KR0145744B1 - 식용유 탈취기로부터 폐열을 회수하고 생성물 안정성을 개선시키는 방법 - Google Patents

식용유 탈취기로부터 폐열을 회수하고 생성물 안정성을 개선시키는 방법

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KR0145744B1
KR0145744B1 KR1019920019011A KR920019011A KR0145744B1 KR 0145744 B1 KR0145744 B1 KR 0145744B1 KR 1019920019011 A KR1019920019011 A KR 1019920019011A KR 920019011 A KR920019011 A KR 920019011A KR 0145744 B1 KR0145744 B1 KR 0145744B1
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와이. 쳉 알란티.
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티모티 엔. 비숍
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Abstract

본 발명은, 고온 탈취 식용유가 탈취시키려는 원유와 간접적으로 열교환됨에 따라, 고온 식용유내로 비-응축성 비활성 기체를 도입 또는 주입시키는 것으로 이루어지는, 탈취 식용유로부터 열을 회수하고 탈취 식용유를 안정시키기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

식용유 탈취기로부터 폐열을 회수하고 생성물 안정성을 개선시키는 방법
제1도는 본 발명의 한 양태를 도해한 탈취 시스템의 개략적 흐름도이다.
제2도는 본 발명의 한 양태를 도해한 탈취 시스템의 또다른 개략적 흐름도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,36:탈취탑 6,6a,37,38:열교환기
6c:저장용기 8:기체 도입 수단
9:간접 가열 수단 20,22,79,80:진공 부스터
24,29,77,78:응축기 34:고온 열매용 가열기
40,47,48,54,71,72,73:흐름 지시기
81:증기 제트 이젝터 83:세척기
본 발명은 탈취 식용유의 안정성 및/또는 탈취 식용유로부터의 폐열 회수를 향상시키는 방법에 관한 것이다.
탈취 식용유는 원유를 초기에 화학적 또는 물리적으로 정제시킨 후, 탈취시킴으로써 제조하는 것이 일반적이다. 일반적으로, 화학적 정제는 정련, 중화 탈랍, 세척 및 여과를 포함한다. 다른 한편으로는, 물리적 정제는 정련, 탈색 및 여과를 포함한다. 이들 정제 기술은 원유 중에 서로 다른 양의 불순물을 남기기 때문에, 이들은 선택되는 후속 탈취 조건에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 물리적 정제 기술의 사용으로 인하여 탈취시키려는 오일 중에 상당한 양의 불순물이 잔류하는 경우에, 원하는 질을 갖는 식용유를 얻기 위하여 까다로운 탈취 작업 조건이 필요할 수 있다.
그중에서도 특히, 탈취는 기본적으로 원유로부터 불쾌한 방향 및 맛을 제공하는 불순물의 제거를 수반한다. 제거되는 불순물은 유리 지방산; 알데히드, 케톤, 알코올 및 탄화수소와 같은, 불쾌한 방향 및 맛을 유발시키는 화합물; 및 과산화물 및 안료의 열분해에 의해 생성되는 화합물을 포함하는 것이 일반적이다. 이들 불순물은 식용유에 원하는 성질을 제공하도록 충분히 제거되어야 한다. 예를 들어, 식용유 중의 지방산은 원하는 성질을 갖는 식용유를 얻기 위해 약 0.1 내지 0.2%까지 충분히 감소되어야 한다.
원유의 탈취는 증기 또는 질소와 같은 불활성 스트리핑 가스(stripping gas)의 존재하에, 고진공하의 고온 상태에서 달성되는 것이 일반적이다. 고온 상태는, 불활성 스트리핑 가스가 원유로부터 원하지 않는 불순물을 스트리핑시킴에 따라 원하지 않는 불순물의 열분해를 촉진시킨다. 고진공은 탈취 과정 동안 원유의 산화성 분해를 방지한다.
탈취가 완결되면, 생성된 고온의 탈취된 식유유는 냉각된다. 고온에서, 탈취된 식용유는 산화성 분해가 매우 잘되는 것으로 공지되어 있다. 따라서, 냉각에 의해, 탈취 식용유의 산화 민감성이 최소화된다.
냉각은 고온 탈취 식용유가 진공하에 제공되는 경우에 열회수 장치에서 수행되는 것이 일반적이다. 탈취기의 일체 부분일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 열회수 장치는, 간접 냉각 수단으로서 탈취시키려는 도입 원유의 사용을 통해, 방출되는 고온 탈취 식용유부터 열을 회수하도록 작동된다. 원유를 사용하여 열을 회수함으로써, 고온 탈취 식용유와 원유는 둘 모두 동시에 각각 저장 및 탈취에 적합한 바람직한 온도에 도달할 수 있다. 그러나, 이를 위해 통상적인 튜브 및 쉘 열교환기를 사용하는 것은, 일반적으로 열교환기 중의 압력 강하를 극복하기 위해 필요한 외부 기계적 펌프가 공기를 누출시켜서 진공하에 고온 탈취 식용유를 산화시킬 수 있기 때문에 매우 바람직하지 않다.
