DE3627424C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vakuumverfahren zum Desodorie­ ren/physikalischen Raffinieren von Ölen und Fetten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Wie allgemein bekannt, werden beim Deodorierverfahren und auch beim Raffinierprozeß von Ölen und Speisefetten die verwendeten Produkte über eine vorbestimmte Zeitdauer und bei vorbestimmter Temperatur einer stark verdünnten Atmosphäre ausgesetzt (2 bis 6 mmHg). Während dieser Zeit wird Wasserdampf in das System eingegeben, um den Druck der flüchtigen Komponenten des Öls/Fettes in der internen Atmosphäre der Apparatur zu vermindern. Damit der absolute Druck extrem niedrig gehalten werden kann, selbst nach direkter Einspritzung des Wasserdampfes, sind die industriellen Apparate mit einem Vakuumsystem ausgerüstet, dessen Aufgabe es ist, kontinuierlich diesen Dampf und andere Gase (Luft und Flüchtigkeitsprodukte) zu entfernen, um so die interne Atmosphäre im niederen Arbeitsdruckbereich zu erhalten.

Zu dem oben genannten Zweck wird allgemein in der Industrie ein Satz Dampfejektoren mit zwischenge­ schalteter Kondensierung verwendet, die gegebenenfalls an Flüssigring-Vakuumpumpen angeschlossen sind. In diesen Systemen werden die Gase, die vorwiegend aus Wasserdampf, Luft und Flüchtigstoffen bestehen, zu­ nächst ausgehend vom Betriebsdruck der Anlage (2 bis 6 mmHg) bis zu einem höheren Druck (üblich: 30 bis 50 mmHg) verdichtet, wobei das Wasser bei den üblichen Temperaturen kondensiert werden kann. Die Ausrü­ stung für diese Verdichtung ist ein Dampfejektor, bei dem die kynetische Energie des Antriebsdampfs den Druck mittreibt und den Druck des zu verdichtenden Dampfs erhöht und sich mit diesem mischt. Je nach Bedarf an Druck werden ein, zwei oder drei Stufen verwendet. Der Austritt des(r) ersten Injektors(en) ist noch ein Gemisch aus Gasen, vorwiegend Wasserdampf, mit einem etwas erhöhten Druck (30 bis 50 mm Hg).

Bei diesem Druck kann das Wasser unter den üblichen Temperaturen kondensieren. Das wird durch Direkt- Kontakt-Kondensatoren unter Verwendung von Kühlwasser vorgenommen. Nach Kondensierung des Haupt­ anteils an Wasser werden die nicht kondensierten Komponenten, die noch mit Wasserdampf angereichert sind, wieder bis zum Atmosphärendruck gepumpt.

Je nach ökonomischen Gesichtspunkten geschieht dieses durch einen Satz Ejektoren mit oder ohne zwischen­ geschalteter Kondensierung, Vakuumpumpen oder einer Kombination beider Systeme. Für die erste Stufe der Kompression von 2/6 auf 30/50 mmHg) werden im Hinblick auf die sehr hohen Durchsätze keine mechanischen Kompressoren eingesetzt.

Es muß noch erwähnt werden, daß der Ejektor für die erste Kompression der größte Dampfverbraucher des Raffinierungsprozesses von Ölen und Speisefetten ist.

Vom Gesichtspunkt des Energieverbrauchs betrachtet, ist diese Ausrüstung äußerst unzugänglich, da die benötigte Antriebsmenge des Dampfes zwei- bis fünfmal höher ist als die Dampfmenge, die mitgenommen wird. Dieser Mangel verstärkt sich noch, wenn die Temperatur des zur Verfügung stehenden Wassers zur späteren Kondensierung hoch ist, und somit auch der Druck.

Nachstehende Aufstellung, die dem "Journal of American Oil Chemist Society" Nr. 2, Vol. 62, Seite 314, von Februar 1985 entnommen wurde, zeigt präzise den Einfluß der Wasserdampftemperatur auf.

Ein weiteres gravierendes Problem im Zusammenhang mit der Deodorierung, insbesondere bei Verwendung des Vakuumverfah­ rens, ist die Wasser- und Luftverschmutzung, die durch den hohen Kühlwasserumsatz hervorgerufen werden. Das Gebrauchs­ wasser wird ständig in niederen Konzentrationen mit organi­ schen Substanzen verschmutzt. Die direkte Klärung der aus­ fließenden Flüssigkeit ist absolut unwirtschaftlich, in An­ betracht des großen Volumens.

