大豆原油精煉需經過脫膠、脫酸、脫色、脫臭四大工藝步驟,脫臭是最后一個工段,其目的是除去有異味的物質、游離脂肪酸及其他微量成分,以生產出保質期較長的油品。
先進的脫臭包括以下不同工段:脫氣→加熱處理→脫臭/汽提→熱量回收/冷卻→洗滌過濾。脫臭塔則是一個全新綜合脫臭系統,采用最新的蒸汽噴射系統,將不同工段綜合在一個塔內進行。
精煉工藝流程圖:
一、脫臭工藝及脫臭塔設備說明
脫臭工藝:是指在真空條件下將直接蒸汽通過油脂而帶走一些異味物質。脫色后的油通過泵以恒定的流量泵入0.4kpa高真空度的析氣器中,油通過進料管上的多個噴嘴噴出,使油中滲入的少量空氣被釋放。油從析氣器中出來,被泵入油--油熱交換器,與從脫臭塔出來的熱脫臭油進行熱交換,待脫臭油被加熱到至少180℃,然后流入290℃的導熱油(或高壓蒸汽)加熱器,被加熱到260℃,這個就是高溫的待脫臭油,從導熱油加熱器進入到組合式脫臭塔中,在填料段中用直接蒸汽汽提出脂肪酸和其它相對易揮發的臭味物質(脫酸),再進入板式段脫臭和熱脫色。脫酸脫臭后的油從組合式脫臭塔中排出,泵入熱交換器與待脫臭油進行熱交換,再進入冷卻器,被水冷卻,冷卻后油溫不高于70℃,最后通過精濾器后存入成品油儲存罐。
脫臭設備:大型工廠的脫臭工段一般都是采用連續組合式脫臭塔,上部為填料段,下部為板式段;有些工廠采用半連續式和連續式脫臭塔;小型工廠采用間歇式脫臭罐。
脫臭工藝流程圖:
二、脫臭塔高溫油對閥門的要求及選型
脫臭三步驟:析氣加熱除氧、脫臭、冷卻。
1、高溫油管路閥門的選型及常見問題
待脫臭油溫度大約180℃,脫臭油溫度大約260℃,甚至更高,對閥門的要求是:零泄漏、保證衛生安全、壽命長;
問題:傳統設計是使用高溫球閥,大多數用戶的球閥是采用PTFE材質的軟密封,長期在高溫下使用,容易軟化、變形、磨損,導致閥門泄漏關不死,壽命較短。有個別用戶采用金屬硬密封球閥,可以耐高溫,但是密封性能卻并不理想,泄漏時有發生,而且價格也很高。另外,高溫閥一般都是焊接方式,一旦更換閥門,就需要重新切割焊接,非常麻煩!
分析:
關于球閥PTFE密封圈材質的耐溫:無負荷靜態時,常規PTFE的最高耐溫為180℃,增強型PTFE耐溫可達232~260℃,在正常生產有負荷時,耐溫會大大降低,一般建議用在120℃以內的工況,高溫下使用壽命很短。
關于球閥PTFE密封圈材質的性能:化學性能最穩定的一種高分子材料,耐腐蝕、不粘、自潤滑等諸多優勢,綜合性能最佳,因此稱之為“塑料王”,但是其缺點也是非常明顯突出,尤其是冷流性,長時間連續使用會發生塑性變形(蠕變),經常會因外界應力被“壓扁”等等,作為閥門密封圈,變形后會加劇磨損,進而導致閥門泄漏。雖然增強型PTFE會提高耐溫度,能改善部分物理機械性能,甚至改用PEEK等其他材質的密封,但是實際生產中,大家還是發現用球閥壽命太短??!
