установка для извлечения жирных кислот из соапстока

Формула изобретения

Установка для извлечения жирных кислот из соапстока, включающая реактор, сообщенный через установленный над ним сепаратор, эжектор, и вертикальную трубу с фильтром-барботером, линии подачи воды, исходного сырья, кислоты, отвода промывных вод и слива жирных кислот, отличающаяся тем, что сепаратор выполнен в виде вертикального кожухотрубчатого теплообменника с открытыми торцами, состоящего из верхней и нижней секций, разделенных между собой пространством, верхняя секция теплообменника снабжена цилиндрическим корпусом с днищем и крышкой, установленным коаксиально с образованием зазора, в который введены форсунки, сообщенные с линией подачи воды, и расположены ниже верхнего торца теплообменника, при этом в кольцевой зазор и пространство между секциями помещена насадка, а днище цилиндрического корпуса снабжено патрубком, сообщающим сепаратор с фильтром-барботером.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике извлечения жиров или масел из соапстока, в частности, предлагаемая установка предназначена для извлечения жирных кислот из соапстока с помощью химической реакции с серной кислотой. Изобретение может найти применение в химической, мыловаренной и смежных с ними отраслях промышленности, например для очистки сильно окрашенных масел и технических животных жиров, содержащих повышенное количество минеральных солей, путем химической реакции с серной кислотой.

Известна установка для извлечения жирных кислот из соапстока, содержащая реактор со штуцерами подачи соапстока, кислоты, слива продуктов реакции, с вытяжной трубой, сообщающейся с узлом газоочистки, представляющим собой центробежный скруббер /см. Тетюнников В. Н., Науменко П.В., Товбин И.М., Фанчев Г.Г. Технология жиров. - М.: Пищевая пром-сть, 1970. - с. 121/.

Недостатками данной установки являются низкая степень газоочистки, безвозвратные потери теплоты и серной кислоты, а также значительная длительность процесса разложения соапстока.

Указанные недостатки обусловлены низкой эффективностью центробежного скруббера, вызванной неравномерным распределением жидкости и газа по сечению аппарата и продольным перемешиванием в обеих фазах, потерями тепла и серной кислоты с выбросами паров и тумана серной кислоты, снижением концентрации серной кислоты при перемешивании реакционной массы острым паром вследствие бурного паро- и туманообразования.

Известна также установка для извлечения жирных кислот из соапстока, включающая корпус с укрепленными в нем один над другим смесителем и душем для подвода воды, патрубки подвода исходного сырья, реагента и хладагента, отвода хладагента, готового продукта и вторичных паров, сепаратор в виде змеевикового холодильника с каплеотбойным экраном /см. авт. св. N 1661197, кл. C 11 B 13/02, 1989/.

Недостатками данной установки являются большой расход охлаждающего агента для эффективной работы сепаратора и сложность полного улавливания вредных выбросов в окружающую среду.

Указанные недостатки обусловлены малой поверхностью теплообмена и высоким гидравлическим сопротивлением змеевиковых теплообменников, наличием инертного газа в системе и газовыми выбросами в линиях подачи и отвода вторичных паров и промывных вод.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является установка для извлечения жирных кислот из соапстока, включающая реактор, сепаратор, сообщенный через эжектор и вертикальную трубу с фильтром-барботером, линий подачи воды, исходного сырья, кислоты, отвода промывных вод с жироловушкой и слива жирных кислот, установленную на линии подачи кислоты, емкостью с гидрозатвором, причем жироловушка подключена к эжектору /см. патент РФ N 2073699, кл. C 11 B 13/02, 1997 - прототип/.

Недостатком данной установки является большой унос серной кислоты в сточные воды.

Указанный недостаток обусловлен низкой эффективностью работы сепаратора вследствие малой поверхности теплообмена и высокого гидравлического сопротивления змеевиковых теплообменников, что приводит к улавливанию большей части образующихся паров и тумана серной кислоты лишь в сепараторе и фильтре-барботере при смешении их с водой.

Целью изобретения является сокращение потерь серной кислоты за счет возврата образующегося конденсата в зону реакции.

Указанная цель достигается тем, что в установке для извлечения жирных кислот из соапстока, включающей реактор, сообщенный через установленный над ним сепаратор, эжектор и вертикальную трубу с фильтром-барботером, линии подачи воды, исходного сырья, кислоты, отвода промывных вод и слива жирных кислот, сепаратор выполнен в виде вертикального кожухотрубчатого теплообменника с открытыми торцами, состоящего из верхней и нижней секций, разделенных между собой пространством, верхняя секция теплообменника снабжена цилиндрическим корпусом с днищем и крышкой, установленным коаксиально с образованием кольцевого зазора, в который введены форсунки, сообщенные с линией подачи воды и расположены ниже верхнего торца теплообменника, при этом в кольцевой зазор и пространство между секциями помещена насадка, а днище цилиндрического корпуса снабжено патрубком, сообщающим сепаратор с фильтром-барботером.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что сепаратор выполнен в виде вертикального кожухотрубчатого теплообменника с открытыми торцами, состоящего из верхней и нижней секций, разделенных между собой пространством, верхняя секция теплообменника снабжена цилиндрическим корпусом с днищем и крышкой, установленным коаксиально с образованием кольцевого зазора, в который введены форсунки, сообщенные с линией подачи воды и расположены ниже верхнего торца теплообменника, при этом в кольцевой зазор и пространство между секциями помещена насадка, а днище цилиндрического корпуса снабжено патрубком, сообщающим сепаратор с фильтром-барботером.

