100吨油脂精炼设备选型计算说明书.docx

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100吨油脂精炼设备选型计算说明书

2007届毕业生

毕业设计说明书

题目:

100T/Ｄ大豆油精炼车间工艺设计

Thedesignof100T/Dsoybeanoilrefiningworkshop

院系名称：

粮油食品学院　专业班级：

食工03-04

学生姓名：

22222　学号：

200322228

指导教师：

韩丽华付黎敏职称：

副教授实验师

2007年5月30日

毕业设计中文摘要

摘要

通过查阅有关大豆油精炼的文献，以及对生产实践的总结，参考有关工厂的流程设计，设计了连续水化法脱胶、碱炼法脱酸、白土吸附法脱色，软塔脱臭工艺。

设计过程中参考了国内外较先进的工艺，采用了磷酸辅助脱胶的方法，将磷酯的含量降低到要求的范围。

使用了连续高效的混合器，而且用离心机连续分离皂脚，使脱胶脱酸工艺实现了连续化生产。

脱酸采用了低温长混碱炼工艺，碱可以中和毛油中绝大部分大游离脂肪酸，生成脂肪酸钠盐在油中不溶解，成为絮凝状物而沉降。

氢氧化钠与脂肪酸作用生成钠皂，反应速度快，而且生成的钠皂为表面活性物质，吸附和吸收能力都较强，可将相当数量的杂质如蛋白质、色素、磷脂及带有羟基的物质也带入沉降物内，甚至悬浮固体杂质也可被絮状皂团携带下来，简练最显著的优点就是具有脱酸、脱胶、脱固体杂质、脱色的综合作用。

脱色工艺采用了先进的白土下料装置，保证了白土下料的连续性和均匀性，从而保证了脱色的效果。

两台过滤机可以使脱色油连续过滤为整个工艺的连续化生产提供了条件。

脱臭采用真空冷却，即油脂在真空状态下，冷却到150度左右，另外，为了钝化金属离子可能对油脂进行氧化，产生不良风味，在油脂冷却过程中加入了一定量的柠檬酸。

使产品达到一级油的标准。

关键词：

脱胶，脱酸，脱色，脱臭

毕业设计外文摘要

TitleThedesignof100T/Dsoybeanoilrefiningworkshop

Abstract

Bythesoybeanoilrefiningliterature,andtopracticeasummaryofthereferencedesignprocessfromthefactory.ThispaperhavedesignedthemethodsofcontinuoushydrationRetting,alkalirefiningdeacidification,whitesoiladsorptionbleaching,deodorizationprocesswithsofttower.Indesignation,Ireferencedtotheprocessofdomesticandthecraftofforeignativeadvancedtechnology,usingthemethodofphosphoric-aciddegummingauxiliarytoreducethecontentofphosphorusintherequiredrange.byusingacontinuousefficientmixableequipment,andusingcentrifugestoseparatthesoapstockcontinuousastodegumminganddeacidificationprocesstoachieveacontinuousproduction.Deacidificationusedalow-temperatureandlong-mixedalkalirefiningprocess,alkalicanneutralizethemostofFFAintheunrefinedoil,thenproductFattyacidsodiumsaltthatisunsolutionintheoil,becomingflocculationandsedimentationmembranes.Sodiumhydroxideandsodiumfattyacidreacttoformfattyacidsodiumsaltsoap,thespeedofreactionisquick,andtheproductionofsodiumsoapissurfactant,ofwitchadsorptionandabsorptioncapacityisstrong,canalsomakeaquitenumberofimpurities,suchasproteins,pigment,HO-phospholipidmaterialintothesediments,thenalsocanleaveinthesediments.Themostsignificantadvantageofdefinationaredeacidification,degumming,removingsolidimpurities,detreatedcomprehensiverole.Thecraftofbleachingunderthedeviceinthesophisticatedclaytoensurethecontinuityanduniformityofit,thusensuringtheeffectofbleaching.Twofiltereqipmentscanmakethebleachingoilcontinuefiltertomakethewholeprocessofproductioncontinuous.Deodorizeriscooledinvacuum,thatisoiliscooledto150degreesinvacuum.Besidesinordetopassivatedmetalionstooxidatetheoilandfat,leavingbadtasteintheoilandfat,wecanaddacertainamountofcitricacidintheOilcoolingprocesstomakethequalityoftheproductionreachthestandardoffirst-gradeoil.

Keywordsdegunming,bleaching,alkalirefining,deodorization.

目次

1流程介绍1

2工艺流程2

2.1碱炼工艺流程（脱胶脱酸）2

2.2脱色工艺流程2

2.3、脱臭工艺流程2

3工艺说明3

4物料衡算6

4.1品质要求6

4.1.1原料油品质（浸出毛油）6

4.1.2成品油质量指标6

4.1.3各工序品质要求6

4.2物料衡算6

4.2.1碱炼工艺6

4.2.2脱色工序8

4.2.3脱臭工序9

4.3物料衡算表9

5热量衡算及换热器选型10

5.1脱胶脱酸工艺10

5.2脱色工艺14

5.3脱臭工艺15

6设备计算及选型17

6.1脱胶脱酸工艺17

6.2脱色工艺19

6.3脱臭工艺21

7其他定型设备的选用22

8泵的选型23

9主要管径的选取26

9.1输油管26

9.2蒸汽管27

9.3供水管29

9.4其他管道29

结论30

致谢32

参考文献32

附表（设备一览表）

1流程介绍

毛油经过暂存储罐由泵P101打入袋式过滤器,经过滤后再进入板式换热器，加热至65度（开机一段时间后才可以）。

加热后的毛油进入离心混合器与由定量泵定量的磷酸进行混合，然后进入反应器中进行反应，与磷酸反应后的油由离心混合器与计算好的一定量的软水进行混合，混合后由泵P103打入水化罐,在80-85度下经过充分搅拌水化，再经板式换热器冷却到40度，再由齿轮泵打入碱反应罐与定量泵输送来的碱液在搅拌下反应，经板式换热器加热到85度然后由齿轮泵送到自清式离心机脱除皂脚，皂脚到皂脚罐，油再经离心混合器用软水水洗，分离出污油到油水分离箱，污油再分到污油灌。

