100吨精炼油脂课程设计说明书.docx
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100吨精炼油脂课程设计说明书
一、设计依据
1原料指标
毛油：
日处理200吨，
酸值（KOH）（mg/g）：
4.0（即FFA%为2%），
水分及挥发物／（%）：
0.2，
残溶：
0.01%（100ppm），
过氧化值（mmol/kg）：
7.5
含杂量：
0.2%
.2产品指标
水分及挥发物≤0.05%酸价≤0.20（即FFA%0.1%以下）
杂质≤0.05%过氧化值≤5.0mmol/kg
残溶：
不得检出色泽：
Y20，R2.0（罗维朋比色计133.4槽）
3供应条件
毛油过滤：
杂质0.05%，其余的同原料油
脱胶：
水分0.5%，杂质0.03%，磷脂15ppm
水洗：
水分0.5%，杂质0.005%，磷脂10ppm
真空脱水：
水分0.05%，其余不变
吸附脱色：
杂质0.05%，色泽Y10、R1，磷脂5ppm
真空脱臭：
色泽Y8、R0.8，杂质0.005%，酸值0.05二
二工艺流程及工艺说明
工艺流程
（1）碱炼脱胶、脱酸工艺流程
磷酸
↓
毛油→毛油暂存罐→袋式过滤器→板式换热器→混合器→酸反应罐
碱液和工艺水
↓
→滞留混合器→碱反应罐→板式加热器→自清式离心机→板式换热器→
↓
胶质
水洗废水真空
热水
↓
→混合器→自清式离心机→板式加热器→真空干燥器→脱胶油暂存罐
（2）脱色工艺流程
白土真空
↓↑
脱胶油暂存罐→白土预混罐→脱色塔→立式叶片过滤机→袋式过滤器
↓
废白土
脱色油储罐
（3）脱臭工艺流程
真空高压蒸汽
↑↓
脱色油储罐→析气器→螺旋换热器（油-油）→螺旋换热器（油-油）→真空加热器
柠檬酸
↓
→脱臭塔→螺旋板换热器→螺旋板换热器→板式换热器→板式冷却器
袋式过滤器
脂肪酸捕集器→脂肪酸循环罐→脂肪酸储罐
↓成品油
真空
工艺说明
毛油从毛油暂存罐打入板式换热器（用经过两次换热后脱臭油），预热到65～70℃经袋式过滤器进入离心式混合泵前，由微量定量泵按油重的0.05～0.2%加入85%浓度的H3PO4，进入酸反应罐中反应15min后,此时酸油反应罐也起到了缓冲的作用。
酸油反应后的油再进入多效混合器与定量泵送来12波美度的NaOH碱溶液充分混合,在碱反应罐中进行快速中和反应,反应滞留30min。
混合后的油在列管式换热器中加热到80℃左右时，进入自清式离心机进行皂角分离，脱除的皂角进入皂角暂存罐中，离心后的油经板式换热器加热到90℃，同时用泵将90℃占油重10%的软水打入混合器充分混合后进入水洗离心机分离，水洗油温在90℃左右，分离后油进入板式加热器中加热到110℃左右，然后进入真空干燥器进行连续脱水，脱水后的油经冷却器冷却进入碱炼油暂存罐，为精炼三级油，也可通过旁路系统进入下一步脱色工序。
用泵将碱炼油暂存罐的油抽出打到白土-油预混合罐中，同时将占油重1%的白土加入罐中，混合约10min后进入脱色塔。
在脱色塔中滞留15min后，使油中的色素尽可能被活性白土吸附除去。
脱色后，用立式叶片过滤机过滤废白土，起初过滤或需要清除叶片上的白土时，产生的一些浊油打入浊油罐中做另外的处理。
过滤完，再通过袋式过滤器过滤，进入脱色油暂存罐中。
从脱色油暂存罐出来的油大约100℃经过螺旋板式换热器加热到110℃，进入析气器脱除氧后，用两台螺旋板换热器换热，两台换热器中间油温为155℃，换热最终使油温到200℃，再用8Mpa高压蒸气加热油温到255℃后进入脱臭塔中脱臭，同时加入浓度为5%，占油重0.01%的柠檬酸。
脱臭后出来的油，温度240℃，与待脱臭的油进行换热，可以充分的利用热量，从螺旋板换热器中出来的油温为148.2℃，然后再用板式换热器与毛油换热，换热后油温105.6℃，进入冷却器中冷却到40℃后，用精过滤器过滤后进入成品油罐中储存。
如果还没有开机，则要用高压蒸气将脱色油直接加热到脱臭工艺所需的温度。
此外，蒸馏出来的脂肪酸等馏出物，经塔内捕集后，从塔内流出来进入脂肪酸暂存罐中冷却后，通过泵打入脱臭塔的塔顶通过上部填料进行气体捕集。
三、化工设计计算
1物料平衡计算
1.1碱炼脱胶、脱酸工序
（1）过滤
输入：
毛油100×1000/24=4166.67kg/h，含杂：
4166.67×0.2%=8.3kg/h
过滤后，设含杂质：
xkg/h则x/（4166.67×（1-0.2%）+x）=0.05%
解得x=2.08kg/h
输出：
4166.67-8.3+2.08=4160.48kg/h
其中含杂：
2.08kg/h
（2）酸混合
输入：