Eine Teillösung, im allgemeinen von den Raffinerien ange­ wendet, ist das Recycling des Wassers in Kühltürmen, was eventuell zu unerwünschten Geruchsabsonderungen führt. Obwohl dieses Problem des öfteren in Veröffentlichungen und auf Kongressen behandelt wurde, ist bis jetzt noch keine Lösung hierfür gefunden worden.

Aus der DE-OS 23 17 451 ist ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Abtrennen von Fettmaterial aus Dämpfen be­ kannt, wobei die zu desodorierenden Dämpfe aus einer unter Vakuum stehenden Desodoriervorrichtung zu einem Zyklon-Separator geleitet werden, in dem die mitgeführten Öltröpf­ chen von den fetthaltigen Desodorierdämpfen abgetrennt wer­ den. Am Ausgang des Separators ist ein Ladegerät angeord­ net, durch welches Wasserdampf in die weiterführende Ab­ dampfleitung eingeführt wird. In diese von dem Ladegerät wegführende Leitung wird Flüssigkeit eingespritzt, um den Wasserdampf zu sättigen und wenigstens teilweise das Fett­ material zu kondensieren. Im Anschluß daran wird diese Mischung aus Wasserdampf, eingespritzter Flüssigkeit und kondensiertem Fettmaterial in einem Zyklon-Abscheider be­ handelt. Der aus dem Zyklon-Abscheider austretende gerei­ nigte Wasserdampf wird abschließend in einem barometrischen Kondensater kondensiert. Das durch das Einspritzen von Flüssigkeit kondensierte Fettmaterial und die eingespritzte Flüssigkeit selber werden aus dem Zyklon-Abscheider abgezo­ gen und eventuell ganz oder teilweise wieder rückgeführt. Die Temperatur der einzuspritzenden Waschflüssigkeit liegt bei den verschiedenen Beispielen zwischen 10°C und 33°C. Die Temperatur der durch das Einspritzen gereinigten Dämpfe liegt bei ca. 22°C.

Alle bisherigen diesbezüglichen Vorschläge sind lediglich theoretischer Natur oder erhöhen den Energiekonsum im Ver­ gleich zu den bisherigen Verfahren wesentlich. Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung von indirektem Wärmeaustauschern zur Kühlung des Wassers der Direkt-Kontakt-Kondensatoren, wodurch die Überführung von verschmutztem Wasser in die Kühltürme vermieden werden kann. Hiermit ist das Problem der Gerüche gelöst, da das verschmutzte Wasser einem ge­ schlossenen Recycling unterliegt, jedoch in die Temperatur etwas höher, so daß ein zusätzlicher Wärmeaustausch vorhan­ den sein muß. In heißem Klima, wo die Wassertemperatur so­ wieso einen höheren Dampfverbrauch hervorruft, ist diese Lösung nicht durchzuführen oder mit einer Erhöhung der Be­ triebskosten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das bei hoher Umweltver­ träglichkeit hinsichtlich des Energieverbrauchs wesentlich günstiger als bei den üblichen Verfahren ist.

Diese Aufgabe wird jedoch gelöst mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1.

Der hier vorgeschlagene Prozeß, ein direktes Kondensierungsverfahren bei niedriger Temperatur, besteht vorwiegend darin, die Kondensierung des Großteils des Wasserdampfes schon durch den Arbeitsdruck in der Deodorieranlage/oder Raffinieranlage durchführen zu lassen. Somit ist das Absauggut, das verdichtet werden soll, minimal und besteht vorwiegend aus nicht kondensierbaren Stoffen und der Wasserdampfsättigung. Damit die Kondensierung bei den vorhandenen niederen Drücken vonstatten gehen kann, ist es notwendig, Temperaturen unter dem Gefrierpunkt des reinen Wassers anzuwenden. Diese Tatsache ist es, die bedingt die Anwendung von Oberflächenkondensatoren ungeeignet macht; außerdem ist auch ein hoher Oberflächenwärmeaustausch notwendig. Die Anwendung von Eis und organischem Material auf der Wärmeaustauschfläche führt zu Stillstän­ den für Reinigungsarbeiten und anderem mehr.

Beiliegendes Schema zeigt den verbesserten Ablauf des Prozesses, unter Verwendung von Natriumchlorid 1 in 15-24%iger Konzentration als Kondensationsmittel und einem Direkt-Kontakt-Kondensator 2. Der kon­ densierte Wasserdampf wird so der Lösung einverleibt.

Die Natriumchloridlösung ist ein adäquates Kondensationsmittel, da der Gefrierpunkt desselben weit unter den Temperaturen liegt, die zur Erlangung der Wasserdampfdrücke notwendig sind und den genannten Arbeits­ drücken entsprechen. Die Anwesenheit einer Lösung - das Natriumchlorid - begünstigt das Verfahren, da es zu einer leichten Verminderung des Druckes in der Lösung kommt, im Vergleich zu reinem Wasser.

