100T每天植物油脂连续精炼车间工艺设计

100T每天植物油脂连续精炼车间工艺设计 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 摘要 ............................................................................................................................... 3 1.前言 ........................................................................................................................... 5 2.国内外研究状况 ......................................................................................................... 5 2.1工序最新进展 .................................................................................................. 5 2.1.1脱胶 ............................................................................................................. 5 2.1.2脱酸 ............................................................................................................. 6 2.1.3脱色 ............................................................................................................. 6 2.1.4脱臭 ............................................................................................................. 6 2.1.5脱蜡 ............................................................................................................. 6 2.2设备性能 .......................................................................................................... 7 2.2.1离心机 .......................................................................................................... 7 2.2.2过滤机 .......................................................................................................... 7 2.2.3蒸汽喷射泵 .................................................................................................. 7 2.3自动控制系统 .................................................................................................. 7 3.1工艺流程设计的依据........................................................................................ 8 3.1.1加工原料的性质 ........................................................................................... 8 3.1.2产品质量和品种所提出的要求 ..................................................................... 8 3.1.3生产能力 ...................................................................................................... 8 3.1.4当地条件 ...................................................................................................... 8 3.2工艺流程设计的原则........................................................................................ 9 3.2.1充分利用原料，以期获得最高的产品得率 ................................................... 9 3.2.2采用成熟可靠的新工艺 ................................................................................ 9 3.2.3指标要先进，流程要简单 ............................................................................. 9 3.2.4对于多种油料的加工，应采用一机多用的流程 ............................................ 9 3.2.5体现节约能源的要求 .................................................................................... 9 3.2.6必须满足生产过程的安全性要求 .................................................................. 9 4.工艺流程及流程说明................................................................................................ 10 4.1工艺流程 ........................................................................................................ 10 4.1.1脱胶、脱酸工艺流程 .................................................................................. 