고온 탈취 식용유로부터 원유로의 열전달을 개선시키기 위해, 열회수 장치에서 고온 탈취 식용유를 교반시키기 위한 기계적 교반기의 사용이 제안되어 왔다. 기계적 교반기에 의한 교반으로, 고온 탈취 식용유의 난류 혼합이 야기될 수 있으며, 이는 또한 원유를 갖는 냉각 코일 다음의 열적 경계층을 감소시켜서 열전달율을 증가시킨다. 그러나, 기계적 교반기는, 열회수장치 및 이와 관련된 설비가 충분히 크게 만들어질 수 없는 한은, 원유 및 고온 탈취 식용유를 평형 온도에 도달시키기에 충분한 교반을 제공하지 못한다. 또한, 기계적 교반기는, 그안의 고온 탈취 식용유의 산화를 방지하기 위해 충분히 밀봉되는 것을 필요로 하는 열회수 장치에서 사용하기 어렵다. 기계적 교반기의 사용의 결과로서, 열회수 장치의 내부 챔버 내로의 공기의 어떠한 누출도 고온 탈취 식용유의 심한 산화성 분해를 야기시킬 수 있다.
기계적 교반기와 관련된 문제점을 완화시키기 위해, 탈취 장치에서 쉽게 이용할 수 있는 증기가 열회수 장치에서 고온 탈취 오일을 교반시키기거나 난류 혼합시키는 데에 사용되어 왔다. 고온 탈취 식용유 내에 증기를 주입시킴으로써, 열전달율을 최대화시키기에 충분한 교반이 야기될 뿐만 아니라, 열회수 장치 내측에 정압이 발생되어 공기 누출 가능성이 감소된다.
이들 장점에도 불구하고, 열회수 장치에서의 증기의 사용은 어려운 것으로 밝혀졌다. 고온 탈취 식용유를 예를 들어 100℃ 미만으로 냉각시키는 것은, 증기가 물로 응축되기 때문에 바람직하지 않다. 냉각된 탈취 식용유 중의 물의 존재는 박테리아 성장을 촉진시킬 수 있고, 그중에서도 특히, 비혼화층의 생성 또는 탁한 에멀션을 야기시킬 수 있다. 따라서, 고온 탈취 식용유는 열회수 장치 내에서 100℃ 이상으로 냉각시킨 후에, 냉각기에서 100℃ 미만으로 더 냉각시키는 것이 일반적이다. 그러나, 이러한 냉각 기술은, 열회수를 최대화시키지 않으면서 설비 및 작업 비용을 증가시키기 때문에 비경제적이다.
또한, 상기 방법으로 냉각된 증기 탈취 식용유는 공기를 흡수하려는 보다 높은 경향, 즉, 산화성 분해에 대한 고민감성을 갖는 것으로 발견되었다.
따라서, 탈취 식용유의 안정성, 즉 산화성 분해에 대한 보다 낮은 민감성을 향상시키고, 고온 탈취 식용유로부터의 열회수를 향상시키기 위한 방법을 발견하는 것이 요구되고 있다.
본 발명에 따라, 탈취 식용유의 안정성 및 열회수의 개선은, 열회수장치에서 고온 탈취 식용유가 원유와의 간접 열교환에 의해 100℃ 미만으로 냉각됨에 따라, 열회수 장치에서 고온 탈취 식용유내에 비응축성 불활성 기체를 분산시키는 것을 포함하는 방법에 의해 달성된다. 분산되는 상기 비응축성 기체의 양은 상기 고온 탈취 식용유의 균일한 냉각 및 안정성을 촉진시키기에 충분해야 한다. 탈취 식용유가 열회수 장치 내에서 바람직한 온도로 냉각되면, 이것은 하류 도관을 통해 저장 용기로 운반된다. 추가의 비응축성 불활성 기체는 하류 도관 및/또는 저장 용기 내에서 탈취 오일내에 분산되어, 탈취 식용유 중에 추가의 비응축성 불활성 기체를 용해시킬 수 있다. 그 동안, 방출되는 고온 탈취 오일에 의해 예열된 원유는 증기, 비응축성 불활성 기체 및 이들의 혼합물로부터 선택된 스트리핑 가스를 사용하는 탈취탑에서 계속해서 탈취될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 원유는 식물성 및/또는 동물성 공급원으로부터 유도되는 모든 오일을 의미한다. 용어 식물성 오일은 특히, 올리브, 야자과식물, 코코넛, 콩, 땅콩, 목화씨, 해바라기, 옥수수 등의 오일 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있으며, 반면에, 용어 동물성 오일은 특히 어류, 포유동물, 파충류 등의 오일 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 탈취 식용유는 식용성을 보유하기 위해 탈취된 모든 원유를 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 비응축성 불활성 기체는 주변 조건하에 실온에서 응축되지 않는 모든 불활성 기체를 의미한다. 비응축성 불활성 기체는 특히, 질소, 이산화탄소, 아르곤, 헬륨, 수소 및 이들의 혼합물을 의미한다.
본 발명의 한 일면은 냉각시키려는 고온 탈취 식용유 내로 비응축성 불활성 기체를 주입시킴으로써, 생성되는 냉각된 탈취 식용유의 안정성을 개선시킬 수 있다는 인식에 있다. 주입된 비응축성 불활성 기체는 탈취 식용유 중에 존재하는 물 응축물을 제거하고, 식용유 중에 용해되는 것으로 발견되었다. 본 발명의 또 다른 한 일면은 비응축성 불활성 기체의 주입이 고온 탈취 식용유로부터의 열의 최대 회수를 촉진시키고 고온 탈취 식용유의 균일한 냉각을 촉진시킨다는 인식에 있다. 고온 탈취 식용유는 비응축성 불활성 기체가 사용될 경우에 물 응축물이 생성되지 않기 때문엥, 도입 원유의 사용으로 바람직한 온도까지 냉각될 수 있다.