Die vom Deodorierprozeß oder der physikalischen Raffinerie ausgelösten Dämpfe 3 bestehen im wesentli­ chen aus Wasserdampf und kleinen Mengen organischer Substanzen sowie nicht kondensierbaren Stoffen; sie werden durch den Barometer-Direkt-Kontaktkondensator 2 geleitet, wo sie in innigen Kontakt mit der Natri­ umchloridlösung gelangen, wie oben erwähnt, bei einer Minustemperatur von 5 bis 16° Celsius.

Der Großteil des kondensierten Wasserdampfes integriert sich mit dem Fluß der Lösung und gibt dieser seine Kondensationswärme ab. Die nicht kondensierbaren Stoffe und auch die Wasserdampfsättigung werden sodann mit Hilfe von Ejektoren und/oder Vakuumpumpen 4 weiterbefördert und verdichtet. Der große Unterschied besteht darin, daß der jetzt noch zu verdichtende Gasfluß nun 10- bis 20mal kleiner ist.

Die dem Kondensatorenwasser 2 zugesetzte Natriumchloridlösung mit einer 3 bis 10°C höheren Temperatur als der Eingangstemperatur wird durch Gravität zu einem Flotationskühler 5 gebracht, der eigens hierfür konzipiert ist, wo die organischen Substanzen 6, die auch bei dieser Temperatur kondensieren, durch Flotation ausgeschieden werden und danach - bei schon gereinigter Lösung - durch Verdampfung eines Kühlmittels in den Serpentinen 7, die innerhalb der Lösung liegen, gekühlt werden. Die Lösung kehrt zur Kondensator-Ein­ gangstemperatur zurück (5 bis 15° minus). Eine Zentrifugalpumpe 8 führt in kontinuierlichem Kreis die Lösung zum Kondensator 2 zurück. Da die Lösung durch den Zusatz von Wasser der Kondensation verdünnt wird, wird ein periodischer Zusatz von Natriumchlorid notwendig 9, sowie der Abschöpfung der überschüssigen Lösung, damit das notwendige Volumen und auch die Konzentration gehalten wird.

Die konzentrierte Natriumchloridlösung, die kontinuierlich abgeschöpft werden muß, ist gering (ungefähr 200 bis 300 kg/h für die üblichen Deodorieranlagen) und enthält eine geringe Menge an organischen Stoffen, was die Weiterverarbeitung erleichtert. In den meisten Fällen kann diese Lösung in anderen Verfahren Verwendung finden, wie z. B. zur Herstellung von Seifen 10 oder der Verarbeitung von Raffinationssalz.

Beim Vergleich des hier vorgeschlagenen mit den üblichen Methoden auf dem internationalen Industriesektor, d. h. die Benutzung von Ejektoren mit hohen Leistungen, werden folgende technische und ökonomische Vorteile deutlich:

• a) Verminderung des Gasstromverbrauches,
• b) totale Ausschaltung der Luftverschmutzung,
• c) bessere Stabilität des absoluten Druckes.

Diese drei Aspekte werden durch folgende Erklärungen besser verdeutlicht:

a) Verminderung des Gesamtstromverbrauches

Der genaue Wert der Energieeinsparung hängt spezifisch von den Bedingungen eines jeden Projektes oder Anlage ab. Besonders was den Arbeitsdruck für die Anlagen zum Deodorieren/Raffinieren und die vor Ort vorhandenen Kühlwassertemperaturen betrifft. Was die Energie anbelangt, wird in dem hier vorgetragenen Fall eine Ausrüstung ersetzt (Booster Ejektor mit dem Dampf betrieben), welche zur Verdichtung des Wasserdampf­ flusses 3- bis 6mal soviel Dampf benötigt als die Menge die er zu verdichten eingesetzt wird; durch eine Einrichtung mit einem mechanischen Kühlersystem, welches als Strom einen Bruchteil von der thermischen Energie verbraucht, die transportiert wird.

Als Äquivalenz: Die Konsumerhöhung an elektrischem Strom macht 10 bis 15% der Dampfeinsparung aus. Diese Rechnung macht den Vorteil klar, der aus dem neuen Verfahren erwächst, was thermische und elektrische Energie betrifft.