10 4.1.2脱色工艺流程 ............................................................................................. 10 4.1.3脱臭工艺流程 ............................................................................................. 10 4.2主要工艺说明 ................................................................................................ 11 4.2.1过滤 ........................................................................................................... 11 4.2.2加碱中和 .................................................................................................... 11 4.2.3脱色 ........................................................................................................... 11 4.2.4脱臭 ........................................................................................................... 12 5.工艺计算与设备选型................................................................................................ 12 5.1物料衡算 ........................................................................................................ 12 5.1.1碱练 ........................................................................................................... 12 5.1.2水洗 ........................................................................................................... 14 5.1.3干燥工序 .................................................................................................... 14 5.1.4脱色工序 .................................................................................................... 15 5.1.5脱臭工序 .................................................................................................... 16 5.1.6成品(脱臭油)指标 .................................................................................. 17 1 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 5.2设备选型 ........................................................................................................ 17 5.2.1换热器 ........................................................................................................ 17 5.2.2离心泵的选择 ............................................................................................. 19 5.2.3罐体的选择 ................................................................................................ 19 5.2.4过滤机 ........................................................................................................ 20 5.2.5混合器 ........................................................................................................ 20 5.2.6碟式分离机 ................................................................................................ 21 5.2.7真空干燥器 ................................................................................................ 21 5.2.8脱色塔 ........................................................................................................ 21 5.2.9白土输送装置 ............................................................................................. 21 5.2.10脱臭塔 ...................................................................................................... 21 5.3主要设备一览表 ............................................................................................. 22 6.车间布置设计 .......................................................................................................... 22 6.1车间布置设计的原则...................................................................................... 