EA002072B1

EA002072B1 - Способ очистки мембран

Info

Publication number: EA002072B1
Application number: EA200000215A
Authority: EA
Inventors: Хенрикус А.С.И. Ден Биман; Якобус Корнелис Сегерс; Вангелис Ставридис
Original assignee: Унилевер Н.В.
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 2001-12-24
Also published as: WO1999007459A1; TR200000385T2; ATE217542T1; MY132952A; JP2001513420A; ZA986938B; ES2177046T3; DE69805417D1; HUP0003317A3; DE69805417T2; HUP0003317A2; EP1005390B1; EA200000215A1; JP4066221B2; AU9072198A; EP1005390A1; AU734571B2; PT1005390E; CA2301319A1; US6355173B1

Abstract

Масла, экстрагируемые из растительных и животных тканей, содержат примеси, такие как парафины, которые могут быть удалены фильтрацией. При фильтрации примеси прилипают к мембранам, что вызывает уменьшение потока. Первоначальный поток может быть достигнут вновь посредством периодической очистки мембран, включающей стадии: (а) обратной продувки газом, (b) обратной промывки пищевым маслом, (с) обработки мембран щелочным веществом. Способ очистки особенно пригоден для очистки микрофильтров со средним диаметром пор 0,5-5 мкм, которые используют в процессе рафинирования масла.

Description

Настоящее изобретение относится к способам очистки пористых мембран, в частности, микрофильтров, используемых в процессе депарафинизации масла.

Масла, извлекаемые из растительных или животных тканей, содержат ряд примесей, которые следует удалять для того, чтобы сделать масла пригодными для употребления человеком. При рафинировании масел некоторые примеси можно удалять фильтрованием.

Примесями в контексте данного изобретения являются вещества и/или соединения, которые вызывают помутнение масла при охлаждении до температуры в пределах диапазона от 0°С до температуры окружающей среды. Примеси включают белки, глюкозиды, парафины, терпены, сквалены, остатки семян, окисленные вещества или следы земли.

Один из типов примесей состоит из парафинов, которые представляют собой легкоплавкие эфиры жирных спиртов и жирных кислот, обладающие низкой растворимостью в маслах. Количество парафинов в неочищенных маслах варьирует от нескольких сотен частей на миллион (1 часть на миллион = 1 промилле) до нескольких тысяч частей на миллион (ррт). Содержание парафина необходимо уменьшать до уровня около 10 ррт или ниже, чтобы повысить стабильность масла при охлаждении. Известный способ депарафинирования масла состоит в медленном охлаждении масла, при котором образуются кристаллы парафина. Этот процесс называют фракционированием при охлаждении или винтеризацией. Затем вышеупомянутые примеси могут быть удалены фильтрацией.

Из уровня техники известно несколько способов фильтрации. Эти способы могут различаться по материалам мембран и по типам фильтрующих устройств.

Известными способами фильтрации являются фильтрация через фильтровальную ткань, бумагу или пористые металлические фильтры со средним размером пор 25-100 мкм; фильтрация через ткань для тонкого фильтрования со средним размером пор 20-30 мкм; и фильтрация через микрофильтры со средним размером пор 0,05-5 мкм.

Одним из известных способов, который особенно хорошо подходит для удаления парафинов и иных примесей из масла, является фильтрация через микрофильтровальные мембраны. Например, в ЕР-А-397233 описан способ депарафинирования, согласно которому масло после сушки охлаждают со специфической скоростью охлаждения, и во время охлаждения при определенной температуре образуются кристаллы парафина. Твердый парафин удаляют микрофильтрацией через микрофильтровальный модуль, обладающий фильтрующей поверхностью около 0,2 м² и номинальный диаметр пор 0,2 мкм. Второй тип микрофильтра, который используют по ЕР-А-397233 - это металлокера мический фильтр с площадью фильтрующей поверхности 0,18 м² и номинальным диаметром пор 0,5 мкм.

Основным недостатком всех известных процессов фильтрации является то, что парафин и другие примеси прилипают к фильтрам, тем самым уменьшая прохождение масла через фильтры. Такое прохождение через фильтры также называют потоком.

В данной заявке потоком называют количество масла, которое может пройти через определенную площадь мембраны за определенное время при стандартном перепаде давления на мембране и стандартной температуре. На практике предпочтительным перепадом давления на мембране является 1-3 бар, наиболее предпочтительно 3 бар.

Для целей изобретения ту сторону мембраны, из которой выходит чистое отфильтрованное масло, называют пермеатной стороной. Другая сторона мембраны, на которой скапливаются примеси, названа стороной исходной жидкости.