제 1도에는, 본 발명의 한 양태를 나타내는 개략적 탈취 흐름도가 도시되어 있다. 제 1도에서, 원유는 라인(7)을 경유하여 다수의 챔버(2,3,4,5 및 6)를 갖는 탈취탑(1)의 상부로 운반된다. 원유는 탈취탑(1)의 상부로의 운반에 앞서, 방출되는 탈취 식용유 생성물과의 간접적 열교환에 의해 예열될 수 있다. 간접 열교환은 탈취탑 및/또는 탈취탑의 내측 또는 외측에 위치한 하나 이상의 열교환기(6a)에서, 챔버중 하나, 특히 바닥 챔버(6)일 수 있는 열교환기에서 수행될 수 있다. 그러나, 탈취탑의 외측에 위치한 열교환기, 즉 탈취탑의 일체 부분이 아닌 열교환기가 일반적으로 바람직한 데, 그 이유는 이것이 그안에 주입된 기체에 의해 최소한 부분적으로 발생될 수 있는 여러 다른 압력하에서 작동될 수 있기 때문이다. 본원에서 열회수 장치로서 언급되는 열교환기는 대형 튜브 및 쉘 열교환기로 이루어질 수 있으며, 쉘 내에 하나 이상의 분산기 또는 분배 수단이 위치한다. 열회수 장치 또는 열교환기는 펌프(6c)와 연통되어, 고온 탈취 오일이 가압하에 열교환기 또는 열회수 장치에서 냉각될 수 있게 된다.
열교환기 또는 열회수 장치 내의 고온 탈취 식용유에, 하나 이상의 분산기 또는 분배 수단을 통해, 충분한 양의 비응축성 불활서 기체가 분산되거나 주입된다. 이러한 양은 탈취 식용유 1톤당 비응축성 불활성 기체 약 1scf 이상, 바람직하게는 탈취 식용유 1톤당 비응축성 불활성 기체 2.2scf 이상이다. 분산되거나 주입된 비응축성 불활성 기체는, (1) 고온 탈취 식용유의 교반 또는 난류 혼합을 야기시키고, (2) 고온 탈취 식용유 중에 존재하는 모든 수분을 제거하고, (3) 탈취 식용유를 비응축성 불활성 기체로 용해시키거나 포화시킨다. 비응축성 불활성 기체 포화 탈취 식용유는, 특히 물이 없거나 실제로 물을 함유하지 않는 경우에, 산화성 분해에 덜 민감성인 것으로 발견된 반면에, 냉각 동안의 고온 탈취 식용유의 교반은 고온 탈취 오일을 전부 균일하게 냉각시키는 것으로 발견되었다. 또한, 고온 탈취 식용유가 비응축성 불활성 기체를 응축시키지 않으면서 약 100℃ 미만, 바람직하게는 약 60℃ 미만으로 냉각될 수 있으므로, 고온 탈취 식용유로부터의 최대 열회수가 가능해진다. 비응축성 불활성 기체가 약 10ft/sec 이상, 바람직하게는 약 100ft/sec 이상(음속과 같은 속도)의 속도로 주입되거나 분산되는 경우, 고온 탈취 식용유의 교반의 증가 및 탈취 식용유 중의 비응축성 불활성 기체의 포화의 증가로 인하여, 탈취 식용유의 안정성 및 열회수가 더 향상될 수 있다. 또한, 예열된 비응축성 불활성 기체의 사용은 탈취 식용유 중의 비응축성 불활성 기체 포화 수준을 증가시킬 수 있다. 유사하게는, 냉각된 탈취 식용유와는 상반되게, 고온 탈취 식용유에 비응축성 불활성 기체를 주입하면, 탈취 식용유 중의 비응축성 불활성 기체 포화 수준이 증가되는 것으로 발견되었다. 비응축성 불활성 기체로 포화된 고온 탈취 식용유를 냉각시키면, 탈취 식용유는 비응축성 불활성 기체로 과포화되게 된다.
열교환기 또는 열회수 장치로부터 생성된 탈취 식용유는 열교환기(6 또는 6a)로 이동되는 과정에서 도입 원유와 추가로 열교환될 수 있거나, 하류 파이프(6b)를 통해 저장 콘테이너(6c)로 운반될 수 있다. 하나 이상의 분산기가 하류 파이프를 따라 그리고/또는 저장 용기 중에 제공되어 탈취 식용유 중에 추가의 비응축성 불활성 기체가 용해될 수 있다. 탈취 식용유의 안정성은 비응축성 불활성 기체로 오일을 추가로 포화시킴으로써 더 향상될 수 있다. 탈취 식용유 중에 용해되거나 포화된 임의의 과량의 비응축성 불활성 기체는 결국, 저장되어 있는 동안 탈취 식용유로부터 방출되고, 탈취 식용유를 덮어서 산화성 분해로부터의 추가의 보호를 제공한다.