Mit diesem System ist es möglich, den Dampfverbrauch von 50 bis 55 kg/t deodoriertem Öl und Speisefett zu erreichen, während die herkömmlichen Methoden der industriellen Ausrüstungen heute zwischen 170 bis 400 kg/t schwanken. Es sei erwähnt, daß der Stromaufwand 12 bis 20 kWh/t beträgt.

b) Totale Ausschaltung der Luftverschmutzung

Das Verfahren, das hier vorgeschlagen wird, ist hermetisch abgeschlossen, da das Natriumchlorid im Recy­ ling steht und in inniger Verbindung mit den organischen Substanzen, ohne offenen Kontakt zur Außenwelt.

Die aus Luft und nicht kondensierbaren Stoffen bestehenden Gase werden kontinuierlich aus der Anlage abgeschieden und zur anliegenden Leitung der der Deodorier- und Raffinier-Anlage angegliederten Kesselanla­ ge, wo die organischen Substanzen durch Verbrennung zerstört werden. Diese Gase sind wesentlich weniger verschmutzt als die aus üblichen Anlagen, das sie einer Wäsche mit einer wäßrigen Lösung unterzogen werden, bei minus 5 bis 15° Celsius.

Der Kühlturm, der vorher mit verschmutztem Wasser arbeitete und somit eine Quelle unerwünschter Gerüche war, wird durch einen, vom energetischen Standpunkt aus gesehen, 5- bis 10mal kleineren ersetzt, der mit sauberem Wasser arbeitet, das in den Kondensatoren des Kühlsystems kreist, ohne mit der organischen Materie in Kontakt zu treten.

c) Bessere Stabilität des absoluten Druckes

Der absolute Druck ist bei den Deodorier- und Raffiniersystemen als eine kritische Variable bekannt. Wenn während des Verfahrens Schwankungen auftreten, die höhere Werte erreichen, selbst für nur kurze Perioden, wird das Endergebnis der Produktion unweigerlich in Mitleidenschaft gezogen. Bei den üblichen Vakuumsyste­ men mit Dampfejektoren, haben, wegen der dynamischen Eigenschaften des Systems, jedwede Schwankungen des Betriebsdampfdruckes einen großen Einfluß auf den absoluten Druck, ebenso wie auch Schwankungen des zu verdichtenden Dampfvolumens, was zu Schäden führt.

Der plötzliche Anstieg des zu verdichtenden Dampfvolumens ist ein alltägliche Erscheinung, wie z. B. durch den gleichzeitigen Eintritt kleiner Wassermengen mit dem zu deodorierenden/raffinierenden Material, welche unter den vorhandenen Betriebsbedingungen sofort verdampfen. Bei dem umgekehrten Verfahren fängt der thermische Träger, der aus dem Volumen der Salzlösung gebildet wird, die zirkuliert, in der Größenordnung von 15 bis 20 t, einen Großteil der Variationen ab, was zu einer Stabilisierung des absoluten Druckes führt, der somit nicht mehr gelegentlichen Schwankungen unterliegt.

Claims (6)

1. Vakuumverfahren zum Desodorieren/physikalischen Raffi­ nieren von Ölen und Fetten unter Verwendung von Wasser­ dampf, wobei die entstehenden, aus organischen Substan­ zen und nicht kondensierbaren Stoffen bestehenden Ab­ dämpfe kondensiert, verdichtet und gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdämpfe in einem Direkt-Kontakt-Kondensator un­ ter Verwendung eines Kondensationsmittels bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von reinem Wasser und unter niedrigem Druck kondensiert werden, wobei der Wasser­ dampf des Verdichtungsvorgangs mittels des normalen Ar­ beitsdrucks der Anlage erzeugt werden.

2. Vakuumverfahren nach Anspruch 1, wobei als Kondensati­ onsmittel eine Natriumchloridlösung verwendet wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Natrium­ chloridlösung 15 bis 24% beträgt.

3. Vakuumverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichet, daß die Temperatur, bei der der Wasserdampf mit der Na­ riumchloridlösung in Kontakt tritt, -5 bis -50°C beträgt.

4. Vakuumverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht kondensier­ baren Stoffe mit Hilfe von Ejektoren und/oder Vakuumpum­ pen verdichtet werden.

5. Vakuumverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kondensati­ onswasser zugesetzte Natriumchloridlösung mit einer 3 bis 5 Grad höheren Temperatur als die Eingangstemperatur in einem Flotationskühler auf Kondensatoreingangstempe­ ratur zurückgeholt wird und dabei kondensierbare orga­ nische Substanzen durch Flotation ausgeschieden werden.

6. Vakuumverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung durch Zu­ satz von frischem Natriumchlorid regeneriert und im Recycle-Verfahren wieder dem Kondensator zugeführt wird.