Прилипание примесей к фильтрам также называют загрязнением. Различают несколько механизмов загрязнения. Среди них: загрязнение в виде гелевого слоя, адсорбционное загрязнение и закупорка пор.

Известно несколько способов уменьшения загрязнения, особенно закупорки пор.

Наиболее широко применяемым способом для улучшения фильтрации через тканевые или пористые металлические фильтры является добавление улучшающих фильтрование агентов к маслу, подлежащему фильтрованию. Это описано в книге Вайсу Ιηάιϊδίποί οίΐ апб Га! ргобис1ь, 5-е издание, том 2, стр. 645, изд-во Ιοίιη \УПсу & 8ои5, 1пс. Недостатками этого способа являются высокая стоимость этих агентов, избыточный расход масла и образование твердых отходов.

Для очистки забитых микрофильтров известно несколько способов. Например, в патенте США 5,482,633 описано применение керамических микрофильтров в процессе фильтрации парафина. Смесь растительного масла с частицами парафина фильтруют через пористый неметаллический неорганический фильтр с диаметром пор 0,5 - 5 мкм. Применяют фильтрование с поперечным потоком. Описанный процесс фильтрации включает, по меньшей мере, одну обратную промывку фильтратом на каждый 3-5 часовой период фильтрования противотоком. Обратная промывка занимает несколько секунд. По истечении установленного срока службы фильтр регенерируют с помощью теплого чистого масла. Упомянуто также о возможности использования чистящего средства.

Обнаружено, что фильтры, очищенные в соответствии с патентом США 5,482,633, все же демонстрируют высокую степень загрязненности и относительно быстрое снижение скорости потока с течением времени. Другим недостат ком является то, что такие фильтры дороги, так что их регулярная замена нежелательна.

ΌΕ-Ά-3312573 раскрывает способ депарафинирования растительного масла с использованием пористой мембраны. Указанные мембраны имеют диаметр пор 0,05-5 мкм. С течением времени, когда поток уменьшается, применяют обратную промывку или ополаскивание средой при температуре 30-100°С. Средой для ополаскивания может быть, например, растительное масло, н-гексан или ацетон. Кроме того, могут использоваться газы, например, воздух, азот, кислород, двуокись углерода, аргон или гелий. Обнаружено, что результаты очистки в соответствии с описанным в этом документе способом оставляют желать лучшего.

1Р 09/047641 раскрывает способ промывки пористых мембран. Из мембраны, используемой для удаления парафина из растительного масла, удаляют масло, а затем мембрану подвергают операции гидрофилизации и промывают водой. Согласно способу, описанному в этом документе, после депарафинирования и фильтрования использованную мембрану подвергают обратной продувке газом и пропускают через нее масло. Затем мембрану ополаскивают гексаном и профильтровывают для того, чтобы удалить больше масла. После этого проводят гидрофилизационную обработку, при которой пропускают через мембрану горячий водный раствор. Наконец, мембрану промывают водой. В качестве альтернативы, через мембрану пропускают метанол. В соответствии со способом, описанным в этом документе, требуется обработка гексаном и метанолом или этанолом. Заявители находят, что применение таких органических растворителей имеет ряд недостатков. Например, эти соединения опасны для здоровья людей, работающих с ними. Более того, при применении таких соединений возникает существенный риск пожара или даже взрыва. Кроме того, утилизация отработанных растворителей, оказывающих нежелательное воздействие на окружающую среду, может создать проблемы при промышленном применении способа, описанного в ДР 09/047641.

1Р 60/22906 раскрывает другой способ очистки фильтров, при котором вещества, засоряющие фильтры, удаляют из микрофильтров с помощью комбинации продувки инертным (сжатым) газом и промывки фильтров горячим маслом, в котором парафины растворяются. В процессе удаления парафина, описанном в упомянутом документе, парафин, накопленный на поверхности мембраны и, вероятно, в порах мембраны со стороны исходной жидкости, удаляют промывкой (также называемой обратной промывкой) с пермеатной стороны мембраны в направлении стороны исходной жидкости. В результате снова может быть достигнута первоначальная скорость потока. Обратную промыв ку производят сжатым газом и/или депарафинированным маслом.

Однако, хотя гелевый слой и адсорбционное загрязнение могут быть уменьшены обработкой способом по ДР 60/22906, закупорка пор не может быть предотвращена и, следовательно, микрофильтры, очищенные таким способом, придется периодически выбрасывать и заменять на новые, например, приблизительно через каждые 6 месяцев. Так как такие фильтры очень дороги, этот способ фильтрации применяют не часто.

Неожиданно было обнаружено, что можно очищать микрофильтры особым образом, при котором срок службы микрофильтров увеличивается за счет эффективного преодоления закупорки пор. Кроме того, в данном способе очистки не требуется применять органические растворители.

