曾紅衛(wèi),季茂忠,曾 華,龐紅梅,魯成嶺，蔣守業(yè)

(1.中儲糧油脂(天津)有限公司,天津 300461； 2.深圳市優(yōu)德油脂工程技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518051； 3.國糧武漢科學(xué)研究設(shè)計院有限公司，武漢 430079)

吸附脫色是油脂精煉加工過程的重要步驟。在國內(nèi)，使用的脫色劑主要是白土、凹凸棒土等。近幾年，隨著我國環(huán)保治理力度的加強(qiáng)，以及對礦產(chǎn)資源的規(guī)范管理，對廢棄脫色劑的處理方式提出了更嚴(yán)格的要求，脫色劑的采購成本也在上升，這些導(dǎo)致油脂精煉企業(yè)生產(chǎn)成本上升。鑒于以上原因，國內(nèi)油脂企業(yè)不斷優(yōu)化脫色工藝，以降低脫色工藝成本。本文通過大豆油逆流脫色工藝實踐，介紹了逆流脫色原理，具體的生產(chǎn)工藝過程及特點，并對該工藝節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了簡單說明，以期為企業(yè)油脂脫色提供新的思路，為逆流脫色的推廣和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 逆流脫色原理

油脂的吸附脫色，是利用活性和選擇性脫色劑的吸附作用，達(dá)到脫除油脂中色素和其他雜質(zhì)的目的。吸附作用主要是由吸附劑的表面活力所引起，油與吸附劑在一定時間和溫度下充分混合后，終將達(dá)到吸附平衡。

當(dāng)油中被吸附組分濃度逐漸減小時，吸附作用逐漸減退。因此，一次脫色已經(jīng)達(dá)到平衡的吸附劑在新鮮中和油中仍具有一定的脫色能力。根據(jù)該原理，在理論上可具有再利用價值，若采用逆流脫色，則能取得顯著的效果。

基于以上理論，國內(nèi)很多企業(yè)采用預(yù)脫-復(fù)脫連續(xù)脫色工藝[1](簡稱預(yù)復(fù)脫色)來降低脫色過程的消耗，這種工藝基本原理是將中和油與完成脫色后的脫色劑濾餅層進(jìn)行接觸，完成二次吸附平衡后，再與新鮮的脫色劑進(jìn)行混合以及復(fù)脫色。這種工藝的特點是：需要增加一臺或多臺葉片過濾機(jī)，中和油僅與濾餅層短暫接觸后，進(jìn)入脫色罐與新鮮脫色劑進(jìn)行脫色操作。該工藝中新鮮中和油與濾餅接觸時間短，由于濾餅層首先吸附極性較高的皂類和磷脂等，因此在濾餅層外面脫色劑微孔和表面首先被充滿，并且與雜質(zhì)數(shù)量相匹配，容易造成過濾機(jī)壓力的迅速升高，使過濾速率下降，生產(chǎn)加工連續(xù)性下降。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性，需要頻繁切換和換洗濾板，造成勞動強(qiáng)度增大等問題，并且能節(jié)約的脫色劑比較有限，但廢脫色劑的殘留脫色能力仍然值得再次利用已被證實。

從理論和實踐上，逆流脫色，特別是OHMI工藝[2]將更合理和更科學(xué)，基于以上考慮和反復(fù)論證，需對現(xiàn)有單級脫色工藝進(jìn)行改造，并充分考慮現(xiàn)有預(yù)復(fù)脫色存在的問題，在現(xiàn)有單級脫色葉片過濾機(jī)基礎(chǔ)上增加預(yù)脫色罐、脫色劑泥漿罐、脈沖過濾機(jī)(或燭式過濾機(jī))、泥漿泵和預(yù)脫色泵。此項工藝應(yīng)用于大豆油的精煉，在國內(nèi)油脂加工工藝方面屬于首創(chuàng)，目前通過實際運行及測試觀察，效果良好，達(dá)到預(yù)期節(jié)約30%脫色劑的目的。

2 逆流脫色生產(chǎn)工藝介紹

2.1 逆流脫色基本工藝(見圖1)

注：油1.經(jīng)過預(yù)脫色罐后的油脂；油2.經(jīng)過二次脫色罐后的油脂；白土1.使用過1次的白土；白土2.使用過2次的白土。

圖1 逆流脫色基本工藝

逆流脫色工藝特點：

(1)2個脫色罐，一個為使用新鮮脫色劑的脫色罐，一個為二次使用脫色劑(油和脫色劑的混合濾漿)的預(yù)脫色罐。

(2)2套過濾系統(tǒng)，分別為脈沖過濾機(jī)和葉片過濾機(jī)，脈沖過濾機(jī)將使用過1次的脫色劑以濾漿形式排出后再次使用，葉片過濾機(jī)將使用過2次的脫色劑以干燥的廢脫色劑濾餅的形式排出。

