，即通过借助气体、蒸汽或蒸气等等吹过规整填料。缓冲罐和流调节装置的需求对于避免填料的溢流是关键的，因为用于将批量油从一个盘倾倒至另一盘的流速比规整填料内部所需要的流速更高得多。

半连续脱臭机还可包括大型泵操作的盘和汽提段的组合，或者半连续脱臭机可包括不止一个汽提段，而没有任何大型泵盘。

半连续脱臭机中的热传递可通过一个或多个热交换器系统来执行。热交换器系统的设计可以是竖直的U形管束、水平的U形管束、螺线形螺旋盘管或其它适合于实际操作的热传递设计。

根据本发明的半连续脱臭机可包括至少一个处于半连续脱臭机的下面部分中的热交换器系统和至少一个处于半连续脱臭机的顶部部分中的系统，在它们之间包括至少一个汽提段。半连续脱臭机中的热交换器系统可通过管道或导管彼此连接在一起，从冷却系统所收集的热传递流体中所累积的热量用于加热系统中的加热目的，并因而使冷却的热传递流体在同一冷却系统中进行再循环和再加热。

半连续脱臭机还可包括内部导管或外部导管或内部导管和外部导管的组合，它们设置为用于从一个或多个盘或部段中收集用过一次的汽提剂流，以便在汽提段中重复使用该气体。

术语内部导管用于连接两个相邻盘而没有穿透脱臭机外壳的导管。术语外部导管的特征在于穿透外壳，并且典型地连接在烟囱上，烟囱用作所有盘的公共收集器。在由内部导管互连的盘中所获得的压力降是“加成的”，因为盘相对于蒸气侧是串联联接的。在由外部导管互连的盘中所获得的压力降可通过将盘视为“并联”联接而进行计算。合成的压力降确定了某一盘中的液体上面的顶部空间压力，并因而对于所获得的汽提作用是非常重要的。

离开盘(其中接触为交叉流)，或者离开定位在油纯度较高的脱臭机底部附近的汽提段的气流，只是在很小程度上受到挥发物的污染，并因而仍然拥有相当大的携带能力。

本发明还涉及一种用于精炼油脂的方法，其适合但并不局限于可食用的消耗品。该方法包括将脂或油的液体流供给到半连续脱臭机中，在处理流程的某点处将液体收集到汽提段中的进料缓冲盘中，借助调节装置调节来自进料缓冲盘的液体的流，将液体分配到规整填料的横截面积上，以用于增强在逆流流动下与汽提剂的表面接触，在离开汽提段之前将来自规整填料的液体收集于接收盘中。

典型的应用包括在与汽提相关之前使液体与汽提剂在加热相期间进行交叉流接触，并且在离开汽提段之后与汽提剂进一步接触。该方法可还包括将液体从汽提段供给到第二汽提段中，或者将液体从汽提段供给到具有大型泵的一个或多个盘中，用于与汽提气或汽提蒸汽进行进一步接触，或者将液体从汽提段供给到汽提段和具有大型泵的盘的组合。

本发明还涉及一种用于在半连续脱臭机中重复使用汽提剂的方法。该方法包括从一个或多个盘或汽提段中收集用过一次的汽提剂流，并引导该流穿过进料导管而到达某一部段，在排出第二次使用的汽提剂流之前使收集的汽提剂流与液体流以逆流流动进行接触。

本发明还涉及一种用于精炼可食用油脂的半连续脱臭机的用途。油脂在本发明中被分为但并不局限于棕榈油、棕榈仁油、椰子油、牛脂、猪油、豆油、低芥酸菜子油或油菜籽油、棉籽油、谷物或玉米油、向日葵油、红花油、米糠油、橄榄油、可可脂、婆罗双树脂、雾冰草脂、牛油树脂、牛奶脂、鱼油、落花生油、山茶油、多种类型的外来脂和油，以及油派生物，例如烷酯、乙酯或甲酯等等。

蒸气的脂肪性物质含量可典型地在洗涤器装置中通过冷凝进行回收。因为在汽提段中进行处理的时侯，与现有技术的脱臭机所生产的馏分相反，由本发明生产的馏分的成分在某一时隙内几乎唯一地组成了来自批量油的挥发物，所以馏分可被分离成与进料油类型相关的类型。从而当汽提段中发生产品变化时，通过协调馏分环路的排放和接收器的切换来执行高纯度的脂肪酸馏分的分离。