Точнее, было неожиданно обнаружено, что, если вышеупомянутый способ восстановления фильтров, содержащий стадии обратной продувки инертным (сжатым) газом и обратной промывки горячим маслом, скомбинировать с регулярной обработкой щелочным веществом, предпочтительно от пермеатной стороны фильтра к стороне исходной жидкости мембраны, то это приводит к очень хорошему восстановлению потока через мембрану.

Изобретение предлагает способ очистки пористых мембран, пригодный для использования в процессах рафинирования масла, предусматривающий периодическую обработку указанных мембран, включающую стадии:

(a) обратной продувки газом, (b) обратной промывки пищевым маслом, (c) обработки мембран щелочным веществом.

Как упоминалось выше, способ по изобретению представляет собой способ очистки мембран, в котором не требуется добавления агентов, улучшающих фильтрование. Это является главным преимуществом по сравнению со способами, известными из уровня техники, в которых часто применяют такие агенты. Пожароопасность, связанная с утилизацией использованных фильтровальных присадок, тем самым предотвращается. Обнаружено также, что мембраны, очищенные способом по изобретению, служат при удовлетворительных скоростях потока, по меньшей мере, в пять раз дольше, чем мембраны, очищенные способом уровня техники, описанным в 1Р 60/22906. В результате срок службы указанных мембран существенно продлевается.

В описании изобретения использованы следующие определения.

Поток, как определено выше, - это количество масла, которое может пройти через определенную площадь мембраны за определенный промежуток времени при стандартном перепаде давления на мембране и стандартной температуре.

Предельный поток - это поток через мембрану при ее использовании в первый раз, когда еще не образовалось загрязнение, и еще не применяли способы очистки.

Максимальный поток - это наибольший поток, который может быть достигнут немедленно сразу после очистки мембраны на одной из стадий очистки в соответствии с настоящим изобретением.

Обратная продувка газом

Первой операцией способа очистки по изобретению является обратная продувка газом. Эту стадию используют для удаления остатков масла и парафинов. Мембрану продувают газом с пермеатной стороны в направлении стороны исходной жидкости, как показано на фиг. 1. Эту стадию предпочтительно осуществлять при снижении потока до менее 95% максимального потока, более предпочтительно - при снижении до 80-40% максимального потока, наиболее предпочтительно - при снижении до 65-50% максимального потока.

Обратную продувку можно проводить путем активного приложения обратного давления на мембране сжатым газом или путем создания вакуума в системе фильтрового модуля со стороны исходной жидкости. Благодаря созданию вакуума, газ будет всасываться через мембрану с пермеатной стороны к стороне исходной жидкости, за счет чего парафин выдувается из мембраны. Того же результата достигают при обратной продувке мембран сжатым газом. В настоящем описании обе такие обработки названы обратной продувкой газом.

На практике обратную продувку предпочтительно производят с частотой более одного раза каждые 8 ч, предпочтительнее - чаще одного раза каждые 4 ч, а наиболее предпочтительно более одного раза каждые 40 мин. Обратную продувку газом предпочтительно проводят при давлении 1-3 бар, предпочтительнее 1,5 - 3 бар, а наиболее предпочтительно 2-3 бар. Обратная продувка газом предпочтительно длится от 5 с до 10 мин, предпочтительнее от 20 с до 5 мин, а наиболее предпочтительно - от 30 с до 2 мин.

Обратную продувку предпочтительно проводят инертным газом, причем наиболее предпочтительным инертным газом является азот, но в целях изобретения могут использоваться и другие виды газа или воздух, если они не вступают в реакцию с очищаемым маслом. Однако, возможно также использование газа, вступающего в реакцию с очищаемым маслом, при условии, что продукты реакции газа с маслом удаляются на последующей стадии процесса рафинирования масла.

Предпочтительно, чтобы температура газа для продувки находилась в пределах от комнатной температуры (КТ) до 100°С, более предпоч тительно - между КТ и 80°С, а наиболее предпочтительно -между КТ и 60°С.

Обратная промывка маслом

Как проиллюстрировано примерами, описанная выше продувка газом все же приводит к постепенному уменьшению максимального потока. Поэтому после нескольких партий масла микрофильтры подвергают обратной промывке пищевым маслом. Эта операция обратной промывки маслом на самом деле является операцией прополаскивания маслом, при которой прополаскивание производят от пермеатной стороны мембраны к стороне исходной жидкости. Парафины растворяются в масле, и обратную промывку преимущественно продолжают в течение фиксированного промежутка времени. На практике обратную промывку маслом производят до тех пор, пока температура поступающего масла не сравняется с температурой масла на выходе. Мы обнаружили, что все парафины и прочие примеси успевают раствориться к этому времени.