高溫油閥門泄漏的后果:
高溫油閥門若關不死,泄漏,將會造成非常嚴重的后果。首先是安全問題,可能造成對人員或設備的傷害;其次就是可能造成脫臭塔內部膠質磷脂等物質自燃,進而導致火災;再就是可能造成真空系統破壞,脫臭塔內壓力接近正壓狀態,油脂就高溫氧化,高溫可能導致著火。
解決:
建議選用不銹鋼波紋管截止閥?。?!極力建議選用維遠品牌的不銹鋼波紋管截止閥,確保零泄漏,司太立合金密封面耐高溫,壽命很長。
2、真空噴射泵蒸汽系統閥門的選型及常見問題
脫臭塔的真空度一般控制在0.27-0.40kpa,汽提脫臭所需的蒸汽量,是與設備絕對壓強成正比例的。要達到高的真空度,則要求閥門關閉嚴密、長效密封。
以產能600T/D精煉車間為例,傳統的大多采用四級蒸汽噴射泵,脫臭真空系統蒸汽消耗量大約占整個精煉車間蒸汽耗量的60%,采用0.5MPa蒸汽,差不多需要4000kg/h。現在一般采用閉路冷凍真空系統,即用二級蒸汽噴射真空泵+1臺水環真空泵替代,這個現代新技術新工藝能耗降低了80%?。?!當蒸汽壓力為0.8MPa時,蒸汽消耗量一般為700kg/h;若壓力為0.85MPa,則為750kg/h,若壓力為0.9MPa,則為800kg/h。大多數工廠采用0.85-0.9MPa的蒸汽。
真空系統對蒸汽的要求是:
A、蒸汽壓力要非常穩定;
B、第一級冷凝器排水溫度要控制在20~30℃;
C、蒸汽干度要高,不能含水過多。
對閥門的要求是:減壓閥能穩定壓力,不能波動;調節排水溫度的氣動控制閥精度要高,偏差不能太大;汽水分離器的分離效率至少要求在95%以上!
問題及解決辦法:
2.1動力蒸汽壓力不穩定,造成真空泵的性能不穩定,不能持續保證真空度。--建議采用先導式蒸汽減壓閥(或波紋管密封氣動減壓閥);
2.2 第一級冷凝器排水溫度沒有自動控制,或者控制不準,影響了蒸汽噴射泵的工作效率;供水不穩定,甚至出現冷卻水中斷;末級噴射泵的排氣口,沒有有效的止回閥,若蒸汽突然中斷,就會導致系統的真空破壞,造成事故!--建議在蒸汽管道上裝波紋管密封氣動控制閥,自動控制排水溫度,以提高經濟效益;
2.3 蒸汽中含水引起真空波動,甚至會抽不起真空,特別是第一級泵拉瓦爾噴嘴喉徑很小,對蒸汽品質要求極高,含微量水分都可能引起噴嘴的冰塞,造成開第一級噴射器真空度反而下降或沒有作用的問題?。。?-建議在分汽包前加裝汽水分離器,這一點至關重要!同時要對蒸汽管路嚴格有效保溫,還有疏水閥也要用浮球式的。為取得最佳工作效益,可采用過熱5-10度的過熱蒸汽,稍微過熱一點即可。極力建議選用廣州維遠回旋式+擋板式二合一的汽水分離器,分離效率高達98%以上!
以前要求直接蒸汽(低壓蒸汽)要經過過熱處理,現在因為考慮到飽和蒸汽對油脂的降冷作用很小,不再強調蒸汽過熱,但是要求蒸汽干燥、不含氧。要嚴防直接蒸汽把鍋爐水帶到油中,高溫下很容易飛濺,因此務必要增加汽水分離器,嚴格分離出蒸汽中可能攜帶的冷凝水,防止爐水鹽類或輸氣管道金屬離子混入油中,引起油脂氧化。
另外,蒸汽鍋爐也必須設置除氧器,避免蒸汽中帶氧。
三、脫臭塔的蒸汽消耗及節能
影響脫臭的四大因素:盡可能高的溫度;盡可能低的壓力;適量的蒸汽;合理的噴射系統。脫臭過程中,越到后面需要的蒸汽越多,過程終了所耗的蒸汽是剛開始時的10倍。
1、較低的操作壓力(真空度)會降低汽提脫臭所需的蒸汽量,如在同樣操作溫度下,壓力1.6kpa時耗汽量是0.8kpa時的2倍,壓力3.2kpa時耗汽量是0.8kpa時的4倍,脫臭的時間也是成倍增加。因此,必須盡可能提高設備真空度,最好控制在0.27-0.4kpa,以達到節能目標。
2、汽提脫酸脫臭時,直接蒸汽量(汽提蒸汽量)對于間歇式設備一般為總油量的5~15%,半連續式設備為4.5%,連續式為4%。通常間歇脫臭需要3-8小時,連續脫臭為15-120分鐘。因此,選用先進的工藝及設備,也是節能的最重要保障。
汽提脫臭的蒸汽耗量大約為30-50kg/噸油,以600T/天精煉車間,汽提蒸汽需要(30~50)*600/24=750~1250kg/h,大約占系統耗汽的40%;真空系統的蒸汽耗量大約為1100~1800kg/h,占60%,脫臭總蒸汽消耗大約2~3t/h。