22 6.1.1车间布置设计的总体原则: ....................................................................... 22 6.1.2设备间距的确定 ......................................................................................... 23 6.1.3车间内通路布置 ......................................................................................... 24 6.1.4车间平面尺寸确定...................................................................................... 24 6.2车间布置设计的依据...................................................................................... 24 6.2.1常用的设计和规定 .............................................................................. 24 6.2.2基础资料 .................................................................................................... 24 6.3车间布置设计说明 ......................................................................................... 25 6.3.1设备布置图介绍 ......................................................................................... 25 6.3.2车间布置介绍 ............................................................................................. 25 谢 辞 ........................................................................................................................... 26 参考文献 ..................................................................................................................... 27 2 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 摘要 油脂精炼按原油种类和品质及工艺要求可分为化学精炼和物理精炼。本课以大宗油料菜籽油的精炼展开，采用了较为普遍的连续式化学精炼，主要包括脱胶、脱酸、脱色、脱臭、脱蜡等工序。同时本课题并没有采用单独的脱胶工序，而是将脱胶与脱酸合为一道工序，在没有影响炼油的效果下，缩短了整个炼油的工艺流程。在磷酸调质的基础上，采用长混碱练工艺，碱炼最显著的优点就是具有脱酸、脱固体杂质、脱色等综合作用;脱色利用的是吸附脱色的原理，在一定条件下利用吸附剂如活性白土吸附油脂中的色素及其杂质，从而达到脱色的目的;脱臭是在高真空的条件进行汽提，使油脂能够剔除异味，提高烟点，改善风味同时使其稳定性增强。 关键词:菜籽油，碱炼，脱色，脱臭 3 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 Abstract Oil refining process can be divided into chemical refining process and physical refining process according to the different kinds of crude oil and the quality requirements.the topic is about bulk oil refining,especially Rapeseed oil refining.Using the more common continuous chemical refining,including degumming, deacidification, bleaching, deodorization, dewaxing processes and so on.Meanwhile, the project does not use a separate degumming process,Instead,regarding degumming and deacidification as a whole processes,Without affecting the refining effect, shortening the entire refining process.Quenched in phosphoric acid, using the alkali training process with a long mixed.Alkali refining the most significant advantage is having deacidification, solids removal, bleaching comprehensive effect;Bleaching makes use of the principle of adsorption decolorization, Under certain conditions, using adsorbents such as activated clay to absorb pigment and impurities in fat ,so as to achieve the purpose of bleaching.Deodorization is accomplished in a high vacuum stripping conditions, so that the grease to eliminate odors and improve the smoke point, at the same time to improve the flavor, enhance stability. 4 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 1.前言 近十余年来，随着食用油厂大型化发展，食用油精炼技术发展迅速，油脂加工已成为一种极为重要工业。对食用油脂的质量要求也越来越高:除具有优秀的感官指标(如无臭无味，色泽浅和漂亮的外观)和质量稳定性外(氧化稳定性，低温稳定性，货架期)，还需具有营养方面的指标，如反式酸含量低，含有丰富的天然维生素和天然抗氧化剂，聚合物含量低和外来污染物如重金属、杀虫剂、芳烃杂环化合物等含量低。为适应这些要求，精炼技术必须不断适时更新，使许多新的精炼工艺应运而生。本课题是关于菜籽油的精炼，菜籽油精炼过程是一个发生物理与化学变化的过程，在这一过程中，菜籽油损失了一些天然的微量物质，也引入或产生了多种其他微量物质，而这些微量物质的变化对菜籽油的品质具有决定性影响。