Указанную обратную промывку маслом преимущественно производят при снижении максимальной скорости потока через микрофильтры, измеренной непосредственно после обратной продувки газом, до менее 90% предельного потока, предпочтительнее - до 80-50% предельного потока, наиболее предпочтительно - до 80-70% предельного потока. На практике обратную промывку маслом предпочтительно производят с частотой более одного раза каждые 14 дней, более предпочтительно - более одного раза каждые 4 дня, наиболее предпочтительно - более одного раза каждый день.

Предпочтительно, чтобы масло для промывки имело температуру, при которой парафин и прочие примеси могут растворяться в масле, и наиболее предпочтительным является диапазон от температуры окружающей среды до 90°С. Верхний предел температуры может зависеть от типа материала используемого фильтра. Например, керамические фильтры могут выдержать более высокую температуру, чем мембраны из поливинилиденфторида (ПВДФ). Мембраны из ПВДФ могут выдержать температуру не более 80°С.

Масла для промывки, используемые в способе по изобретению, являются пищевыми маслами, и предпочтительно, масло выбирают из следующей группы: подсолнечное масло, кукурузное масло, рапсовое масло, хлопковое масло, оливковое масло, пальмовый олеин, косточковое пальмовое масло, кокосовое масло, соевое масло, масло из рисовых отрубей, масло из виноградных косточек, сафлоровое масло, арахисовое масло, кунжутное масло, масло из зародышей пшеницы, масло грецких орехов, фисташковое масло и т. п. Наиболее предпочтительно, чтобы масло для промывки было тем же, что и рафинируемое масло.

В частном варианте изобретения масло для промывки является горячим невинтеризированным маслом, т.е. маслом, которое не подвергалось фракционированию охлаждением.

Щелочная обработка

Третью стадию способа очистки по изобретению предпочтительно применяют, когда максимальная скорость потока через микрофильтр, измеренная непосредственно после обратной промывки маслом, уменьшается до менее 90% предельного потока, предпочтительнее - до 90-30% предельного потока, наиболее предпочтительно - до 85-70% предельного потока. При этой третьей очистительной обработке фильтры преимущественно обрабатывают щелочным веществом, желательно щелочным раствором с концентрацией 1-15% (по массе), лучше 4-8% (по массе) и рН 10-14. Характер этой обработки - преимущественно прополаскивание. Щелочную обработку предпочтительно проводят с частотой более одного раза каждые 7 месяцев, более предпочтительно - более одного раза каждые 6 недель, наиболее предпочтительно - более одного раза каждые 4 недели.

Щелочное вещество может приготавливаться любым известным способом с применением любого подходящего щелочного реагента. Щелочное вещество предпочтительно использовать в виде раствора. Предпочтительно, чтобы щелочной реагент был пищевой чистоты. Щелочной очищающий раствор может включать, например, соду, поверхностно-активные вещества, моющие средства или их комбинацию.

Растворителем для щелочного раствора может быть водный растворитель или органический растворитель. Предпочтительно, чтобы характер раствора позволял ему проникать в поры мембраны. Для очистки гидрофобных мембран преимущественно используют гидрофобные моющие растворы, в то время как для гидрофильных мембран преимущественно используют гидрофильные растворители.

В дополнение, до или после щелочной обработки мембраны промывают водой. Предпочтительно, чтобы температура воды была 2070°С. Согласно другому варианту изобретения, указанную промывку водой производят до и после промывки мембраны щелочным раствором.

Предпочтительно, чтобы в способе по изобретению не применялись органические растворители, такие как этанол, гексан или метанол. Как упомянуто выше, указанные органические растворители считаются вредными для здоровья. Несмотря на неиспользование таких органических растворителей, настоящий способ обеспечивает отличный способ очистки мембран.

Способ очистки по изобретению пригоден для фильтровальных материалов, предпочтительно выбранных из следующей группы: органические фильтровальные материалы, неорга нические фильтровальные материалы, металлические фильтровальные материалы. Более предпочтительными фильтрами для способа очистки по изобретению являются органические микрофильтры.

Наиболее предпочтительные микрофильтры для способа очистки по изобретению производит и поставляет фирма ЛкаЫ С11С1шеа1 1и1етиа1юиа1 Ышйеб 1араи под торговой маркой Μίегоха ТР 313.

Этот модуль микрофильтрации имеет площадь поверхности фильтрации 5 м². Модуль состоит из кожуха, содержащего пакет полых волокон, сделанных из синтетической полимерной мембраны, преимущественно поливинилиденфторида (ПВДФ), причем указанные мембраны обладают номинальным диаметром пор 0,2 мкм. Схема установки нескольких модулей показана на фиг. 1.