G油=4160.41kg/h加入的浓度为85%的磷酸，磷酸量为油重的0.1%（0.05%-0.2%之间）
即磷酸的量为4.16kg/h
输出：
G混=4160.41+4.16=4164.57kg/h
（3）碱混合
输入：
G油=4164.57kg/h选用12波美度（即8.07%）的NaOH溶液。
毛油碱炼加碱量按下面步骤计算：
理论加碱量（N）：
N=7.13×10-4×AV×G油=7.13×10-4×4.0×4164.47=11.88kg/h
磷酸耗碱量（NP）：
NP=1.22×W=1.22×4.16=5.08kg/h
W（Kg/h）为加入H3PO4的量。
由于本工艺中毛油碱炼前加了磷酸，故加碱前应考虑其耗碱量，以便达到脱酸的目的。
对于连续式碱炼工艺，选用的超碱量占理论碱量的10%。
超量碱（NC）：
NC=10%×（N+NP）=10%×（11.88+5.08）=1.7g/h
实际加碱量（NS）：
NS=N＋NP＋NC=11.88+5.08+1.7=18.66kg/h
如果在工艺操作中没有加磷酸，则NP项为零，实际加碱量换算成液体碱如下式：
液体碱量N液=NS/液体碱中NaOH百分比含量=18.66/8.07%=231.23kg/h
输出：
混合油量：
G混=4164.57+231.23=4395.8kg/h
（4）自清式离心机
输入：
总混合油：
G混=4395.8kg/h
输出：
脱胶油：
X，油脚：
Y，设油脚中含油30%
X+Y=4395.8kg/h
X+30%Y=X×（0.5%+0.003%+0.15%）+4166.67×（1-0.2%-2%-0.2%）
解得：
X=3974.61kg/h
Y=421.15kg/h
（5）水洗离心机
输入：
G油=3974.61kg/h含水：
0.5%
加水量10%，即397.46kg/h
总输入量G总=3974.61+397.46=4372.07kg/h
输出：
设废水中含油0.2%，水洗油Xkg/h，废水Ykg/h
X+Y=4372.07
X+Y×0.2%=397.46×（1-0.00003-0.0003）+X×（0.00001+0.00005）
X=3972.74kg/hY=399.33kg/h
即水洗后的油为3973.74kg/h，废水为399.33kg/h
（6）真空干燥
输入：
水洗离心油3972.74kg/h
含水0.5%，即含水量为19.86kg/h
输出：
设干燥后含水量为Xkg/h，含水为油重0.05%
X/（3973.74-19.86+X）×100%=0.05%
X=1.98kg/h
即干燥后油为3972.74-19.86+1.98=3954.81kg/h
4.1.2脱色工序
（1）混合罐
输入：
干燥后油重为3954.81kg/h
取白土量为油重的1%，即39.55kg/h
输出：
白土混合油3954.81+39.55=3994.36kg/h
（2）叶片过滤机过滤
输入：
混合油浆为3994.36kg/h
输出：
设废白土含油15%，脱色油为Xkg/h，废白土为Ykg/h
X+Y=3994.36
X+Y×15%=3954.81×（1-0.00005-0.00001）+X×（0.0005+0.00005）
X=3950.15kg/hY=44.25kg/h
即脱色油3950.15kg/h，废白土44.25kg/h
（3）袋式过滤机精过滤
输入：
脱色油3950.15kg/h
含杂质0.05%，其量为3950.15×0.05%=1.98kg/h
输出：
含杂0.005%，设杂质的量为Xkg/h
X/（3950.15×（1-0.05%）+X）=0.005%
解得：
X=0.2kg/h
过滤后的油：
3950.15-1.98+0.2=3948.37kg/h
除去杂质的量：
1.98-0.2=1.78kg/h
4.1.3脱臭工序
输入：
混合油3948.37kg/h，加入柠檬酸0.01%
FFA含量：
4166.67×2%=83.33kg/h，柠檬酸量：
3948.37×0.01%=0.39kg/h
总输入量3948.37+0.39=3948.76kg/h
输出：
FFA含量：
0.025%
设输出混合油Xkg/h,脱臭馏出物Ykg/h
X+Y=3948.76
X×0.025%+Y=83.33
X=3866.40kg/hY=91.37kg/h
即输出混合油为3866.40kg/h，脱臭馏出物91.37kg/h
脂肪酸含量：
3948.37×（4%-0.01%）=157.54kg/h
所以，精炼油率=3866.40/4166.67×100%=92.79%
物料衡算表
工序
输入
输出
过滤
毛油：
4166.76kg/h
毛油含杂：