除低芥酸菜籽油外，其余品种的菜籽油均含有较多的芥酸，其含量约占脂肪酸组成的26.3%,57%。芥酸的存在对菜籽油的精炼有极为显著的影响。本课题研究了成熟的菜籽油精炼工艺，并在此基础上做出了车间布置设计等。 2.国内外研究状况 我国的油脂精炼技术可以追溯到很久以前。不过，早期的油脂精炼仅停留在脱胶、过滤等简单的初级水平。同样我国的油脂精炼设备与国外的设备比较起来，它的种类、加工精度和耐用程度以相关设备的开发都有待加强[3]。众所周知，油脂精炼技术大体可分为化学精炼与物理精炼两大类。化学精炼可分为脱胶、脱酸、脱色、脱臭工序;而物理精炼可分为脱胶、脱色、脱臭工序，下面分次介绍各工序最新进展以及相关的设备„[1] 2.1工序最新进展 2.1.1脱胶 脱胶是将毛油中所含磷脂等胶质加以去除的序，这是化学精炼和物理精炼共有工序。在化学精炼时，附加有脱酸工序，可确保将残存磷脂去除殆尽;但在物理精炼时，如在脱胶时达不到磷脂残留量要求，往往会对最终产品氧化稳定性和风味等带来不良影响。所以，现今对大豆油和菜籽油或品质较差油脂精炼，实际采用物理精炼实例较少。但基于生产成本和环境保护考虑，在技术条件允许情况下，人们正着眼于逐步采用物理精炼取代化学精炼，这就需要开发新的脱胶方法，确保脱胶后磷残留量在5,10 ppm以下。目前来说，大致可分为酸脱胶、酶法脱胶、膜脱胶三大方法[1] 5 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 2.1.2脱酸 原则上物理精炼应作为首选工艺，鉴于生产中许多问题，目前油脂加工厂仍常配备两套装置，化学精炼仍不可缺少。然而，对毛油中游离脂肪酸采用氢氧化钠(NaOH)中和脱酸而产生皂脚和废水一.直是环境保护者关注焦点。为此，氢氧 法和硅酸钠法碱炼中和脱酸工艺为化学精炼提供新的方法。此外，在化钾(KOH) 中和脱酸工艺中，油中游离脂肪酸反应后生成皂脚还需进一步处理。传统方法是裂解法，在强酸作用下，皂脚被裂解成为脂肪酸和水。使用大量硫酸后，所产生工艺废水不利于环境保护，因此人们期待对油脚能有多方面利用。 2.1.3脱色 在脱色工序中，主要是采用活性白土以吸附方式去除含在油中叶绿素等色素，及在脱酸中没有完全去除微量磷脂和皂成分。目前除了传统的脱色工艺外，采用活性白土与二氧化硅精炼法结合，以及诸如联合利华工艺、WEF工艺等采用多级脱色原理，为提升脱色效果都做出了卓越的贡献。脱色工艺目前最大问题是如何进一步开发新的脱色工艺，进一步提高脱色效率，减少活性白土使用量，及更有效利用废弃活性白土方法，解决因固体白土废弃物形成环境污染源。 2.1.4脱臭 在油脂脱臭工艺中，除了完成脱臭的目的外，目前更着重于力求实现在低温、短时间下的单元操作，抑止反式脂肪酸的产生，减少生育酚的损失，降低聚合作用，减少维生素(A、D、E)分解。近期新开发的主要工艺有:软塔系统脱臭工艺、双重低温脱臭系统、冻结一凝缩真空脱臭系统等新工艺。 2.1.5脱蜡 在传统的脱蜡工艺中油与蜡的脱除大多采用过滤机分离;为了大规模连续进行脱蜡，先后开发有脱酸一脱蜡工艺、低温脱酸脱蜡工艺及采用离心机的连续脱蜡工艺，最后再经精细过滤脱蜡工艺以确保达到品质要求。另外，采用超级脱胶法与S.O.F.T脱胶法结合进行脱蜡操作，是适合于物理精炼法的新的脱蜡工艺。 6 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 2.2设备性能 2.2.1离心机 离心机是油脂精炼的主要设备之一，目前国外主要是阿法拉伐和韦斯伐利亚两家公司独占鳌头。国内有为数不多的几家企业可以生产用于油脂精炼的离心机。最早用于油脂企业的离心机主要有两种，即管式离心机和碟式离心机，管式离心机是由上海粮油机械厂生产的，其单机处理量为10 t/d。早期用于油脂精炼的碟式离心机是由江苏省宜兴粮食机械厂生产的，90年代末，南京绿洲机器厂率先推出了更大处理量植物油的碟式离心机，迎合了市场的需要。 2.2.2过滤机 在油脂加工工艺中，过滤是实现固、液分离的一种必要手段。过去一直采用厢式压滤机或板框过滤机来实现这种分离。但这两类过滤机因其劳动强度大、操作繁琐、耗用滤布、油脂因暴露于空气中易发生氧化、变质等缺点。在大规模、连续化精炼工艺中逐渐被淘汰，取而代之的是性能优越的立式叶片过滤机等。世界公认的立式叶片过滤机当属荷兰Ama公司生产的产品。国内已有数家公司消化吸收了该公司的设备并生产出了类似的产品，经过若干年的实际应用与改进。质量己接近Ama公司产品的水平，不过仍有待加强。 2.2.3蒸汽喷射泵 我国生产脱臭油始于60年代中期，当时主要是上海油脂二厂。那时，该厂脱臭所用真空装置己开始用三级蒸汽喷射泵(国产)。近十多年，由于人们对食用油质量要求的日益增高，脱臭己成为油脂精炼过程中必不可少的步骤。为了获得较高的真空，蒸汽喷射泵应运而生。油脂脱臭所要求的真空度通常在200 Pa,600Pa，这一点国内生产的真空泵完全可以达到。在满足真空的前提下，有的生产厂家还设计制造出了低架真空泵。世界上油脂精炼行业应用最多的真空泵品牌当属德国的Korting。其产品以真空稳定，蒸汽耗量低而倍受业内人士的青睐。国内生产的真空泵尽管性能也已很优越，但和Kortirg的产品相比，仍有改进的 [5] 余地。 2.3自动控制系统 自动控制在规模化、连续化的炼油工艺中是十分必要的。但遗憾的是国内自行设计的油脂精炼厂对计算机连续过程控制应用的还不普及。更多的是个别油厂 7 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 对一些关键点的单元控制，并没有从根本上实现过程的连续控制。其实，我国的自动化控制技术已完全可以满足油脂生产工艺的技术要求。只是由于油脂行业一直没有对工艺过程的自动化控制提出更高的要求，或者说更多的是油厂不愿将资金用于提高工艺过程的自动化控制水平上。 3.工艺流程设计依据和原则 3.1工艺流程设计的依据 3.1.1加工原料的性质 根据原料品种的不同，采用不同的工艺流程，如米糠、棉籽、大豆就应该有不同的预处理工艺;根据油料的含油率不同，可以采用一次浸出工艺或预榨浸出工艺。此时，即使是同种原料，工艺流程也因原料的杂质、水分等含量不同而不同。 3.1.2产品质量和品种所提出的要求 产品质量或品种种类的要求不同，将采取不同的工艺流程。例如“五脱”油比等级油的精炼工艺就复杂得多。 3.1.3生产能力 根据生产能力的大小需选择不同工艺流程。一般生产能力大的油厂，可选择较完善的工艺流程和较先进的设备;而生产能力小的油厂，可选择较简单的工艺流程和设备;大型油厂一般采用连续生产的工艺流程，小型油厂由于条件所限有时采用间歇生产或半连续生产的工艺流程。 3.1.4当地条件 在进行工艺流程设计时，还应考虑当地工业基础、技术力量、设备制造能力、原材料供应情况及投产后的操作水平等，确定适应当地目前情况的工艺流程，并对今后的发展作出规划。 8 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 3.2工艺流程设计的原则 3.2.1充分利用原料，以期获得最高的产品得率 产品得率是衡量生产工艺优劣的主要标志之一，对于每一种原料而言，其产品的得率均有规定指标。如:出油率、精炼率、蛋白质得率等。欲取得产品之最大得率则必须要求工艺过程的完善和设备的先进与可靠。 3.2.2采用成熟可靠的新工艺 积极采用成熟可靠的新技术、新工艺、新设备，提高生产过程的机械化、连续化和自动化程度，以提高生产效率，降低劳动强度，保证产品质量。 3.2.3指标要先进，流程要简单 采用先进可行的工艺指标，在达到该指标的前提下，尽量简化工艺流程，减少输送设备。 3.2.4对于多种油料的加工，应采用一机多用的流程 有些油厂一年四季要加工多种油料，这就应该采用一机多用的流程，发挥一机多用的效能。例如圆盘式剥壳机，加工棉籽时用于剥壳，加工大豆时就可用于破碎。 