К мембранам можно прикладывать обратное давление. Обратная фильтрация и обратная продувка также допускаются. Растворитель, используемый с ПВДФ для обработки щелочным раствором, предпочтительно является гидрофильным растворителем.

Фильтры, используемые в способе очистки по изобретению, предпочтительно являются микрофильтрами со средним диаметром пор (измеренным по пузырьковому методу) 0,05 - 5 мкм, предпочтительнее 0,1-3 мкм, наиболее предпочтительно 0,2 - 0,9 мкм.

В частном варианте выполнения изобретения оно обеспечивает способ очистки ПВДФмикрофильтров, пригодных для использования в процессах рафинирования масла, предусматривающий периодическую обработку указанных мембран, включающую стадии:

(a) обратной продувки газообразным азотом, (b) обратной промывки мембран горячим маслом и (c) обработки мембран щелочным раствором.

В данном варианте способ по изобретению предпочтительно проводят следующим образом:

(a) обратную продувку газообразным азотом проводят с частотой более одного раза каждые 8 ч, предпочтительнее более одного раза каждые 4 ч, наиболее предпочтительно - более одного раза каждые 40 мин;

(b) обратную промывку маслом проводят с частотой более одного раза каждые 14 дней, предпочтительнее более одного раза каждые 4 дня, более предпочтительно более одного раза каждый день;

(c) щелочную обработку проводят с частотой более одного раза каждые 7 месяцев, предпочтительнее более одного раза каждые 6 недель, более предпочтительно более одного раза каждые 4 недели.

В другом варианте изобретение обеспечивает способ очистки микрофильтров, который можно эффективно использовать в процессе рафинирования масла после винтеризации. В целях настоящего изобретения поствинтеризационный процесс предусматривает первоначальное удаление массы воска, кристаллизовавшегося при винтеризации (охлаждении), с помощью, например, центрифугирования, с последующим удалением оставшихся восков путем управляемой винтеризации, при которой указанные парафины отделяют от масла фильтрованием. Полученное масло предпочтительно является по существу свободным от воска.

Способ очистки по изобретению можно применить к любой операции фильтрования во время процесса рафинирования масла, но он особенно пригоден на операции фильтрования в процессе депарафинизации. В этом процессе воск удаляют из масла фильтрацией через микрофильтры.

Интервал, с которым осуществляют очистку, в целом зависит от содержания примесей в исходном масле. В общем известно, что концентрация примесей, особенно воска, может оказывать влияние на уменьшение потока во время процесса фильтрования. Уменьшение потока за единицу времени будет меньше у масляной смеси, включающей меньшее количество примесей в начале фильтрования. Если исходное масло, подлежащее рафинированию, например, имеет высокое содержание воска - более 600 ррт, то фильтры загрязняются быстрее. В этом случае все очистные обработки следует производить с повышенной частотой. Для масла, содержащего 100-500 ррт восковых примесей, используют преимущественно указанные выше интервалы времени для очистных обработок.

Для масел, которые содержат менее 100 ррт примесей воска, обратную продувку газом преимущественно проводят с частотой один раз каждые 5-9 ч, обратную промывку маслом преимущественно проводят с частотой один раз каждые 3-14 дней, а обработку щелочным материалом преимущественно проводят с частотой один раз каждые 3-7 месяцев.

Способ очистки по изобретению применим ко всем известным процессам фильтрования. Фильтрование может преимущественно проводиться в режиме фильтрования с поперечным потоком или в тупиковом режиме. Наиболее предпочтительным режимом фильтрования является тупиковый.

Масла, пригодные для указанных известных процессов рафинирования, включают пищевые и непищевые масла, и предпочтительно масло выбирают из следующей группы: подсолнечное масло, кукурузное масло, рапсовое масло, хлопковое масло, оливковое масло, пальмовый олеин, косточковое пальмовое масло, кокосовое масло, соевое масло, масло из рисовых отрубей, масло из виноградных косточек, сафлоровое масло, арахисовое масло, кунжутное масло, масло из зародышей пшеницы, масло грецких орехов, фисташковое масло и т.п. Способ очистки по изобретению можно применять к фильтрам, используемым для обработки частично очищенных масел, которые уже были подвергнуты одной или нескольким операциям очистки, но указанный способ очистки также пригоден для очистки фильтров, загрязненных при рафинировании масла-сырца.

Способ очистки по изобретению можно проводить после демонтажа фильтрующего устройства, но предпочтительнее проводить его так, чтобы способ очистки был встроен в основной процесс. Это немедленно приведет к снижению затрат.