Установка для извлечения жирных кислот из соапстока включает реактор 1, сепаратор, состоящий из верхней 2 и нижней 3 секций кожухотрубчатого теплообменника с открытыми торцами 4 и 5, цилиндрического корпуса 6 с днищем 7 и крышкой 8, форсунками 9, насадки 10 и 11, патрубки 12 и 13, козырек 14, эжектор 15, вертикальную трубу 16 с фильтром-барботером 17, фильтр тонкой очистки 18, линии подачи воды, соапстока и кислоты с вентилями 19, 20 и 21, емкость с гидрозатвором 22, расходную емкость 23 и жироловушку 24.

Установка работает следующим образом.

При открытом вентиле 20 соапсток подается в реактор 1 и нагревается острым паром до температуры 90-95^oC. Серная кислота из расходной емкости 23 через емкость 22 с гидрозатвором при открытом вентиле 21 поступает также в реактор 1, где смешивается с соапстоком. Реакция взаимодействия соапстока с серной кислотой сопровождается выделением большого количества тепла, что, в свою очередь, вызывает бурное испарение воды и кислоты, а также повышение давления в реакторе. Паровоздушная смесь через открытый торец 4 поступает в трубное пространство нижней секции 3 кожухотрубчатого теплообменника, где происходит интенсивная конденсация паров воды и кислоты. Слой насадки 10, разделяющий нижнюю и верхнюю секции теплообменника, исключает прорыв образующегося тумана серной кислоты и воды в верхнюю секцию 2 теплообменника, где происходит вторая стадия конденсации паров. Через открытый торец 5 теплообменника несконденсированные пары попадают в кольцевой зазор и, проходя сквозь насадку 11, орошаемую водой из форсунок 9, подвергаются еще одной стадии очистки. С целью исключения попадания распыляемой форсунками 9 воды в трубное пространство верхней секции 2 теплообменника форсунки расположены ниже открытого торца 5. Для предотвращения попадания воды в патрубок 13 над ним изнутри на цилиндрическом корпусе укреплен кольцевой козырек 14. Вода с поглощенными ею парами через штуцер 12 поступает в фильтр-барботер 17. Отводимая из сепаратора в эжектор 15 паровоздушная смесь практически полностью очищена от паров кислоты, которая большей частью в виде конденсата самотеком возвращается в реактор 1.

Наличие эжектора 15 необходимо для отвода инертного газа - воздуха из зоны конденсации, особенно в начальный период. Значительно большее по сравнению со змеевиковым теплообменником сечение трубного пространства позволяет снизить гидравлическое сопротивление сепаратора, уменьшить скорость паровоздушной смеси, создавая тем самым наиболее оптимальные условия процесса конденсации и каплеулавливания. Взаимодействие отводимой паровоздушной смеси с водой в трубе 16 и фильтре-барботере 17 позволяет, кроме того, очистить отводимый в атмосферу воздух от прочих загрязнений и неприятных запахов. Фильтр тонкой очистки 18 очищает выбрасываемый воздух от мельчайших капель жидкости для исключения коррозии воздуховодов.

При достижении реакционной массой требуемого уровня, который фиксируется уровнемером, вентили 20 и 21 перекрывают, и начинается отстаивание массы. Отстоявшиеся кислые воды сливают через жироловушку 24. Слив кислых вод прекращают после изменения цвета жидкости, который контролируется визуально через смотровое окно. Для удаления следов кислоты жирные кислоты промывают водой, подаваемой через вентиль 19. Промывная вода также сливается из реактора 1 через жироловушку 24. Промытые жирные кислоты сливают в специальные емкости.

Образующиеся при сливе кислых вод пары откачиваются эжектором 15 и конденсируются в трубе 16 и фильтре-барботере 17. Для исключения прорыва паров из реактора 1 по линии подачи кислоты на последней в емкости 2 2 установлен гидрозатвор.

Таким образом, предлагаемая установка для извлечения жирных кислот из соапстока обеспечивает сокращение потребления серной кислоты и ликвидацию источников выделения вредных паров и газов, что значительно ухудшает условия труда обслуживающего персонала.