3.2.5体现节约能源的要求 油厂的主要能源为热能和电能，而且用量很大，因此在流程设计时应充分考虑余热利用问题。在配备动力设备时，应接近满负荷运转，不应留有太大的余地，避免“大马拉小车”。 3.2.6必须满足生产过程的安全性要求 油厂特别是浸出油厂的安全非常重要。因此，在流程设计时必须熟悉和掌握“安全、消防、防火”规范;加强设备的密封工作，配备完善的控制仪表和安全设施(如安全阀、报警器、阻火器、呼吸阀、压力表、温度计等)，直至采用计算机控制。 9 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 4.工艺流程及流程说明 4.1工艺流程 4.1.1脱胶、脱酸工艺流程 磷酸 碱 皂脚 热水 ? ? ? ? 毛油?换热器?桨叶式混合器?多效混合器?换热器?碟式离心机?换热器?多效 混合器?碟式离心机?换热器?真空干燥器?换热器?中和油储罐 ? 废水 4.1.2脱色工艺流程 ?白土混合器 ? 脱胶(酸)干燥油?加热器?脱色塔?过滤机?脱色成品油储罐 ? 废白土 4.1.3脱臭工艺流程 脱色油?析气器?油—油换热器?加热器?脱臭塔?脱臭油?油—油换热器 ? 成品油罐 ? 保险过滤器 ? 柠檬酸 操作条件: 碱炼操作温度初温30-35?，终温60-65?，碱液浓度16?Be′，超量碱添加量为油量的0.2%-0.25%，连续式碱练按理论碱量的10%-50%计算，另加占油量0.5%的泡花碱(浓度为40?Be′)，中和时间1h左右，沉降分离时间不小于6h。 10 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 碱炼油洗涤温度85-90?，第一遍洗涤水为稀盐碱水(碱液浓度0.4%，添加油量0.4%的食盐)，添加量为油量的30%。以后再以热水洗涤数遍，洗涤至碱炼油含皂量不大于50ppm。 脱色时先真空脱水30min，温度90?，操作绝对压力4.0kPa，然后添加活性白土脱色，白土添加量为油量的2.5%-3%，脱色温度90-95?，脱色时间20min，然后冷却至70?以下过滤。脱色过滤油加热至100?，再开启第四级喷射泵和大气冷凝器冷却水，脱臭温度不低于245?，操作绝对压力260-650Pa，大气冷凝器水温控制在30?左右，汽提直接蒸汽压力0.2MPa，脱臭时间3-6h，脱臭结束后及时冷却至70?再过滤。 4.2主要工艺说明 4.2.1过滤 毛油升温至30,32?，并以60 r,min的速度进行搅拌，以除去油中气泡。 (1,,0(2,的磷酸(质量分数为0(5,的工业磷酸)再搅拌30 min加入油重0 左右。 4.2.2加碱中和 碱炼法是用碱中和油脂中的游离脂肪酸，所生成的皂吸附部分其他杂质，而从油中沉降分离的精炼方法。用于中和游离脂肪酸的碱有氢氧化钠、碳酸钠和氢氧化钙等。脱酸的目的是除去油脂中的游离脂肪酸、残余的磷脂并减少色素。以16波美度，质量为油质量1(5,的液体烧碱和油质量0(5,的液体泡花碱混合液进行碱炼。先快速(60 r,min)搅拌10,15 min，继以慢速(27 r,min)搅拌40min。 4.2.3脱色 油脂的吸附脱色就是利用某些对色素具有较强选择性吸附作用的物质如活性白土等，在一定条件下吸附油脂中的色素及其杂质，从而达到脱色的目的。油脂脱色的目的是除去胡罗卜素、叶绿素及其分解物、多环芳烃类的毒素等，但并非理论性地脱尽所有色素，而在于获得油脂色泽的改善和为油脂脱臭提供合格的原料油品。 纯净的甘油三酸酯呈液态时无色，呈固态时为白色。但常见的各种油脂都带有不同的颜色，影响油脂的外观和稳定性，这是因为油脂中含有数量和品种都不相同的色素物质所致。将预脱色后的油吸人脱色锅内，在99 kPa(740 mm Hg)以上的真空度下，将油升温至90?，并吸入酸性白土100 kg，活性白土60 11 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 kg(按6 t油计)，继续搅拌10 min。脱色后，在真空下将油冷却至70?，也以齿轮泵送入压滤机过滤。 4.2.4脱臭 纯净的甘油三酸酯是没有气味的，但各种植物油脂都有其特有的风味和气味，而这些气味一般都是由挥发性物质所组成的，主要包括某种微量的非甘油酯成分。另外，在制油工艺过程中，也会产生一些新的气味，例如浸出油脂中的溶剂味，碱炼油脂中的肥皂味和脱色油脂中的泥土味等。所有这些为人们所不喜欢的气味，都统称为“臭味”。油脂脱臭是利用油脂中臭味物质与甘三酯挥发度的很大差异，在高温和高真空条件下借助水蒸气蒸馏脱除臭味物质的工艺流程。油脂脱臭的目的是脱除油中的臭味物质，改善食用油的风味;提高油脂的烟点，降低污染;脱除微量有毒成分和破坏油中的一些热敏性色素。开动真空泵将脱色油吸入脱臭锅内。当间接蒸汽将油加热至90,100?时，开始喷直接蒸汽，而油温升至185C时，开始以三级蒸汽喷射泵抽真空，维持残压在400,666 Pa，油温仍为185?，脱臭约5 h。脱臭后在真空下将油冷却至30?，过滤后即得精炼菜子油。 5.工艺计算与设备选型 5.1物料衡算 5.1.1碱练 以菜籽一级油的炼制过程为例: 碱液S 过滤毛油N 碱炼 碱炼油N 1 皂脚E1 ?工艺技术说明: 考虑到现在一般没有单独的脱胶工艺，我们把脱胶与碱练工艺结合在一起进行物料横算，对于酸价小于等于4的毛菜籽油，选取毛菜油酸价为4;碱炼时采用浓度为14—16波美度的碱液，对于连续式碱练超量碱为理论碱量的10%-50%，油碱接触时间长的应偏低选取，选取30%进行物料衡算。 12 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 ?对工序技术要求: 碱炼油酸价<0.3 酸价炼耗比1:(1.3—1.4) 碱炼油中含皂量<1000ppm ?碱练衡算 菜油比重d(20/4?)=0.9090 3毛油重量G=100×10?24=4166.67(Kg/h) 毛油流量L=4166.67?0.9090=4583.79(L/h) 加碱量: -4理论碱量=4×7.13×10×4166.67=11.90(Kg/h) 超量碱量=30%×11.90=3.57(Kg/h) 总碱量=11.90+3.57=15.47(Kg/h) 采用工业固体碱，其纯度为95% 则需固体碱量=15.47?95%=16.28(Kg/h) 16波美度碱液浓度=0.1244(Kg/L) 比重=1.125(Kg/L) 16波美度碱液流量=15.47?0.1244=124.36(L/h) 16波美度碱液(重量)=124.36×1.125=139.90(Kg/h) ?炼耗: 1:炼耗/(4-0.3)=1:1.35% 每100Kg炼耗损失油=3.7×1.35=4.995(Kg/h) 总酸价炼耗损失油=4166.67×4.995/100=208.13(Kg/h) N中含油=4166.67—208.13=3958.54(Kg/h) 1 N=N中含皂+ N中含油 111 N= N×0.1%+3958.54 则得N=3962.51(Kg/h) 111 碱量皂脚E=N+S—N=4166.67+258.37-3962.51=462.53(Kg/h) 11 碱练平衡表(表1) 输入 输出 名称 数量(Kg/h) 名称 数量(Kg/h) 过滤毛油N 4166.67 碱炼油N 3962.51 1 16波美度 258.37 皂脚E 462.53 1 合计 4425.04 合计 4425.04 13 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 5.1.2水洗 加水W 碱炼油N 水洗 水洗油N12 废水E2 ?该工序要求: 水洗油含皂量<300ppm 水洗后油中含水<0.6% 用水量为油重15%，采用二次水洗，则用水量为油重30%，水洗油得率99.8% ?