Качество депарафинированного масла после фильтрации определяют испытанием холодом, как описано в примерах. Согласно этим испытаниям, депарафинированные масла имеют высокое качество.

Способ очистки мембран по изобретению и применяемые микрофильтры изображены на фиг. 1 и 2, причем на фиг. 1 изображено устройство модуля микрофильтра, а на фиг. 2 - гидравлическая схема устройства для депарафинизации и последующей фильтрации. На фиг. 1 набор модулей (1) установлен вертикально и включает несколько модулей (6), при этом фильтруемое масло подается на внешние поверхности мембран (3, 4). Каждый модуль (6) содержит пучок полых волоконных мембран. Депарафинированное масло проникает сквозь мембраны и скапливается в нижней части полости мембран. Через донный чистый штуцер (5) депарафинированное масло перетекает в резервуар для депарафинированного масла. Модули также снабжены верхним чистым штуцером (2).

В гидравлической схеме на фиг. 2 масло (7), подлежащее депарафинизации, подают в кристаллизатор (8), снабженный системой охлаждения (9). По трубопроводу (10) масло, подвергнутое винтеризации, нагнетают насосом (I) в модуль фильтрования (13) при условии, что вентиль (а) находится в открытом состоянии, а вентили (Ь) и (с) находятся в закрытом состоянии. После фильтрования депарафинированное масло перетекает из модулей фильтрования в резервуар (14) для депарафинированного масла по трубопроводу (15) при условии, что вентиль (6) находится в открытом состоянии, а вентили (е), (11). (1) находятся в закрытом состоянии.

При очистке обратной продувкой вентили (а), (Ь), (б) и (1) закрыты, и на мембрану подают обратное давление потоком азота (18) по трубопроводу (19), и воск сдувается в резервуар (12) для воска путем открывания вентиля (с) в трубопроводе (11). Резервуар (22) для моющего масла пока заполнен моющим маслом, предназначенным для обратной промывки маслом. При обратной промывке вентили (а), (Ь), (с), (б), (1), (ί) находятся в закрытом состоянии, а вентили (е), (д), (1) - в открытом состоянии. Моющее масло нагнетают насосом (II) из резервуара (22) через вентиль (е) и трубопровод (16) к пермеатной стороне мембран и направляют в резервуар (22) для моющего масла по трубопроводам (17) и (21). Моечный резервуар (22) подключен к источнику чистого масла и щелочного раствора (20).

Способ по изобретению ниже проиллюстрирован на неограничивающих примерах.

Общие процедуры

Обычным образом нейтрализованное и осветленное подсолнечное масло, содержащее около 100-1500 ррт воска, сушат до содержания воды предпочтительно менее 0,05% по массе и нагревают до температуры около 80°С для гарантии полного растворения всех кристаллов воска. После этого масло подвергают управляемому охлаждению, которое включает первую стадию быстрого охлаждения, на которой масло быстро охлаждают до температуры растворения воска, присутствующего в масле (приблизительно 45°С), и вторую стадию охлаждения, на которой скорость охлаждения составляет 6°С в час, а максимальная разность температур масла и охладителя составляет 8°С. Конечная температура масла составила 8°С. Полученную взвесь масла с кристаллизованным воском немедленно фильтруют через фильтры Мюгоха ТР 313 производства Λδαίιί О11С1шса1 1и1ета1юиа1 Ытйеб 1араи без дополнительного времени на выдержку и без добавок. Максимальная скорость потока была достигнута через несколько минут, и ее приняли за предельный поток, т.к. в первые минуты микрофильтрования на скорости потока сказывалось заполнение фильтрующих модулей. Трансмембранное давление составляет 3 бар.

Подсолнечное масло, полученное в результате рафинирования масла, в котором применялся способ очистки по изобретению, подвергали испытанию на холод. Масло выдерживали при 0°С в течение 24 ч. Масло осталось прозрачным, и помутнений не образовалось.

IA. Процедура продувки газом.

Процедура включает следующие стадии, например, с газообразным азотом.

1. Извлечение накопленного масла.

За счет приложения обратного давления газа недепарафинированное масло выдувают из модулей фильтрования (13) в питающий резервуар. Минимальный поток азота, необходимый для опустошения фильтра и для обратной продувки, составляет 0,3 м³/мин/модуль.

2. Обратная продувка газом.

Состоит в том, что воск выдувают из мембраны газом. Эта стадия длится около 30 с. При обратной продувке азотом максимальное допустимое давление составляет 3 бар (избыточное давление). На практике предпочтительно, чтобы используемый азот был предварительно осушен и очищен ультратонким фильтрованием.