일반적으로, 탈취탑에 공급된 원유는 화학적 또는 물리적으로 정제된다. 정련, 중화, 여과, 탈랍, 탈색, 표백, 윈터링, 수소화, 필터링 및 탈기 중 하나 이상의 과정을 거친 원유, 또는 정제되고 탈취되지만, 그럼에도 불구하고, 시간의 경과 및/또는 산소에 대한 노출로 인해 분해되는 원유를 포함하는 원유가 사용될 수 있다. 그러나, 사용되는 원유중의 불순물의 수준은 탈취탑의 작업 조건을 조절할 수 있다. 예를 들면, 탈취탑에 공급되는 원유 중의 불순물 수준이 증가함에 따라, 엄밀한 작업 조건이 필요할 수 있다.
원유가 탈취탑의 상부에 공급되면, 이것은 탈취탑(1) 중의 다수의 수직으로 일정 간격 떨어져 있는 챔버(2, 3, 4, 5 및 6)를 지나 하향으로 유동한다. 챔버들 중 일부 또는 전부에는 스트리핑 기체 도입 수단(8) 및 간접 가열 수단(9)이 설치될 수 있다. 특정 구멍 크기를 갖는 분산 또는 분배 수단과 같은 스트리핑 기체 도입 수단(8)이 하나 이상의 상부, 중간 및 하부 챔버(3, 4 및 5)에 각각 위치하는 것이 바람직한 반면에, 간접 열교환 수단(9)은 바닥 챔버(6)을 제외한 모든 챔버(2, 3, 4 및 5)에 위치할 수 있다. 그러나, 사용되는 간접 열교환 수단 및 스트리핑 기체 도입 수단의 갯수 및 형태 둘 모두는, 탈취탑 중의 공급 재료가 약 130℃ 이상의 탈취 온도에서 특정량의 스트리핑 기체로 처리되는 한은 중요하지 않을 수 있다.
원유가 강하관(10)을 경유하여 하나의 챔버로부터 또 다른 하나의 챔버로 이동함에 따라, 비응축성 스트리핑 불활성 기체 및/또는 증기 스트리핑 기체는 도관(11, 12, 13 및 14)을 통해 탑에 도입되고, 하나 이상의 상부 챔버(3), 하나 이상의 중간 챔버(4) 및 하나 이상의 하부 챔버(5)의 바닥 부분에 위치한 스트리핑 기체 도입 수단(8)에 들어간다. 스트리핑 기체 도입 수단으로부터, 비응축성 불활성 기체 및/또는 증기는 약 0.1 내지 6mmHg진공의 압력 및 약 150℃ 내지 270℃의 온도하에서, 역류로 상향으로 유동하여 하향으로 유동하는 오일과 접촉하게 된다. 탑에 들어가는 비응축성 불활성 기체 또는 증기의 양은 밸브(15)에 의해 조절될 수 있다. 스트리핑 수단으로서, 증기 대신에 비응축성 불활성 기체가 사용되는 경우에는, 본원에 참고 문헌으로 인용된 미합중국 특허 출원 제 07/698,803 호에 규정되어 있는 이론적으로 필요한 양보다 상당히 더 적은 양이 사용된다. 이론적인 양보다 상당히 더 적은 양은, 식용유 1톤당 비응축성 불활성 기체 약 22scf 내지 식용유 1톤당 비응축성 불활성 기체 약 230scf, 바람직하게는, 식용유 1톤당 비응축성 불활성 기체 약 70scf 내지 식용유 1톤당 비응축성 불활성 기체 약 170scf로 해석될 수 있다. 탑에 들어가는 비응축성 불활성 기체 및/또는 증기의 양은, 최소한, 바람직한 특성을 갖는 탈취 식용유 생성물을 생성시키기 위해 필요한 최소량이어야 한다. 예를 들면, 비응축성 기체의 최소량은 하기의 표 1에 나타낸 바와 같은 수반되는 식용유의 유형에 따라 변할 수 있다.
비응축성 기체 및/또는 증기의 최소량은 또한 수반되는 탈취 조건에 따라 변할 수 있다.
비응축성 기체 및/또는 증기의 최소량의 사용은 이것이 탈취 시스템 중의 동기 증기 소모 및 냉각수 소모의 절약을 나타내기 때문에 바람직하다.
탑에 들어가는 최소량의 비응축성 불활성 기체 및/또는 증기는 탑의 상부, 중간 및 하부에 위치한 하나 이상의 상부 챔버, 하나 이상의 중간 챔버 및 하나 이상의 하부 챔버 중에 분배될 수 있다. 하나 이상의 상부 챔버, 하나 이상의 중산 챔버 및 하나 이상의 하부 챔버에 들어가는 비응축성 불활성 기체 및/또는 증기의 양은 밸브(도시되지 않음)에 의해 조절될 수 있거나, 구명(16, 17 및 18)의 개구 크기를 변형시키거나 조절함으로써 조절될 수 있다. 바람직하게는, 밸브 및/또는 구멍 개구 크기(16, 17 및 18)는 탑에 들어가는 비응축성 불활성 기체 및/또는 증기의 약 33 내지 약 65 부피%를 하나 이상의 상부 챔버(3)에 제공하고, 탑에 들어가는 비응축성 기체 및/또는 증기의 약 25 내지 50 부피%를 하나 이상의 중간 챔버(4)에 제공하고, 탑에 들어가는 비응축성 기체 및/또는 증기의 약 10 내지 약 33 부피%를 하나 이상의 하부 챔버(5)에 제공하도록 조절된다. 다른 적합한 기체 분배 수단, 즉 여러 압력하에 따로따로 비응축성 기체를 공급하는 수단이 또한 상부, 중간 및 하부 챔버에 특정량의 비응축성 불활성 기체 또는 증기를 분배하거나 도입시키는 데에 사용될 수 있다.