物料横算: 碱炼油N=3962.51(Kg/h) 1 加水量W=3962.51×30%=1188.75(Kg/h) 水洗油N= N×99.8%=3962.51×99.8%=3954.58(Kg/h) 21 废水E= N +W- N=3962.51+1188.75-3954.58=1196.68(Kg/h) 212 水洗油N=3954.58 2 其中含皂=3954.58×0.03%(300ppm)=1.19(Kg/h) 含水=3954.58×0.6%=23.73(Kg/h) 含油=3954.58-1.19-23.73=3929.66(Kg/h) 水洗平衡表(表2) 输入 输出 名称 数量(Kg/h) 名称 数量(Kg/h) 碱炼油N 3962.51 水洗油N 3954.58 12 水W 1188.75 废水E 1196.68 2 合计 5151.26 合计 5151.26 5.1.3干燥工序 14 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 水洗油N 干燥 干燥油N 23 水分E 3 ?该工序技术要求 酸价<0.3 水分及挥发物<0.1% 成品油 ?物料衡算 N= N+ E 233 E= N×0.6%- N×0.1% 323 即 3954.58= N+ E33 E=3954.58×0.6%- N×0.1% 33 解得:N=3934.78 (Kg/h) E =19.80(Kg/h) 33 其中水分及挥发物量=3934.78×0.1%=3.93(Kg/h) 含油=3934.78-3.93=3930.85(Kg/h) 干燥平衡表(表3) 输入 输出 名称 数量(Kg/h) 名称 数量(Kg/h) 水洗油N 3954.58 干燥油N 3934.78 23 蒸出水分E 19.80 3 合计 3954.58 合计 3954.58 5.1.4脱色工序 白土T 干燥油N 脱色 脱色油N 34 废白土E 4 ?该工序要求: 脱色油损失,1.5%，白土添加量为油重的5%左右 ?物料衡算: 白土添加量T=5%×N3=5%×3934.78=196.74(Kg/h); 15 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 油脂损失=N3×1.5%=3934.78×1.5%=59.02(Kg/h); 脱色油N4=3934.78-59.02=3875.76(Kg/h); 废白土质量E4=N3+T-N4=3934.78+196.74-3875.76=255.76(Kg/h); 脱色精炼率=3875.76?3934.78×100%=98.5%。 脱色平衡表(表4) 输入 输出 名称 数量(Kg/h) 名称 数量(Kg/h) 干燥油(N3) 3934.78 脱色油(N4) 3875.76 白土(T) 196.74 废白土(E4) 255.76 合计 4131.52 合计 4131.52 5.1.5脱臭工序 脱色油N 脱臭 脱臭油N 4 5 脱臭损耗E5 ?该工序要求: 脱臭油损失,0.2% 水分杂质,0.05% ?物料衡算: 脱臭损耗总质量=3875.76×(0.2%+0.05%)=9.69(Kg/h); 精炼油(脱臭油)N5=3875.76-9.69=3866.07(Kg/h); 脱臭精炼率=3866.07/3875.76×100%=99.75% 脱臭平衡表(表5) 输入 输出 名称 数量(Kg/h) 名称 数量(Kg/h) 脱色油N 3875.76 脱臭油N 3866.07 45 脱臭损耗E 9.69 5 合计 3875.76 合计 3875.76 16 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 5.1.6成品(脱臭油)指标 成品油达国家一级油专业标准，国家一级食用油的指标如下表 ) 表(6 项目 指标 碘价(gI/100g) 123-142 折光指数 1.4730-1.4770 色泽(罗维朋比色计133.4槽) Y<35 R<4 杂质(%) <0.05 水分及挥发物(%) <0.10 酸价(mg.KOH/g) <0.5 烟点(?) >215 过氧化值(meq/kg) <10 不皂化物(%) <1.0 透明度 澄清透明，气味，口感良好 5.2设备选型 5.2.1换热器 ?换热器1 毛油加热采用板式换热器 来自车间室外的油罐过滤毛油温度为25?，加热至30—40?，取35?。 过滤毛油量m=N=4166.67(Kg/h) 毛油中含水=0.5%×4166.67=20.83(Kg/h) 含杂=0.2%×4166.67=8.33(Kg/h) 含油=4166.67-8.33-20.83=4137.51(Kg/h) 毛油的流速取0.20m/s 毛油中油及杂质吸热Q=Cm(t-t) 121 其中菜籽油25?的比热为2.411(Kg .K);35?的比热容2.474KJ/(Kg .K);45?的比热容2.539 KJ/(Kg .K);55?的比热容2.597KJ/(Kg .K)，其他温度下的比热参照下面公式和图表。 17 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 则25?到35?之间的比热容取2.443KJ/(Kg .K)，则Q=2.443×4137.51×(35-25)=101791.75(KJ/h) 杂质的量很少，其吸收的热量忽略不计，最终我们将换热面积适当放大即可。 2对热换热器其Q=KSΔT，其中采用常压水蒸气，其总传热系数K为610W/(m.k)，其中ΔT=(Δt-Δt)/?(ΔtΔt) ，其中Δt=100-25=75?，Δ121/21 t=100-35=65? 2 2 带入公式得T=10/?(75/65) =69.88?，则S=101791.75?610?69.88=2.39m参照换热器规格，我们选用BX200—3型板式换热器，其基本参数为:单位换热面积3，板片数量16，结构尺寸(mm)L为100—92，L为400，L为570 12?换热器2 由工艺我们知道，完成中和反应的油碱混合物，进入换热器加热到75?，通过脱皂离心机进行油皂分离。分离出的含皂脱酸油经换热器加热至85?-90?，与热水混合洗涤后经过脱水离心机进行分离。 换热器2 中和后的油碱液温度35?，加热到75? 35?的比热容2.474KJ/(Kg .K) -575?油的比热容由公式计算得Cp=2.2379+0.00723×(75+273)-1.2619×10× 2(75+273)=3.226KJ/(Kg .K)则从35?到75?，取比热容为2.850KJ/(Kg .K)，油吸收的热量Q1=2.850×4166.67×(75-35)=474977.77(KJ .h) 碱液吸收的热量Q 2 由于16波美度碱液是淡碱液，其比热容按该温度下的水的比热容来估算，平均温度是55?，此时水的比热容为4.176KJ/(Kg .K)，则Q=4.176×258.37×2 (75-35)=43158.12(KJ .h) 总热量为Q=474977.77+43158.12=518135.89(KJ .h) 又Q=KSΔT，此时ΔT=(Δt-Δt)/?(ΔtΔt) ，同上计算得到ΔT=40/?121/2 2(65/25) =41.86?，采用常压水蒸气，其总传热系数K为610W/(m.k) 2S=518135.89?610?41.86=20.31m 18 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 参照换热器规格，我们选用BX200—25型板式换热器，其基本参数为:单位换热面积25，板片数量126，结构尺寸(mm)L为781—724，L为1081，L为1251. 