IB. Процедура обратной промывки маслом.

Эта процедура содержит следующие стадии.

1. Когда максимальный поток после обратной продувки сжатым газом уменьшится до менее 90% предельного потока, промывочный резервуар (22) для (горячего) масла наполняют (не-)очищенным от воска маслом.

2. Промывочное масло затем фильтруют предварительным фильтром кристаллизатора.

3. Создают поверхностный слой Ν₂ для предотвращения полимеризации.

4. Промывочное масло нагревают до температуры около 75°С.

5. На стадии извлечения накопленного масла масло из фильтровальных модулей выдувают в обратном направлении в питающий резервуар газом, например, азотом.

6. Саму очистку начинают с закрытия верхнего чистого штуцера (2) и промывки мембран от внутренней стороны к внешней стороне. Промывочное масло рециркулируют (17, 21) обратно в резервуар (22) для промывочного масла. Промывку продолжают до тех пор, пока температура масла на выходе не станет 75°С (равной температуре масла на входе). После промывки содержимое резервуара для промывочного масла переливают в резервуар для масла с воском.

1С. Процедура обработки щелочным раствором.

После того, как максимальный поток после обратной промывки сжатым газом и маслом уменьшится до около или менее 90% предельного потока, начинают обработку щелочным материалом.

1. На стадии извлечения накопленного масла масло из фильтровальных модулей выдувают в обратном направлении в исходный резервуар газом, например, азотом.

2. Обратную продувку газообразным азотом продолжают в течение 10 мин при давлении обратного потока 3 бар (избыточное давление).

3. Резервуар (22) для промывочного масла заполняют водой и нагревают его содержимое до 60°С.

4. Фильтры (13) промывают горячей водой изнутри (16) к наружной стороне мембраны (17) в течение 30 мин.

5. Операцию 4 повторяют, но теперь используют 6%-ный (по массе) раствор ΝηΟΗ при 60°С.

6. Операцию 4 повторяют с использованием воды до тех пор, пока значение рН не станет ниже 8.

7. Модули подвергают обратной продувке газообразным азотом (18) в течение 10 мин при 3 бар.

Сравнительный пример

Масло с содержанием воска 600 ррт, в котором образовались кристаллы воска, в соответствии с общими процедурами, как описано вы ше, подают в фильтрующее устройство (13), как показано на гидравлической схеме фиг. 2.

Фильтрование начинают с заполнения фильтра и освобождения его от воздуха. Во время процесса фильтрования масляновосковую взвесь подают на внешнюю сторону модулей по трубопроводу (10). Масло отфильтровывают через свободное отверстие (16) в резервуары (14) для депарафинированного масла. Фильтрование производят при постоянном значении потока до тех пор, пока не будет достигнуто заданное максимальное давление в фильтре. После этого давление в фильтре поддерживают на постоянном уровне за счет постепенного снижения величины потока. Максимальный поток фильтрата составляет 65 кг/ч/фильтровальный модуль.

Когда скорость потока уменьшается до 35 кг/ч/фильтровальный модуль, фильтрование прерывают, освобождают фильтр и регенерируют его обратной продувкой газообразным азотом. Использовали следующие условия обратной продувки азотом: 3 бар избыточного давления.

Затем производили обратную продувку азотом в соответствии с процедурой 1А.

В табл. 1 см. несколько циклов обратной продувки азотом и восстановления максимальной скорости потока. Периодом является продолжительность цикла одной операции обратной продувки азотом.

Среднее время между двумя циклами обратной продувки азотом - около 30 мин.

Таблица 1. Уменьшение максимальной скорости потока после нескольких циклов обратной продувки азотом

Время (ч)	Число операций обратной продувки азотом	Максимальная скорость потока (кг/ч/ фильтровальный модуль)
0	0	65
1	2	61
2	4	58
3	6	54
4	8	50

В период 0 измеренная максимальная скорость потока равнялась предельной скорости потока. После 8 операций обратной продувки газообразным азотом максимальная скорость потока снизилась до 50 кг/ч/фильтровальный модуль.

Затем начали обратную промывку маслом, как описано в процедуре 1В. Используемое масло - горячее недемаргаринизованное масло при температуре 75°С.

Скорость потока восстановилась, и произвели несколько циклов обратной продувки газообразным азотом с интервалом 30 мин, а также обратной промывки маслом с гораздо большим интервалом. Максимальная скорость потока, наблюдаемая после каждой операции обратной промывки маслом, указана в табл. 2. Средний интервал между двумя циклами промывки мас лом составляет 6 ч или 350 кг/фильтровальный модуль.