8.33kg/h
过滤后毛油：
4160.41kg/h
杂质：
2.08kg/h
酸混
过滤后毛油：
4160.41kg/h
磷酸：
4.16kg/h
混合油：
4164.57kg/h
碱混
混合油：
4164.57kg/h
120BeNaOH溶液：
231.23kg/h
混合油：
4395.80kg/h
自清式离心机
混合油4395.80kg/h
离心油：
3974.61kg/h
油脚：
421.15kg/h
水洗离心机
离心油：
974.613kg/h
软水量：
397.46kg/h
水洗油：
3972.74Kg/h
废水：
399.33kg/h
真空干燥
输入油量：
3972.74kg/h
干燥油：
3854.81kg/h
水气：
1.98kg/h
脱色混合罐
干燥油：
3954.81kg/h
白土量：
39.55gkg/h
混合油浆：
3994.36kg/h
叶片过滤机过滤
混合油浆：
3994.36kg/h
脱色油：
3950.15kg/h
废白土：
44.25kg/h
袋式过滤机过滤
微杂脱色油:
3950.15kg/h
过滤油：
3948.37kg/h
杂质：
1.78kg/h
脱臭塔
混合油：
3948.37kg/h
柠檬酸：
0.39kg/h
脱臭油:
3866.40kg/h
脱臭馏出物:
91.37kg/h
热量平衡计算
有关计算公式：
油比热C油=（C。
+ßt）×4.187（KJ/Kg∙℃）
其中C。
=0.47kcal/kg∙℃，T为温度（℃）
ß=0.00073
选用0.2Mpa的蒸气，汽化潜热为2204.6KJ/Kg，T为120℃，
精炼车间毛油温度取为30℃
4.2.1碱炼脱胶、脱酸工艺
（1）E101a蒸汽加热（当刚开机时用蒸汽加热毛油）
毛油30℃→70℃
蒸气120℃（液）←120℃（气）
1）设有5%的热损失：
因为（1+5%）×△Q油=△Q蒸气=G蒸气×r
△Q油=4.187×（0.47+0.00073×（30+70）/2）×4160.41×40=352922.12kJ
所以G蒸气=1.05×△Q油/r=1.05×352922.12/2204.6=186.09kg/h
2）换热面积的计算
△Tm=[（120-30）-（120-70）]/[ln（120-30）/（120-70）]=68.1℃
所以A=（1+5%）×△Q油/K×△Tm=1.05×352922.12/（3600×68.1×0.5）=3.02m2
3）换热器选型
型号:
BR08
外形尺寸：
200×600板片间距：
2.6mm通孔直径：
40mm
设计压力：
1.2Mpa设计温度：
150℃最大流量：
20t/h
（2）E102蒸气加热（反应后油温约在65℃左右）
毛油65℃→80℃
蒸气120℃（液）←120℃（气）
1）油的平均比热C油=2.19KJ/Kg∙℃
因为（1+5%）×△Q油=△Q蒸气=G蒸气×r
△Q油=2.19×4395.80×15=14434.05kJ
所以，G蒸气=1.05×△Q油/r=1.05×14434.05/2204.6=68.77kg/h
2）换热面积的计算
△Tm=[（120-65）-（120-80）]/[ln（120-65）/（120-80）]=47.1℃
所以A=（1+5%）×△Q油/K×△Tm=1.05×14434.05/（47.1×3600×0.5）=1.79m2
3）换热器选型
列管式换热器
管程数：
2管子数量：
26管子长度：
1.5m
管程通道截面积：
φ25×2mm外径：
600mm
（3）E103蒸气加热
脱胶油80℃→90℃
蒸气120℃（液）←120℃（气）
1）设有5%的热损失：
因为（1+5%）×△Q油=△Q蒸气=G蒸气×r
△Q油=4.187×（0.47+0.00073×（80+90）/2）×3974.16×10=88542.12kJ
所以G蒸气=1.05×△Q油/r=1.05×88542.17/2204.6=42.17kg/h
2）换热面积的计算
△Tm=[（120-80）-（120-90）]/[ln（120-80）/（120-90）]=34.7℃
所以A=（1+5%）×△Q油/K×△Tm=1.05×88542.12/（3600×34.7×0.5）=1.49m2
3）换热器选型
型号:
BR08
外形尺寸：
200×600板片间距：
2.6mm通孔直径：
40mm
设计压力：
1.2Mpa设计温度：
150℃最大流量：
20t/h
（4）E104蒸汽加热
碱炼油90℃→110℃
蒸气120℃（液）←120℃（气）
1）设有5%的热损失：
因为（1+5%）×△Q油=△Q蒸气=G蒸气×r