비응축성 불활성 기체가 스트리핑 수단으로서 사용되는 경우, 비응축성 불활성 기체는 식용유 내로 도입되기 전에 예열될 수 있다. 비응축성 불활성 기체의 온도를 증가시키는 주목적은 비응축성 기체를 오일 중에 도입시키거나 주입시킨 결과로 생성되는 기포의 크기를 감소시키는 데에 있다. 기포의 크기를 감소시킴으로써, 사용되는 스트리핑 기체의 주어진 부피에 대한 기체 액체 계면의 증가로 인하여, 기체상으로의 지방산 및 방향 성분의 매스 전달이 개선된다. 이러한 증가된 매스 전달율은 비응축성 기체를 주입시키기 위한 구멍의 개구 크기를 감소시킴으로써, 그리고 비응축성 기체를 음속으로 주입시킴으로써 추가로 개선될 수 있다. 작은 구멍 개구 및 음속의 사용으로, 기포 크기의 추가의 감소가 촉진될 수 있다.
탈취되는 동안, 특히 비응축성 스트리핑 기체, 지방산 및 다른 방향 성분을 함유하는 증기가 생성된다. 증기는 진공 부스터(20) 또는 열 압축기(도시되지 않음)와 연통되어 있는 도관(19)을 통해 탈취탑으로 부터 배출된다. 본원에서 동기 증기로 언급되는 증기는 도관(21)을 통해 진공 부스터(20)에 공급될 수 있고, 진공 부스터(20)는 도관(23)에 의해 동기 증기가 운발될 수 있는 또 다른 진공 부스터(20)의 입구로 증기 및 동기 증기를 운반한다. 진공 부스터(20 및 22)는 당분야에 널리 공지되어 있으며, 벤츄리 통로의 제한된 부분 내로 증기 흐름 방향으로 축방향으로 동기 증기를 향하게 하는 증기 제트를 갖는 벤츄리 통로를 포함하는 것이 일반적이다. 이들 부스터는 탈취탑에 고진공을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 단일쌍의 진공 부스터(20 및 22)가 사용되지만, 탈취탑으로부터 많은 부피의 증기를 취급 또는 수용하기 위해, 필요한 만큼 많은 쌍의 진공 부스터가 상기 쌍의 진공 부스터(20 및 22)와 평행하게 작동되도록 제공될 수 있음이 이해될 것이다. 많은 부피의 증기를 수용하기 위해 부스터(20 및 22)의 크기를 확대시키는 것이 또한 실행될 수 있다.
진공 부스터(22)로부터의 증기 및 수증기는 응축기(24) 내로 도입되어, 파이프(25)를 통해 공급되는 냉각수의 분출물과 직접 접촉하게 될 수 있다. 응축기(24)는 약 5mmHg 내지 약 300mmHg의 압력에서 약 20℃ 내지 약 50℃의 온도를 갖는 냉각수로 작동되는 헤드 기압 응축기가 바람직하다. 응축기(24)에서 증기를 냉각시킴으로써 생성된 응축물은 유출구(26)으로부터 회수된다. 응축되지 않는 증기는 도관(28)을 통해 동기 증기가 공급되는 증기 제트 이젝터에 의해 응축기(24)로부터 배출될 수 있다. 증기 제트 이젝터는 당분야에 널리 공지되어 있으며, 벤츄리 통로의 제한된 부분내로 증기 흐름 방향으로 축방향으로 동기 증기를 향하게 하는 증기 제트를 갖는 벤츄리 통로를 포함하는 것이 일반적이다. 이것은 응축기(24) 내에 고진공 압력 상태를 제공하기 뤼해 사용될 수 있다. 하나의 증기 이젝터가 설명되었지만, 탈취탑으로부터 많은 부피의 증기를 처리하기 위해 필요한 만큼 많은 이젝터가 제공될 수 있음이 이해될 것이다. 많은 부피의 증기를 수용하기 위해 크기를 확대시키는 것이 또한 실행될 수 있다.
증기 제트 이젝터로부터 비응축 증기 및 수증기는 응축기(29) 내로 도입되어, 파이프(30)을 통해 공급되는 냉각수의 분출물과 다시 직접 접촉할 수 있게 된다. 응축기(29)는 약 50mmHg 내지 약 500mmHg 진공의 압력에서 약 2℃ 내지 약 50℃의 온도를 갖는 냉각수로 작동되는 보조 기압 응축기가 바람직하다. 응축기(29)로부터 생성된 응축물은 유출구(31)로부터 회수되는 반면에, 비응축성 기체를 포함하는 비응축 증기는 진공 펌프(32), 증기 이젝터(도시되지 않음) 또는 다른 기계적 방출 수단(도시되지 않음)을 경유하여 주변 분위기로 방출된다.