Таблица 2. Уменьшение максимальной скорости потока после обратной промывки маслом

Тонн/ фильтровальный модуль	Время, ч	Число циклов обратной промывки маслом	Максимальная скорость потока (кг/ч/ фильтровальный модуль)
0	0	0	65
30	1,8	5	64
60	3,5	10	63
90	5,2	15	62
120	7,0	20	61

Из этих результатов сделали вывод о том, что комбинация обратной продувки газом и обратной промывки маслом приводит к временному восстановлению скорости потока. Несмотря на это, максимальная скорость потока уменьшилась после нескольких циклов очистки горячим маслом. После 20 циклов максимальная величина потока, которую удалось достичь после операции очистки маслом, составила 94% предельного потока.

Пример 1.

В этом эксперименте масло депарафинировали в соответствии с тем же процессом, что и в примере для сравнения (С). После 60 циклов (или 25 тонн на фильтровальный модуль) обратной промывки маслом в комбинации с обратной продувкой газообразным азотом максимальная скорость потока, измеренная после обратной промывки маслом, уменьшилась до 50 кг/ч/фильтровальный модуль (77% предельного потока). В этот момент начали процедуру очистки раствором щелочи, как описано в процедуре 1С.

Использовали щелочной материал 6%-ный (по массе) ΝαΟΗ каустический раствор. Восстановление скорости потока после нескольких циклов очистки щелочным раствором представлено в табл. 3.

Среднее время между двумя щелочными обработками от 3 до 4 недель.

Таблица 3. Восстановление скорости потока после нескольких циклов щелочной обработки

Тонн/ фильтровальный модуль	Время, недель	Количество щелочных обработок	Максимальная скорость потока (кг/ч/ фильтровальный модуль)
0	0	0	65
25	3	1	64
50	6	2	64
75	12	3	65

Пример 2.

Провели такой же эксперимент, как в примере 1, но в этот раз использовали 6%-ный (по массе) раствор 8И 825, содержащий поверхностно-активные вещества и связывающие соединения, вдобавок к ΝαΟΗ (полученный от фирмы И1уег8еу Ьеует) в качестве щелочного вещества.

Результирующие скорости потока сведены в табл. 4.

Таблица 4. Восстановление скорости потока после нескольких циклов щелочной обработки веществом 8ϋ 825

Тони/ (])Млыровальный модуль	Время, недель	Количество щелочных обработок	Максимальная скорость потока (кг/ч/ фильтровальный модуль)
0	0	0	65
25	3	1	63
50	6	2	65
75	12	3	64

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ очистки пористых мембран, пригодный для применения в процессах рафинирования масла, предусматривающий периодическую обработку указанных мембран, включающую следующие стадии:

a) обратная продувка газом, если поток уменьшился до менее 95% максимального потока, т.е. потока через мембрану сразу после очистки;

b) обратная промывка пищевым маслом, если максимальная скорость потока, измеренная после обратной продувки газом, уменьшилась до менее 90% предельного потока, т.е. потока через мембрану, используемую в первый раз;

c) обработка мембран щелочным веществом, если максимальная скорость потока, измеренная после обратной промывки маслом, уменьшилась до менее 90% предельного потока;

причем способ применяют для очистки на месте при условии, что он не включает использование органических растворителей для очистки мембран.
2. Способ по п.1, в котором стадию а) обратной продувки газом проводят с частотой более одного раза каждые 8 ч.
3. Способ по п.1 или 2, в котором стадию Ь) обратной промывки маслом проводят с частотой более одного раза каждые 14 дней.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором стадию с) обработки щелочным веществом проводят с частотой более одного раза каждые 7 месяцев.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию с) обработки щелочным веществом проводят с частотой более одного раза каждые 6 недель.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что стадию Ь) обратной промывки маслом осуществляют с горячим маслом, которое не фракционировали охлаждением.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что щелочную обработку проводят раствором, содержащим одно или несколько соединений, выбранных из группы, состоящей из каустической соды, поверхностно-активных веществ, моющих веществ (детергентов).
8. Способ по любому из пп. 1 -7, отличающийся тем, что пористыми мембранами являются микрофильтры со средним диаметром пор 0,05-5 мкм.
9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что мембраны используют в форме модуля, содержащего кожух, включающий пакет полых волокон, сделанных из симметричной синтетической полимерной мембраны, предпочтительно поливинилиденфторида (ПВДФ), причем указанные мембраны имеют средний диаметр пор 0,2-0,9 мкм.
10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что масло для обратной промывки мембраны является тем же маслом, что и рафинируемое масло.
11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что стадию а) обратной продувки газом осуществляют сжатым газом.
12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что предназначен для использования в процессе депарафинизации масла.