△Q油=4.187×（0.47+0.00073×（90+110）/2）×3972.74×20=180643.75kJ
所以G蒸气=1.05×△Q油/r=1.05×180643.75/2204.6=86.04kg/h
2）换热面积的计算
△Tm=[（120-90）-（120-110）]/[ln（120-90）/（120-110）]=18.2℃
所以A=（1+5%）×△Q油/K×△Tm=1.05×180643.74/（3600×18.2×0.5）=5.79m2
3）选型
型号:
BR08
外形尺寸：
200×600板片间距：
2.6mm通孔直径：
40mm
设计压力：
1.2Mpa设计温度：
150℃最大流量：
20t/h
（5）E101b油-油换热（加热介质为经过多次换热后的脱臭油）
毛油30℃→70℃
脱臭油T℃←148.2℃
毛油比热C毛油=（C。
+ßt）×4.187
=（0.47+0.00073×（30+70）/2）×4.187=2.12KJ/Kg∙℃
该脱臭油是从脱臭塔出来后经过两次换热后的脱臭油.
脱臭油的平均比热为C脱臭油=2.25KJ/Kg∙℃
1）设有5%的热损失：
因为（1+5%）×△Q油=△Q脱臭油
△Q油=G油C油△T=4160.41×2.12×40=352803.05KJ/h
1.05×△Q油=△Q脱臭油=G脱臭油C脱臭油△T=2.25×3866.40×（148.2-T）
所以，T=105.6℃
2）换热器换热面积A的计算
△t1=105.6-30=75.6℃，△t2=148.2-70=78.2℃
△Tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）=76.9℃
所以A=（1+5%）×△Q油/K×△Tm=352803.05×1.05/（0.5×76.9×3600）=2.68m2
3）选螺旋板式加热器
见表1
（6）E105干燥油冷却器
干燥油110℃→40℃
冷却水50℃←25℃
干燥油比热C毛油=（C。
+ßt）×4.187
=（0.47+0.00073×（40+110）/2）×4.187=2.20KJ/Kg∙℃
水的比热为C水=4.187KJ/Kg·℃
1）设有5%的热损失：
因为（1+5%）×△Q油=△Q水=G水×C水×△T水
所以，G水=1.05×△Q油/C水×△T水
=1.05×3954.81×2.20×（110-40）/4.187×25=6109.38kg/h
2）换热器换热面积A的计算
△t1=110-50=60℃，△t2=40-25=15℃
△Tm=（△t1-△t2）/㏑（△t1/△t2）=32.5℃
所以，A=（1+5%）×△Q油/K×△Tm
=3954.81×2.20×（110-40）×1.05/（0.5×32.5×3600）=10.93m2
3）选螺旋板式加热器
见表1
（7）热水罐用直接蒸汽加热
热水30℃→90℃
蒸气120℃（液）←120℃（气）
热水量G水=397.46kg/h，水的平均比热为4.187kJ/kg∙℃
则由△Q1=△Q蒸气=G蒸气×r，得△Q1=4.187×397.46×60=100159.92kJ/h
所以G蒸气=△Q1/r=100159.92/2204.6=45.43kg/h
4.2.2脱臭工艺
从脱色油储罐出来的油温大约为100℃，进入脱臭塔前将油温升高到110℃通过析气器脱氧。
根据螺旋换热器的耐热性，经过析气器的脱色油可以加热到200℃。
由于温差过大所以要采用两台螺旋换热器选（110+200）/2=155℃为中间温度。
（1）E301蒸气加热（刚开机采用蒸汽加热）
选用0.2Mpa的饱和水蒸气，温度为120oC,
待脱臭油：
100oC→110oC
蒸汽：
120oC（液）←120oC（气体）
待脱臭油的平均比热为
C待脱臭油=（C。
+ßt）×4.187
=4.187×（0.47+0.00073×（100+110）/2）=2.29KJ/kg∙℃
1）设热损失为5%，因为（1+5%）△Q油=G蒸汽×r
△Q油=3950.15×2.29×10=90411.96KJ
所以，G蒸汽=1.05×90411.96/2204.6=43.06Kg/h
2）换热器换热面积A的计算
△t1=120-100=20℃，△t2=120-110=10℃
△Tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）=14.4℃
所以A=（1+5%）×△Q油/K×△Tm=90411.96×1.05/（0.5×14.4×3600）=3.66m2
3）选螺旋板式加热器：
见表1
（2）E302a蒸气加热（刚开机采用蒸汽加热）