제2도에는, 본 발명의 한 양태를 나타내는 또다른 개략적 탈취 흐름도가 도시되어 있다. 제2도에서, 상기 원유는 펌프(33)을 경유하여 약 25℃ 내지 약 100℃의 온도에서 작동하는 고온 열매용 가열기(34)로 운반된다. 고온 열매용 가열기(34)로 운반되는 출발 재료의 양은 고온 열매용 가열기(34)내의 출발 재료의 양을 기준으로 조정되는 것이 일반적인 밸브(35)에 의해 조절된다. 고온 열매용 가열기에는, 밸브(35)에 출력 신호를 제공하기 위해 고수준 및 저수준 경보기가 설치되어, 출력 신호에 따라 밸브를 조정함으로써 가열기에 들어가는 원유의 흐름을 조절할 수 있다.
예열된 원유는, 이것이 탈취탑(36)으로부터 중력에 의해 배출되는 고온 탈취 식용유 생성물을 냉각시키기 위해 사용되는 경우, 더 가열될 수 있다. 예열된 원유는, 예를 들어, 펌프(39)를 경유하여 간접 열교환기(37) 및 (38)에 운반된다. 원유를 운반시키는 속도는 흐름지시기(40)를 통해 모니터될 수 있고, 펌프(39)에 의해 조절되어, 바람직한 온도 상태에 있는 원유 및 탈취 생성물을 둘 모두 얻을 수 있다. 탈취 생성물로부터 원유로의 열전달을 향상시키고, 탈취 생성물의 약 100℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이하로 균일하게 냉각시키기 위해, 탈취 생성물은 열교환기(37 및 38)에 원유의 흐름에 대해 역류로 공급될 수 있고, 열교환기(38)에서 부가적 냉각 수단의 존재하에 비응축성 불활성 기체와 교반된다.
비응축성 불활성 기체는 탈취 생성물 내로의 주입에 앞서 예열될 수 있다. 비응축성 불활성 기체의 온도를 증가시키는 주목적은 탈취 생성물 내로 비응축성 불활성 기체를 주입하거나 분산한 결과로서 생성되는 기포의 크기를 감소시키는 데에 있다. 기포의 크기를 감소시킴으로써, 탈취 생성물중에 용해되는 비응축성 불활성 기체의 양이 증가될 수 있다. 비응축성 불활성 기체의 이러한 증가된 포화 수준은 비응축성 불활성 기체를 주입시키기 위한 노즐 개구의 크기를 감소시키고/거나 비응축성 불활성 기체를 음속으로 주입시킴으로써 추가로 개선될 수 있다. 작은 노즐 개구 및/또는 음속의 사용으로, 기포 크기의 추가의 감소가 촉진될 수 있다.
상기 비응축성 불활성 기체는 밸브(42)를 갖는 도관(41)으로부터 흐름지시기(47 및 48)을 갖는 도관(45 및 46)을 통해 각각 기체 도입 수단(43 및 44)에 제공된다. 열교환기(38)로부터 방출되는 탈취 생성물의 양은 열교환기(38) 중의 탈취 생성물의 수준에 의해 조절되는 펌프(49) 및/또는 밸브(50)에 의해 조절된다. 열교환기(38) 중의 비응축성 불활성 기체는 도관(51)을 통해 배출될 수 있고, 직접 또는 진공 부스터를 통해 응축기로 운반될 수 있다.
열교환기(38)로부터의 예열된 원유는 공기 분리기(52)내로 공급되어 그안에서 공기를 방출시킨다. 공기 분리기(52)내로 공급되는 출발 재료의 양은 밸브(53)에 의해 조절될 수 있다. 흐름 지시기(54)의 사용은 출발 재료의 유속을 조절하는 데에 도움을 주어서, 공기 분리기(52)에 바람직한 양의 출발 재료를 제공할 수 있게 한다. 이러한 조절은 탈취탑(36)에서 처리하려는 출발 재료의 바람직한 양에 근거하여 이루어지는 것이 일반적이다. 공기 분리기(52)는 발열 유체를 함유하는 발열체(50)를 사용하여 약 100℃ 내지 약 270℃로 가열될 수 있고, 출발 재료 내에 동반된 공기의 분리를 최대화시키기 위해 도관(41)과 연통된 기체 수배 수단(56)을 사용하여, 질소와 같은 비응축성 불활성 기체가 제공될 수 있다. 공기 분리기내의 비응축성 불활성 기체 및 분리된 공기는 연속적으로 배출되고 응축기(77 및 78)로 운반되는 반면에, 탈기된 출발 재료는 밸브(58)를 갖는 도관(57), 및/또는 도관(59)를 통해 탈취탑(36)으로 연속적으로 공급된다.
탈취탑은, 각각 하나 이상의 기체 분배 수단(63)을 함유하는 하나 이상의 구획을 갖는, 하나 이상의 제1셀(60), 하나 이상의 중간 셀(61) 및 하나 이상의 최종 셀(62)을 포함한다. 셀은 제2도에 나타낸 바와 같이 서로 수직으로 배열될 수 있거나, 서로 수평으로 배열될 수 있다. 하나의 셀로부터 또 다른 셀로 탈취 오일의 일부를 운반하기 위한 하나 이상의 수단이 탑 내측에 또는 탑 외측에 제공될 수 있다. 예를 들어, 탈취 오일의 일부를 셀 또는 이들의 구획의 일부에서 이들의 진행 셀 또는 이들의 구획으로 운반하기 위해, 하나 이상의 과흐름 파이프(64)가 탑 내측에 사용될 수 있는 반면에, 탈취 오일 또는 탈취된 오일의 일부를 하나의 셀로부터 또 다른 셀 또는 배출 파이프(67)로 운반하기 위해, 밸브(66)을 갖는 하나 이상의 도관 시스템(65)이 탑 외측에 사용될 수 있다.