12?螺旋板换热器: 由于螺旋板换热器传热系数高，能耐受较大的蒸汽压力，另外，体积小，安装方便、美观，所以在脱色脱臭(脱溶干燥)部分我们主要采用了螺旋板换热器。 型号举例说明: 型号: BLC(S)0.6-45-0.8/1500-60 C表示碳钢， S表示不锈钢 公称压力: 0.6MPa 通道间距: 60mm 板 宽: 0.8m 公称换热面积: 250m 螺旋板换热器外径: φ1500mm 5.2.2离心泵的选择 ?磷酸泵选用F型耐腐蚀泵，磷酸的流量为油重的0.05%—0.2%，取0.1%，则磷 3酸的流量为=0.1%×4583.79=4.58(L/h)=0.00458(m/h)，选用25F-16A， 3其性能:流量是3.27(m/h)，扬程38m，转速2950r/min，效率35%，轴功率为7.65KW，汽蚀余量2.6m等 3?油泵选Y型离心泵，毛油的流量为4583.79(L/h)，即4.58(m/h)，选用50Y-60B， 3其性能为流量是9.9(m/h)，扬程12.5，转速2950r/min，效率41%等。 3?水泵(碱液泵)碱练时加水量W=1188.75(Kg/h)，约为2m/h,可选用IS50-32-250 3型清水泵，其流量为6.8(m/h)左右，扬程20m,转速1450r/min 5.2.3罐体的选择 ?储罐简介 容器的材料一般采用低碳钢或者普通碳素钢，在腐蚀严重或产品纯度要求高的场合，则使用不锈钢、不锈复合钢或者铝板。容器零部件标准的最基本参数是公称直径和公称压力。 压力容器的公称直径系列Dg 根据容器的用途不同将储罐分为:原料储罐或者产品储罐(一般至少有1个月的储量，罐的装满系数取0.8);中间储罐(一般为24小时储量);计量罐(一般 19 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 至少10—15分钟的储量，多则2小时的储量，装满系数0.6—0.7);缓冲罐(通常是下游设备5—10分钟用量，有时可以超过20分钟用量) ?罐体选择 1油罐 原料毛油贮罐的容积V=G/γλ 3V容积m G——所贮存液体的重量，t γ所贮存液体的重度，菜籽油的重度约为0.9090 λ容积充满系数，一般取0.8—0.9 3 带人数据得到V=4166.67?1000?0.9090?0.85=5.39 m 2由公称直径系列我们取D1800mm，则容器高度H=129.28?3.14?0.9=2.12m g 2碱液储罐的容积 所需碱液的重量为258.37(Kg/h) 3 同上我们知道V=258.37?1000?1.125?0.85=0.27 m 2由公称直径系列我们取D600 mm，则碱液罐的高度H=0.27?3.14?0.3=0.955m，g 取1000mm 3磷酸储罐的容积 用量很少，取最小储罐即可 4高位罐 3按下游设备(碱液罐)的10分钟用量计算，则V=0.27?10=0.027 m 高 由公称直径系列我们取D300 mm，则碱液罐的高度H=0.027?3.14?g 20.15=0.382m，取400mm 5.2.4过滤机 选用YMBL10型叶片过滤机 2其主要的技术参数为:处理量:2—5t/h，过滤面积:10m，过滤后油中含杂质不大于0.2%;吹干滤饼的时间:15—20min;震动卸饼时间不大于5min 5.2.5混合器 ?多效混合器，选用YHHD30，处理量(t/d)<=200，容积48L，净重160Kg，外形尺寸 1878 ?桨叶式混合器，选用HHJ60立式桨叶混合机，其处理量为50t/d，混合机容积为0.147m3，配备电机2.2KW，外形尺寸(直径×高，mm)400×1200。 20 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 5.2.6碟式分离机 根据毛油重量4166.67(Kg/h)，同时考虑到加碱量后，选用环阀排渣DHZYS400A，其相应的参数为处理量4200—5400，电机功率15kW，重量1560kg，外形尺寸(长×宽×高,mm)1772×1500×1855 5.2.7真空干燥器 选用YGZQ90，其处理量为(t/24h):60(毛清油);干燥后油中含水<0.1%;工作真空度(MPa):-0.095—-0.098;外形尺寸(长×宽×高,mm)1305×1180×4300;质量610Kg 5.2.8脱色塔 选用YTST110×2，其主要的技术规格为:处理量为(t/24h):60(毛清油);加热面积为2.8m2，工作真空度(Mpa)-0.095—-0.098;转速(r/min)30;外形尺 宽×高)1710×1710×5150mm 寸(长× 5.2.9白土输送装置 在本项目的设计中我们采用了物料输送的工艺方法，首先白土倒入投料缸内，投料罐和白土定量绞龙连接，白土经过绞龙进入卸料器，然后经关风器落入预混罐和少量碱炼油进行混合，含尘空气经脉冲除尘器捕集后排到室外，整个系统在负压下运行。 白土输送装置各设备参数如下: 白土贮罐: Φ2000mm 定量绞龙: Φ350mm H=11m 卸料器(刹克龙): Φ1000mm 关风器动力: 11.0KW 脉冲除尘器(TBLMZa.16) 动力: 11KW 离心风机动力: 25KW。 白土定量机，选用YPDL10 5.2.10脱臭塔 选用YTCL70填料脱臭塔，其主要的技术规格为:处理量(t/24h)为60(毛清油)，工作真空残压(mmHg)1—2;工作温度(?)为250—280;外形尺寸(长×宽×高，mm)1420×1420×8190，质量(kg)1105 21 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 5.3主要设备一览表 表(8) 序号 设备 型号 数量 1 油泵 50Y-60B 10 2 耐腐蚀泵 25F-16A 2 3 水泵 IS50-32-250 3 4 板式换热器1 BX200—3 3 5 板式换热器2 BX200—25 4 6 螺旋板换热器 BLC(S)0.6-45-0.8/1500-60 3 7 叶片过滤机 YMBL10 2 8 多效混合器 YHHD30 2 9 桨叶式混合器 HHJ60 2 10 碟式分离机 DHZYS400A 2 11 真空干燥器 YGZQ90 1 12 脱色塔 YTST110×2 2 13 脱臭塔 YTCL70 2 14 三级蒸汽喷射泵 3ZP(15+40)-8 2 15 四级蒸汽喷射泵 4ZP(10+60)-2 1 16 保险过滤器 DL-1P1A-0.5 2 17 析气器 YXQ70 1 18 分气缸 FQG.20 2 19 水封池 LSF1.5 3 20 捕沫器 YBM50 2 6.车间布置设计 6.1车间布置设计的原则 6.1.1车间布置设计的总体原则: (1)在布置设备时，必须保证工艺流程的畅通，做到上下左右贯通，也就是保证工艺流程在水平方向和垂直方向的连续性。 22 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 (2)每个设备都要考虑到一定的地位。包括设备本身所占地位，设备附属装置所占地位，操作地位，设备检修拆卸地位，设备与设备之间，设备与建筑物之间的安全距离等。 (3)相同的设备或操作有关的设备，应尽可能布置在一起。这样可以集中管理，统一操作，节省劳力。 (4)在设备布置时，要考虑到设备间的管线应尽可能缩短，管线和物料的输送尽量避免交错,同时管道应尽量沿墙铺设。 (5)设备要排列整齐，避免过挤过松。设备间的距离要充分考虑工人操作的便利。原料。成品及排出物要有适当的地位和必要的运输通道。在传动装置部位还应该考虑设置安全防护罩的位置。 6.1.2设备间距的确定 在平面布置图上首先根据生产工艺流程的顺序和要求布置各种生产设备。 