(3)脈沖過濾機(jī)具有干燥濾餅的功能，但在該工藝中無需對濾餅進(jìn)行干燥，而是以高含油的濾漿排出，葉片過濾機(jī)中的濾餅需進(jìn)行干燥，然后以干燥濾餅的形式排出。

(4)脈沖過濾機(jī)中的濾漿可通過氮氣反吹排出，也可通過油脂反吹排出，而葉片過濾機(jī)的濾餅通過振動排出。

(5)2套油泵，一套將待過濾的油輸送到脈沖過濾機(jī)，一套將待過濾油輸送到葉片過濾機(jī)，還有一套泥漿泵，將脈沖過濾機(jī)排出的脫色劑與油的混合物以濾漿形式輸送到預(yù)脫色罐，進(jìn)行二次使用。

(6)脈沖過濾機(jī)分離出可用泵輸送的濾漿,油脂含量60%～80%,葉片過濾機(jī)分離出油脂含量18%～22%的廢脫色劑。

(7)中和油和二次利用脫色劑，一次脫色后的油與新鮮脫色劑，分別按照逆流進(jìn)行接觸和脫色。

2.2 連續(xù)式逆流脫色工藝流程(見圖2)

由圖2可見，中和干燥后的大豆油升溫到脫色溫度后與一次脫色劑泥漿進(jìn)入預(yù)脫色罐，充分混合。然后經(jīng)過過濾泵，輸送到立式葉片過濾機(jī)進(jìn)行過濾，濾餅經(jīng)蒸汽吹干后以廢脫色劑排出。一次過濾的清油進(jìn)入二次脫色罐，添加新鮮脫色劑進(jìn)行攪拌使其充分混合。在二次脫色罐中停留一段時間后，經(jīng)過過濾泵進(jìn)入脈沖反沖洗過濾機(jī)過濾。二次過濾后的清油通過安全過濾器后進(jìn)入脫色油緩沖罐，再進(jìn)入脫臭系統(tǒng)。切換時反沖洗帶出的濾漿進(jìn)入泥漿暫存罐，然后通過過濾泵打入預(yù)脫色罐與中和油進(jìn)行脫色。

所有脫色罐、緩沖罐等均與真空系統(tǒng)相連接，使系統(tǒng)能實現(xiàn)負(fù)壓脫色，以降低油脂在脫色過程的氧化反應(yīng)。

改造后的工藝中配套4臺立式葉片過濾機(jī)、3臺脈沖反沖洗過濾機(jī)，能實現(xiàn)自由切換，保持生產(chǎn)連續(xù)性。一次脫色劑泥漿、脫色油等均設(shè)置緩沖罐，能實現(xiàn)在線流量的穩(wěn)定。

圖2 連續(xù)式逆流脫色工藝流程圖

3 實際工藝運行情況

逆流脫色工藝調(diào)試成功后，在現(xiàn)有1 000 t/d精煉廠連續(xù)運行1個月，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤和分析，并與改造前進(jìn)行對比。

3.1 原料大豆毛油主要指標(biāo)(見表1)

表1 大豆毛油主要指標(biāo)

3.2 脫色工藝參數(shù)

脫色劑采用白土和凹凸棒土按2∶1進(jìn)行混合，脫色真空約8 kPa，脫色溫度105℃，脫色采用蒸汽攪拌，在改造前脫色劑用量15 kg/t,改造后脫色劑用量10 kg/t。

3.3 中和油和脫色油指標(biāo)(見表2)

由表2可知，改造前后脫色油的酸價沒有變化。改造前脫色油、改造后逆流預(yù)脫色和二次脫色后的脫色油的含皂量均從50 mg/kg降至0，殘皂在逆流工藝預(yù)脫色后被全部脫除，說明預(yù)脫色對于殘皂的脫除效果比較明顯。

逆流預(yù)脫色對降低油中含磷量有一定效果，但效果不如改造前的，但逆流二次脫色降低含磷量的效果比較明顯，即便在脫色劑用量少的情況下，也優(yōu)于改造前的。逆流預(yù)脫色對色澤的脫除效果不明顯，但在逆流二次脫色后，即便是在脫色劑用量較少情況下，脫色油的色澤也優(yōu)于改造前的，因此改造達(dá)到了預(yù)期的目的。

表2 逆流脫色改造前后脫色油指標(biāo)