탑은 약 150℃ 내지 약 270℃의 온도 및 약 0.1mmHg 내지 약 6mmHg의 압력에서 작동되어, 탑 내에서 하나 이상의 제1셀로부터 하나 이상의 최종 셀로 유동하는 탈기된 출발 재료의 공기 분리를 촉진시킨다. 비응축성 불활성 스트리핑 기체는 도관(68), (69) 및 (70)을 경유하여 도관(41)과 연통된, 각각의 셀 중의 기체 분배 수단(63)을 통해 원유 중에 도입된다.도관(68), (69) 및 (70)에 들어가는 비응축성 기체의 양은 각각 흐름 지시기(71), (72) 및 (73)을 사용하여 모니터될 수 있고, 각각 구멍(74), (75) 및 (76)의 크기를 조정함으로써 조절되어, 하나 이상의 제1셀, 하나 이상의 중간 셀 및 하나 이상의 최종 셀에 특정량의 비응축성 기체를 제공할 수 있다. 구멍 대신에 또는 구멍 이외에 밸브(도시되지 않음)가 제공되어, 각각의 셀에 특정량의 비응축성 불활성 기체를 제공할 수 있다. 각각의 셀에 공급되는 특정량의 비응축성 기체는 제1조 중의 탈취탑에서 각각의 챔버에 공급되는 양에 상응한다. 탑에 공급되는 비응축성 기체의 대부분은 탈기된 출발 재료가 공급되는 지점 부근에 하나 이상의 제1셀로 운반되고, 탑에 공급되는 비응축성 기체의 소부분은 탈취 생성물 유출구 부근에 있는 하나 이상의 최종 셀로 운반된다.
탈취되는 동안, 특히 비응축성 기체, 지방산 및 다른 방향 성분을 함유하는 증기가 생성된다. 증기는 배출되고, 진공 부스터(79 및 80) 및 증기 제트 이젝터(81)를 사용하여 응축기(77) 및 (78)로 운반되어, 제1도의 설명에서 이미 제시된 바와 같이 지방산을 갖는 응축물을 회수할 수 있다. 임의적으로, 지방산을 회수하기 위해 부스터(79 및 80)을 경유하여 제1응축기(77)로 증기를 운반하기 전에, 증기를 처리하기 위해 세척 시스템(82)이 사용되어, 부스터 및 이젝터에 사용되는 동기 증기의 오염을 최소화시킬 수 있다. 세척 시스템(82)은 증기 상향 흐름 파이프(84) 및 액체 하향 흐름 파이프(85)를 갖는 세척 수단(83), 도관(87)을 통해 세척기로부터 지방산 응축물을 빼내기 위한 펌프 수단(86), 및 냉각된 응축물을 세척기(83)로 재순환시키기 위해 도관(87)을 통과하는 응축물을 더 냉각시키기 위한 냉각 수단을 포함한다. 지방산 함유 응축물은 라인(88)을 통해 회수되는 것이 일반적이다. 라인(88)에서 회수되는 응축물의 양은 펌프 수단(86) 및 밸브 수단(89)을 사용함으로써 조절된다. 밸브 수단은 세척기 중의 응축물의 수준을 기준으로 조절되는 것이 일반적이다. 모든 비응축 증기는 세척기(83)으로부터 배출된 후, 부스터(79 및 80) 및 이젝터(81)을 경유하여 응축기(77 및 78)로 운반되어, 상기 제시된 바와 같이 추가의 응축물이 회수된다.응축기(78)로부터의 비응축성 기체를 포함하는 비응축 증기는 진공 펌프(100)을 경유하여 주변 분위기로 방출된다.
본 발명을 설명하기 위해 하기의 실시예가 사용된다. 하기 실시예는 예시를 목적으로 제공되며, 제한을 위해 사용되지는 않는다.
[실시예 1]
화학적으로 정제된 해바라기유를 제2도에 도시된 장치에서 처리하였다. 해바라기유를 열교환기, 공기 분리기, 및 다수의 스테이지를 갖는 탈취탑내로 차례로 약 500톤/일로 공급하였다. 약 112℃초 가열된 질소를 3bar에서 스트리핑 기체로서 탑에 공급하고, 탈기 수단으로서 공기 분리기에 공급하고, 교반 및 안정화 수단으로서 열교환기에 공급하였다. 전체 질소 유속은 약 40NM3/hr이며, 이는 비처리 해바라기유 1톤당 질소 약 3.4NM3와 같은 값이다. 탑을 약 1.3bar의 압력 및 약 230℃의 온도에서 작동시켜서 해바라기유의 탈취를 촉진시켰다. 해바라기유로부터 지방산 및 휘발성 방향 및 풍미 성분이 스트리핑되면, 해바라기유를 유입 비처리 해바라기유와 간접 열교환시켜 100℃ 미만으로 냉각시킨다. 간접 열교환 과정 동안, 예열된 질소를 약 3bar에서, 방출되는 고온 탈취 해바라기유에 공급하여 교반시켜서, 탈취 해바라기유를 난류 혼합시키고 질소를 포화시켰다. 생성된 냉각된 안정화된 해바라기유를 회수하였다. 계속해서, 예열된 질소를 증기로 교체한 후에 상기 과정을 반복하였다. 증기를 비처리 해바라기유1톤당 15㎏의 속도로 주입하였다. 증기 또는 질소로 처리한 해바라기유를 분석한 결과, 질소로 처리한 해바라기유가 더 우수한 품질 및 더 우수한 과산화물 지수를 가짐이 발견되었다. 오일의 안정성이 또한 증기로 처리한 것보다 우수하였다.