布置主要设备时，要使产品流线方向最好与厂房纵向一致，尽力避免横向运输，但有些情况是不可避免的。在考虑设备之间相互关系和决定间距时应根据产量大小，设备操作条件等因素，保证满足生产要求的条件下，尽量紧凑，以节约车间面积。设备彼此间的距离，可根据实际经验按照各工序的实际作业情况来决定。在布置主要设备时，还必须考虑各工序中设备所必要的再制料堆放场，以及安全技术措施的要求。 在布置设备时，设备不能位于吊车工作达不到的范围，离厂房的柱脚边缘必须留出一定距离。为了确保人身安全及安装、维修等工作方便，要留操作面积。其大小视不同的设备以及机械化、自动化程度不同而定。另外，有些设备要留有足够的更换工具或部件的操作面积及操作空间。 ) 设备间，设备与建筑物之间的安全距离如表(9 表(9) 项目 安全距离(m) 往复运动机械，其运动部分离墙 ?1.5 回转机械与墙之间的距离 ?0. 8,1.0 回转机械之间距离 ?0.8,1.2 升运机头外罩离天花板 ?0.8,1.2 泵的间距 ?1.0 通道，操作平台通行部分的最小净空高度 2.0 不常通行的地方，净空高度 ?1.9 23 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 6.1.3车间内通路布置 一般车间应有下述通路: (1)车间主要通路:这是车间内部运输通路，如运输用的窄轨小车。 (2)车间次要通路:用于运输材料、备品备件、设备检修及仓库场地的通路等。 (3)人行通路及防火通路:车间通路的宽窄对工人操作安全，工作方便以及生产任务的完成有重要的影响。人行通路一般可取1米宽，当车间的人较多，考虑到非常的情况下需迅速疏散时，则人行通路的宽度可取2米。 6.1.4车间平面尺寸确定 (1)跨度:指车间横向上两柱中心线间的距离，实际上是一跨厂房的宽度。工艺设计中可根据生产实际需要选择跨度与跨数。 L?18米,{6,9,12,15,18} , 模数3米 ,{(21),24,(27),30,(33),36},模数6米 L>18米 (2)柱距:指相邻两立柱间的中心距离，常采用标准柱距，当设备放不下或有其它特殊情况时，也可以采用部分特殊的柱距。 钢结构:{(4),6,(9),12,18,24,30,„} 模数6米。 (3)长度:车间的长度决定于全车间的总占地面积，同时考虑全厂的整个布局。车间长度的确定还要考虑工艺的要求。 (4)轨面标高 {4.8，5.4，6.0，7.2，7.8，10.2，12.6，14.4} 模数0.6米 (5)吊车跨度 L=L-0.5 或L-1.0或L-1.5或L-2.0米，L为厂房跨度。 k 6.2车间布置设计的依据 6.2.1常用的设计规范和规定 植物油厂设计规范、浸出制油工厂防火安全规范、设备布置设计工程设计规定等。 6.2.2基础资料 (1)设计任务书 (2)控制点工艺流程图(图); 24 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 (3)物料衡算数据及物料性质(包括原料、成品、半成品、副产品和废弃物的数量及性质，三废的数量及处理方法); (4)厂区总平面图和交通运输线路图; (5)设备计算资料，包括设备简图(外形尺寸)及接管方位、高度、操作条件、设备一览表、动力消耗; (6)车间定员表; 6.3车间布置设计说明 6.3.1设备布置图介绍 设备布置图是设备布置设计中的主要图样，在初步设计阶段和施工图设计阶段中都要进行绘制。设备布置图是按正投影原料绘制的，图样一般包括以下几个方面的内容: (1) 一组视图 表示厂房建筑的基本结构和设备在厂房内外的布置情 况。 (2) 尺寸及标注 在图形中注写与设备有关的尺寸和建筑轴线的编号、 设备的位号、名称等。 (3) 方向标 指示安装方位基准的图标。 (4) 说明与附注 对设备安装布置有特殊要求的说明。 (5) 设备一览表 列表填写设备位号、名称等。 (6) 标题栏 注明图名、图号、比例、设计阶段等。 6.3.2车间布置介绍 (1)精炼车间总长48米，分16个开间，每个开间为3米，跨度3米，总宽9米。厂房设为总体上三层，部分区两层，每层高6米。 (2)外墙选用承重墙，厚度为370mm;一楼为双扇门，分为主门和侧门，主门宽1.8米，高2.5米，侧门宽1.2米，高2.0米;窗户用平开窗，宽1.8米，高1.8米;主要楼梯为双跑楼梯，踏步宽度设计为0.28米，踏步高度是0.18米，平台楼梯踏步宽度设计为0.20米，踏步高度是0.18米，也有部分不常去的、在平台上的设备设置为爬梯。 (3)本设计工艺布置，尽量按物料流向沿墙布置，便于物料、汽水、管道布置。 (4)各设备操作面对着走道，主要操作区拥有充裕的位置，便于操作和维护。二、三楼还设有吊物洞，便于楼层上下沟通。 具体设备布置情况参照图纸。 25 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 谢 辞 紧张的几个月的毕业设计随着这份谢词的开始而结束，回想起毕业设计的这段时间，虽然遇到过很多很多的困难，但庆幸的是终于完稿，可能最终的成果并没有达到老师所要求的，但自己独立完成了这样一份浩大的工程还是会感觉到一点自豪。在这期间，辅导老师罗质老师给了我极大的帮助和动力，几乎一周一次的交流和辅导，不仅对自己起到了督促的作用，同时更解决了内心的很多关于课题的困惑以及实际遇到的问题。通过这次毕业设计，使我明白做任何一件事情，都要摆正心态，规划好时间，养成独立思考和解决问题的能力，当然，更为重要的是学会与身边的人交流，从他们那里学习，同时良好的团队精神，会让自己受到大家的欢迎和喜欢。最后，谢谢那些帮助过我的老师和同学。 26 100t/d植物油脂连续精炼车间工艺设计 参考文献 [1] 赵国志，刘喜亮，刘智锋，精炼技术最新进展(I)[J].粮食与油脂，2007,5:5—9. [2] Marc Kellens，油脂加工新进展[J].中国油脂，2003,3(28):77—78 . [3]王宏建，周伯川，油脂精炼技术的发展及其与国外的差距[J].中国油脂，2000,2(25):3—6. [4]赵国志，刘喜亮，刘智锋，油脂工业技术的进步—油脂精炼工艺技术[J].粮油加工和机械，2004,11:37—41. [5]阮海健，李少华，相海，油脂精炼工艺的比较[J].油脂工程—技术，2008,8;47—48. [6]刘玉兰.2009.油脂制取与加工工艺学[M].北京:科学出版社. [7]刘智锋，高忠霞，油脂精炼技术新进展(?)[J].中国油脂，1998,3(23):31—34. [8]严晞霆，油脂精炼工艺技术的探讨与应用[J].中国洗涤用品工艺，2011,3:78—84. [9]叶孝兆，油脂精炼技术[J].广州食品工业科技，1995,2(11):53—54. [10]刘玉兰，方泽应，宋玉敏，油脂精炼损耗的形成及其控制[J].中国油脂，2004,12(29):28—30. [11]唐萍华，植物油脂连续精炼工艺测定研究[J].中国油脂，2003,8(28):29—33. [12]左青，连续精炼工程设计和实践(?)[J]粮油加工，2005,4:18—22. [13]郝苗，李海燕，张景，食用植物油行业现状及存在的问题[J]食品安全，2008,4:24—25. [14]左青，李国卫，食用植物油脂的安全与生产[J]粮油食品科技，2009,2(17):29—33. [15]Klaus Dahlke. the e.nzymatic degummhg [ J].OCL.1997, 4( 1). [16]Salm Omar,Badei Girgis. Carbonaceous materials from seed hulls for bleaching of vegetahle oils [Jl.food research inter-national. 2003,36:11-17. 27