注：檢測數(shù)據(jù)為工廠實測值。

3.4 過程消耗對比及分析(見表3)

表3 逆流脫色改造前后消耗對比

3.4.1 建立兩次吸附平衡，降低脫色劑用量

常規(guī)一次脫色工藝中，脫色劑全部一次投入，使新鮮脫色劑與中和油混合直到色素等雜質(zhì)吸附至平衡為止。逆流脫色工藝可以使新鮮脫色劑與前次吸附平衡時油中未完全脫除的色素建立新的吸附平衡，充分提高脫色劑的使用效率，在相同脫色效果時可以降低脫色劑用量。

脫色劑屬極性吸附劑，有很好的選擇性，非常容易吸附極性的雜質(zhì)。在逆流脫色工藝中，一次脫色劑泥漿先與新鮮中和干燥油進(jìn)行混合，利用其活性，首先將中和油中的皂、磷脂、微量金屬、相對分子質(zhì)量較大的多環(huán)芳烴和農(nóng)藥殘留吸附，剩余活性可吸附部分色素及其他雜質(zhì)，經(jīng)過過濾后的清油再與新鮮脫色劑混合吸附，建立新的等溫吸附平衡，能充分發(fā)揮新鮮脫色劑的活性。

逆流脫色工藝將已經(jīng)形成的濾餅層通過反沖洗，將使用過的脫色劑回收，并與新鮮中和油均勻混合，吸附一段時間再去過濾，同樣建立了2次壓濾脫色，但是具有充分混合吸附的時間，提高了脫色效果。改造后，脫色劑用量為10 kg/t(以油質(zhì)量計)，與改造前相比，節(jié)約5 kg/t。另外，根據(jù)生產(chǎn)實際檢測數(shù)據(jù)，逆流預(yù)脫色后脫色油含皂量降低至0，最終含磷量降低至2 mg/kg(或更低)以下，即等量吸附劑吸附極性雜質(zhì)也是等量的，在通過葉片過濾機(jī)時，濾餅層上極性雜質(zhì)少且分布均勻，能避免過濾機(jī)過濾速率的下降，更好達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定的規(guī)模化生產(chǎn)。

3.4.2 脫色過程蒸汽消耗減少

逆流脫色過程中,脫色劑用量減少,葉片過濾機(jī)使用時間由120 min延長到180 min，4臺葉片過濾機(jī)共降低吹餅次數(shù)16次，每次按照15 min切換與吹掃時間，共240 min，蒸汽流量按800 kg/h計算，240 min共節(jié)省蒸汽3.2 t,相當(dāng)于3.2 kg/t(以油質(zhì)量計，下同),由于新增加預(yù)脫色罐增加攪拌蒸汽1.2 kg/t，則節(jié)省蒸汽2 kg/t。

3.4.3 中和油損失減少

脫色劑消耗降低，減少了廢脫色劑帶走的中和油，以節(jié)省5 kg/t脫色劑，脫色劑油脂含量18%計算，中和油損失降低1 kg/t。

3.4.4 電耗增加

由于增加了2種泵,一種用于輸送油脂,一種輸送一次脫色劑泥漿,電力消耗增加0.5 kW·h/t(以油質(zhì)量計)。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

現(xiàn)以1 000 t/d的大豆油精煉廠為例，簡單計算每年可以節(jié)約的費用。設(shè)定全年開工300 d，大豆油價格5 500 元/t,脫色劑價格1 950 元/t,蒸汽價格190 元/t,電價格0.7元/(kW·h)，結(jié)合表3數(shù)據(jù)計算：每年節(jié)約脫色劑費用=1 950×0.005×1 000×300=2 925 000(元)；每年節(jié)約中和油費用=5 500×0.001×1 000×3 00=1 650 000(元)；每年節(jié)約蒸汽費用=190×0.002×1 000×300=114 000(元)；每年增加電費=0.7×0.5×1 000×300=105 000(元)；每年節(jié)約的總費用為2 925 000+1 650 000+114 000-105 000=4 584 000(元)。因總投資約580萬元，因此可以在1.3年收回投資。

5 結(jié) 論

連續(xù)式逆流脫色工藝在大豆油精煉加工的利用理論可行，并實踐成功，可以節(jié)約大約30%脫色劑，減少中和油損失，從而提高油脂得率，降低污染物排放，取得良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益,具有推廣意義。因為該工藝在國內(nèi)首次使用,推廣該技術(shù)需要增加預(yù)脫色罐、脫色劑泥漿罐和多臺脈沖過濾機(jī),需要對現(xiàn)有車間的排布和承重進(jìn)行綜合考慮。