下面将通过利用图1至图4来解释本发明。附图用于举例说明本发明的目的，而并不意图限制其范围。

图纸简要说明

图1显示了根据本发明的没有真空导管布置的半连续脱臭机。

图2显示了用过一次的汽提剂的收集和逆流重复使用。

图3显示了根据本发明的热交换器系统的两组内部构件。

图4显示了呈螺线形盘管形式的热交换器系统的内部构件。

图5显示了根据本发明的另一实施例，其中补偿器安装在竖直U形管的顶部。

图纸详细说明

图1显示了根据本发明的半连续脱臭机。在该图中，脱臭机具有一个汽提段。该汽提段包括用于流体流的进料缓冲盘1、调节装置2、流体分配器3、规整填料4和接收盘5。液体被收集在缓冲盘1中，从此处其将在调节装置2所控制的流速下被供给至分配器3。流速经过调整，以便在填料湿度和薄膜厚度之间提供可能最佳的平衡。分配器3提供了在规整填料4的横截面积上的均匀分配。薄膜提供了在液体和汽提剂之间增强的接触，从而改善了从液相至气相的质量传递。然后将被接触的液体收集于接收盘5中，从中可将其倾倒至其它盘中，以用于进一步的处理。

图1还显示脱臭机可具有大型泵盘6。脱臭机中的热传递可通过任何类型的热交换器设计来执行。在该图中，热传递由装备了U形管束7a和7b的盘来提供。根据本发明，U形管束或者为竖直的管束7a或者为水平的管束7b。热交换器盘可选自具有U形管束的盘或具有图中看不到的螺线形盘管的盘，或者是具有U形管束的盘和具有图中也看不到的螺线形盘管的盘的组合。连接在U形管束顶部上的是补偿器8a和8b。补偿器8a和8b或者处于竖直位置8a或者处于水平位置。补偿器的位置依赖于液位、空间等等。

图2显示了可如何在规整填料4中收集和重复使用用过一次的汽提剂。用过的汽提剂通过单独的外部导管9而离开各个盘并被收集在中心导管10中。汽提剂从导管10经由导管11流入到规整填料4中，并再次与液体流相接触，这次是逆流流动。汽提流通过导管12而被引出。

图3A和图3B显示了两种类型的U形管13布置，并且显示了U形管在两种不同的布置中如何彼此连接在一起。图3A是并联连接的U形管的竖直布置。图3B显示了U形管的水平布置。两个集管14和15连接在U形管13上，一个位于入口处，并且一个位于出口处。集管在图3B中是串联连接的，这意味着出口集管通过外部管道16而连接在入口集管上，并且入口集管连接在U形管的入口上，该U形管互连到出口集管上等等。

图3B还显示了用于汽提气或用于汽提蒸汽的管道17可设置在U形管13的下面，并且这些管道被引导穿过支承装置18。图3A显示了如何将两个歧管19A和19B并联地连接到U形管上。U形管通过支承装置18和柔性装置20-例如杆、链条、导线或其组合而进行柔性设置。在支承装置之间，顶部支承装置在这些图中是不可见的，其设置为使得U形管可随着温度而移动和膨胀。U形管还是柔性的，被引导而穿过具有孔的隔离物21。

图4显示了热交换器系统中的热传递装置的备选布置。该图中的内部构件呈螺线形螺旋盘管22的形式。即使封装为如该图中所看到的双螺线形盘管，螺线形盘管亦提供了比U形管更少的每体积的安装热传递面积。单独的螺线形盘管螺旋通过连接件23和24而彼此并联连接在两个集管25和26上。流动方向依赖于应用。图4还显示了用于汽提气或用于汽提蒸汽的管道17可设置在螺线形盘管的下面。在更大的热交换器盘直径中，螺线形盘管可布置在盘内部的两个同心环中，从而提供更大的热传递面积，这在图4中是不可见的。

图5显示了本发明的另一实施例，其中补偿器8C安装在竖直U形管13的顶部，根据这个实施例，水平设置的U形管也是可行的，但在该图中是不可见的。根据这个实施例，补偿器8C连接在出口歧管19B上，出口歧管19B连接在出口收集器集管15上。歧管19B根据这个方案布置在收集器集管15之上，并因而还位于竖直U形管13之上。补偿器8C布置在与出口歧管19B相同的高度上，但补偿器8C仍然是弯曲的，以用于管道和盘液体中的温差补偿等等。出口收集器集管15根据这个实施例竖直地连接在歧管19B上。图5还显示了用于汽提气或用于汽提蒸汽的管道17，其可设置在U形管13的下面。

Claims (13)