选用0.8Mpa的饱和水蒸气，温度为170.4oC,
待脱臭油110oC→155oC
蒸汽170.4oC（液）←170.4oC（气体）
待脱臭油的平均比热为
C待脱臭油=（0.47+0.00073×（110+155）/2）×4.187=2.37KJ/kg∙℃
170.4oC时的汽化潜热：
r=2052.7KJ/kg
1）设热损失为5%，因为（1+5%）△Q油=G蒸汽×r
所以，G蒸汽=1.05×3948.37×2.37×45/2052.7=215.40kg/h
2）换热面积A的计算
△t1=170.4-110=60.4℃，△t2=170.4-155=15.4℃
△Tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）=32.9℃
所以，A=（1+5%）×△Q油/K×△Tm
=3948.37×2.37×45×1.05/（0.5×32.9×3600）=7.46m2
取K=0.5Kw/Kg·oC得A=22.40㎡，即传热面积为7.46m2
3）选螺旋板式加热器
见表1
（4）E302b油-油换热（加热介质为从E303b出来的脱臭油）
待脱臭油110℃→155℃
脱臭油T℃←194.1℃
待脱臭油的平均比热为C待脱臭油=2.37KJ/kg·0C
脱臭油的平均比热为C脱臭油=2.49KJ/kg·0C
1）设热损失为5%，因为（1+5%）×△Q油=△Q脱臭
即1.05×3948.37×2.37×（155-110）=11599.19×2.49×（194.1-T）
所以，T=148.2℃，即从E302b出来的脱臭油的温度为148.2℃
2）换热面积A的计算
△t1=148.2-110=38.2℃，△t2=194.1-155=39.1℃
△Tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）=38.6℃
所以，A=（1+5%）×△Q油/K×△Tm
=3948.37×2.37×45×1.05/（0.5×38.6×3600）=6.36m2
即传热面积为6.36m2
3）选螺旋板式加热器
见表1
（5）E303a蒸气加热
选用4Mpa的饱和水蒸气，温度为250.3oC
待脱臭油155oC→200oC
蒸汽250.3oC（液）←250.3oC（气体）
待脱臭油的平均比热为C待脱臭油=2.51KJ/kg∙℃
250.3oC时的汽化潜热：
r=1706.8KJ/kg
1）设热损失为5%，因为（1+5%）△Q油=G蒸汽×r
即1.05×3848.37×2.51×45=G蒸汽×1706.8
所以，G蒸汽=1.05×3948.37×2.51×45/1706.8=274.35Kg/h
2）换热面积A的计算
△t1=250.3-155=95.3℃，△t2=250.3-200=50.3℃
△Tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）=70.4℃
所以，A=（1+5%）×△Q油/K×△Tm
=1.05×3948.37×2.51×45/（0.5×70.4×3600）=3.70m2
即传热面积为3.70m2
3）选螺旋板式加热器
见表1
（6）E303b油-油换热（加热介质为从脱臭塔出来的脱臭油）
待脱臭油155℃→200℃
脱臭油T℃←240℃
待脱臭油的平均比热为C待脱臭油=2.51KJ/kg·0C
脱臭油的平均比热为C脱臭油=2.64KJ/kg·0C
1）设热损失为5%，因为（1+5%）×△Q油=△Q脱臭油
即1.05×3948.37×2.51×（200-155）=11599.19×2.64×（240-T）
所以，T=194.1℃，即从E303b出来的脱臭油的温度为194.1℃
2）换热面积A的计算
△t1=194.1-155=39.1℃，△t2=240-200=40℃
△Tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）=39.5℃
所以，A=（1+5%）×△Q油/K×△Tm
=1.05×3948.37×2.51×45/（0.5×39.5×3600）=6.59m2
即传热面积为6.59m2
3）换热器选型：
见表1
表1６MPa碳素钢制不可拆式（I）螺旋式换热器
换热器位号
公称换热面积m2
通道间距mm
计算换热面积m2
流速1m/s时处理量m3/h
接管公称直径
型号
E101b
10
10
8.8
20.9
80
I6,I16T
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