[실시예 2]
물리적으로 정제된 올리브유를, 질소를 40NM3/hr(3.5NM3/톤의 오일)로 주입하고 탈취탑을 약 1.6mbar의 압력에서 작동시키는 것을 제외하고는, 실시예1에 나타낸 바와 같이 처리하였다. 결과를 하기의 표 2에 기재하였다.
상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 과산화물 값이 우수하다. 유리 지방산 함량은 높지만, 이것은 시스템이 아직 완전히 안정화되지 않은 경우에 새로운 배치에 대한 개시가 기대된다.
E 로서 나타낸 분석값은 1cm셀에서 분광학적으로 순수한 용매 중의 오일의 1% 용액 중에서 할당된 파장에서 흡수된 광의 분광기로부터 취해진 판독값이다. 232nm에서의 파장은 일차 산화를 나타내는 과산화물 값에 관련한 것이고, 268nm에서의 파장은 이차 산화를 나타내는 아니시딘(Anisidine) 값에 관련한 것이다. 2.2 및 0.5의 값은 각각 우수한 안정한 오일을 나타낸다.
또한, AOM 시험은 통상적인 방법과 비교하여 우수한 생성물 안정성을 나타낸다. AOM은 오일 샘플을 산화성 분위기하에 열에 노출시키는 촉진된 안정성 시험이다. AOM 값은 샘플을 100밀리당 량의 과산화물 값에 도달시키기 위해 필요한 시간(내지 가장 근접한 시간)이다. 통상적인 방법에서, 10시간의 AOM 안정성 값이 증기 탈취 오일에 대해 통상적인 값이다. 상기 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 열회수 장치 내로의 질소 주입은 특정 생성물 안정성, 즉 56시간의 AOM 안정성 값을 제공한다. 명백하게는, 용해된 질소는 저장 과정 동안 산화성 분해로부터 오일을 보호하는 것으로 보인다.
본 발명의 방법이 특정 구현과 관련하여 상세히 설명되었지만, 당업자들은 특허청구의 범위 및 사상 내에서 본 발명의 다른 구현이 있음을 인지할 것이다.

Claims (11)

  1. 고온 탈취 식용유를 100℃ 미만으로 냉각시키면서, 생성되는 냉각된 탈취 식용유의 균일한 냉각 및 안정성을 촉진시키기에 충분한 양의 비응축성 불활성 기체를 고온 탈취 식용유 중에 분산시키고 용해시키는 것을 포함하여, 탈취 식용유를 냉각시키고 안정화시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탈취 식용유 1톤당 비응축성 불활성 기체 약 1scf 이상을 분산시키는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비응축성 불활성 기체를 10ft/sec 이상의 속도로 분산시키는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비응축성 불활성 기체를 음속으로 분산시키는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 비응축성 불활성 기체가 질소를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 질소를 포함하는 상기 비응축성 불활성 기체를 예열하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 원유를 탈취시키기에 앞서, 상기 고온 탈취 식용유와의 간접 열교환을 위해 원유를 사용하는 열회수 장치에서 상기 고온 탈취 식용유를 냉각시키는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 원유를 열회수 장치 내로 도입시키기 전에, 상기 원유를 상기 열회수 장치로부터의 탈취 식용유와 간접 열교환시키는 것을 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 고온 탈취 식용유를 60℃ 미만으로 냉각시키는 방법.
  10. 원유를 증기 및 증기와 비응축성 불활성 기체의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 스트리핑 기체의 존재하에 탈취탑에서 탈취시켜서 고온 탈취 식용유를 생성시키는 단계, 및 상기 고온 탈취 식용유를 100℃ 미만으로 냉각시키면서, 생성되는 냉각된 탈취 식용유의 균일한 냉각 및 안정성을 촉진시키기에 충분한 양의 비응축성 불활성 기체를 상기 고온 탈취 식용유 중에 분산시키고 용해시키는 단계를 포함하는 방법.
  11. (a)고온 탈취 식용유를 100℃ 미만으로 냉각시키면서, 생성되는 냉각된 탈취 식용유의 균일한 냉각 및 안정성을 촉진시키기에 충분한 양의 비응축성 불활성 기체를 고온 탈취 식용유 중에 분산시키고 용해시키는 단계; (b)비응축성 불활성 기체를 함유하는 생성된 냉각된 탈취 식용유를 도관을 통해 저장 용기내로 운반하는 단계; 및 (c)추가의 비응축성 불활성 기체가 비응축성 불활성 기체를 함유하는 상기 냉각된 탈취 식용유 중에 용해될 정도로, 추가의 비응축성 불활성 기체를 상기 도관, 상기 저장 용기 또는 이들 모두에 분산시키는 단계를 포함하여, 탈취 식용유를 냉각시키고 안정화시키는 방법.
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