1.一种包括至少一个汽提段的半连续脱臭机，其特征在于，

所述汽提段包括用于收集脂和/或油的进料缓冲盘(1)、用于调节来自进料缓冲盘(1)的脂和/或油流的液体流调节装置(2)、用于将所述脂和/或油流分配在规整填料(4)上的液体分配器(3)、以及用于从所述规整填料(4)收集所述脂和/或油流的接收盘(5)，其中所述接收盘(5)设置为用于将收集的脂和/或油倾倒至所述半连续脱臭机的一个或多个其它盘以进一步处理，和

所述半连续脱臭机的内部导管或者外部导管(9)或者内部导管与外部导管(9)的组合设置成用于从所述半连续脱臭机的一个或多个盘中收集用过一次的汽提气流，和

用于收集用过一次的汽提剂流的所述导管连接至一个或多个汽提段的进料导管(11)，用于将收集的用过一次的汽提剂流通过所述进料导管(11)引导至所述一个或多个汽提段中，以便以逆流流动的模式重复使用所述收集的用过一次的汽提剂。

2.根据权利要求1所述的半连续脱臭机，其特征在于，所述半连续脱臭机的外部导管(9)或者外部导管(9)与内部导管的组合设置成用于从所述半连续脱臭机的一个或多个盘中收集用过一次的汽提气流，并且

所述外部导管(9)经由公共中心导管(10)连接至所述进料导管(11)。

3.根据权利要求1或2所述的半连续脱臭机，其特征在于，所述半连续脱臭机还包括具有大型泵(6)的盘和汽提段的一个或多个组合。

4.根据权利要求1或2所述的半连续脱臭机，其特征在于，所述半连续脱臭机包括两个或更多个汽提段。

5.根据权利要求1或2所述的半连续脱臭机，其特征在于，所述半连续脱臭机还包括一个或多个热交换器系统，并且所述热交换器系统选自包含竖直U形管束、水平U形管束、螺线形螺旋盘管、圆形热传递管或其它适合于实际操作的热传递设计在内的组中的一个或多个系统。

6.根据权利要求5所述的半连续脱臭机，其特征在于，至少一个热交换器系统位于所述半连续脱臭机的下面部分中，并且至少一个热交换器系统位于所述半连续脱臭机的顶部部分中，而且所述热交换器系统通过管道或导管而彼此连接在一起，以用于热传递流体的再循环。

7.一种用于精炼脂和/或油的方法，包括将脂和/或油流供给到半连续脱臭机中，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

i)将所述脂和/或油收集在汽提段中的进料缓冲盘(1)中，

ii)借助液体流调节装置(2)调节来自所述进料缓冲盘(1)的脂和/或油流，

iii)将所述脂和/或油流分配在规整填料(4)上，以用于增强以逆流流动与汽提剂进行的表面接触，

iv)在通过从接收盘(5)中倾倒出而离开所述汽提段之前将来自规整填料(4)的脂和/或油流收集在接收盘(5)中，以进行进一步的处理，包括与汽提剂接触，汽提剂在所述汽提段中被收集并被重复使用，

v)借助于内部导管或者外部导管(9)或者内部导管与外部导管(9)的组合，从所述半连续脱臭机的一个或多个盘中收集用过一次的汽提气流，

vi)将收集的用过一次的汽提剂流通过进料导管(11)引导至一个或多个汽提段中，

vii)在排出所述用过的汽提剂流之前，使所述收集的用过一次的汽提剂流与产品流以逆流流动进行接触，以用于进一步处理。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，借助于外部导管或者外部导管与内部导管的组合来收集用过一次的汽提气流，并且经由公共中心导管(10)将所收集的用过一次的汽提气流引导至所述进料导管(11)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述脂和/或油流从所述汽提段供给到第二汽提段中，或者将所述脂和/或油流从所述汽提段供给到一个或多个盘中，该一个或多个盘具有大型泵(6)或其它用于与汽提剂进行进一步接触而安装的接触装置，或者将所述脂和/或油流从所述汽提段供给到汽提段和具有大型泵(6)或其它接触装置的盘的组合中。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当在所述汽提段中发生产品变化时，通过协调馏分环路的排放和接收器的切换而执行高纯度的脂肪酸馏分的分离。

11.根据权利要求1-6中的任一项所述的半连续脱臭机的用途，用于精炼可食用油脂。

12.根据权利要求11所述的半连续脱臭机的用途，其特征在于，所述可食用油脂包括棕榈油、种子油和胡桃油。

13.根据权利要求11所述的半连续脱臭机的用途，其特征在于，所述可食用油脂包括含有相当大浓度的挥发组分的批量油。