水洗油经螺旋板换热器先与脱溶出来的油换热，再经一个螺旋板换热器加热到105-110度进入干燥塔，干燥塔绝压4.0千帕，经干燥的油再与毛油进行换热,再打入碱炼油暂存罐。

经脱胶脱酸的油脂通过泵将油直接从碱炼暂存罐打入板式换热器与脱臭脱色换热后的油再次换热至105-110度.进入脱色预混合器中，与脱色剂-活性白土进行定量混合，然后进入脱色塔.在真空和搅拌条件下脱色，再由泵送到叶片式过滤机过滤，通过叶片过滤机将油中的白土过滤出来，当一台过滤机工作达一定压力时。

需将叶片白土清除,这时连续状态的工艺将物料打入另一台过滤机。

在开始过滤或清除叶片上废白土时产生的一些污油打入污油罐另行处理。

经叶片过滤机滤出清液,进入袋式过滤器进行安全过滤，以保证脱色油质量，再进入析气罐。

脱色后的油脂，由泵打入析气器,析气器中真空残压266帕左右。

脱出空气后的油再经泵与脱臭出来的油进行油-油换热（螺旋板换热器）,换热至200度，然后再进入真空加热容器，在加热水蒸气间接加热和搅拌/汽提高压蒸气直接加热的作用下加热至250-260度，进入脱臭塔,热的油脂进入塔，在控制的路径中流动，通过热脱色分隔室，接着油脂被分配穿过填料薄膜段的表面，当油脂漫漫的流下经过填料时与来自底部冷却段上升的汽提水蒸气逆流接触，得以汽提和脱臭。

脱臭油脂进入冷却段，在真空和汽提下降低温度，同时通过定量泵向其内加入一定的柠檬酸。

然后经过外部换热器和冷却器进一步冷却，经精过滤后的脱臭油后进入成品油罐储存。

此外，蒸馏出来的脂肪酸等溜出物经塔内捕集后从塔内流出来进入脂肪酸暂存罐，冷却的一部分脂肪酸由泵打入脱臭塔顶喷淋,进行脂肪酸蒸汽捕集。

2工艺流程

2.1碱炼工艺流程（脱胶脱酸）

软水

磷酸↓定量泵泵↓定量泵泵

毛油暂存罐-→袋式过滤器-→板式加热器-→多效混合器-→酸反应罐-→盘式混

冷却水碱液罐软水

↑↓定量泵泵↓

泵

合器→水化罐-→板式冷却器-→碱反应罐-→板式加热器-→脱皂离心机-→↑↓

冷却水皂脚

软水软水干燥油蒸气真空真空

↓↓↓↓↑↑

油水混合器-→水洗离心-→螺旋板换热器-→螺旋板换热器-→真空干燥塔-→碱炼油暂存罐↓↓

油水分离箱-→污油灌冷凝水

2.2脱色工艺流程

白土-→白土下料器-→白土暂存罐真空压缩空气

泵↓定量器↑泵↓

碱炼油暂存罐-→螺旋板换热器-→白土混合器-→脱色塔-→叶片过滤机-→袋式过滤器↓

废白土

真空

↑

-→脱色油储罐

2.3、脱臭工艺流程

脂肪酸储罐

↑

脂肪酸循环罐

↑

真空汽提水蒸气真空真空脂肪酸捕集器

↑↓↑↑↑

脱色油储罐→析气器→真空热器1（油-油）→真空加热器2→脱臭塔→

↑↑↑

柠檬酸高压蒸汽搅拌/气体水蒸气

→螺旋板换热器（油-油）→板式冷却器→袋式过滤器→成品油→成品油储罐

3工艺说明

毛油中含有一定量的非甘油三酸脂的成分。

如游离脂肪酸，水分，悬浮杂质，色素，挥发性物质，臭味物质等，必须采用一定的工艺措施，将油脂与杂质分离开来，以提高油脂食用和储藏的稳定性与安全性。

因此采用精炼的方法将油脂中的杂质脱除。

作为食用油加工的最后一个工段-----油脂精炼，其主要任务是生产高质量的精炼油。

脱胶是精炼工艺中最重要的环节之一，因为胶质的存在会使成品油的食用品质降低，必会使油脂在脱色时白土用量增多，如果脱臭前还有胶质存在，油质将会产生严重的异味并影响成品油的稳定性。

水化时常用的脱胶方法之一。

水化脱胶是利用磷脂等胶溶性杂质的亲水性，将一定量的热水或稀碱、食盐、磷酸等电解质水溶液，在搅拌下加入热的毛油中，是其中的胶溶性杂质吸水凝聚，然后将其分离。

在实际生产中，用新收获油料或用储藏条件不大好的原料制得的毛油经脱胶后仍残余一些胶质，表现为水化油280度加热试验不合格。

即使重新加水处理，也没有明显的效果。

主要是因为油中存在较多的非水化磷脂。

本工艺采用中温水化连续式水化工艺，小型油厂普遍采用中温水化法，也能取得较为满意的效果。

另外，水化之前加入一定量的磷酸，经过反应，使油中的非水化磷脂，即磷脂酸和脑磷脂的钙镁复盐，转化为水化磷脂。

这样磷脂的含量就大大的降低了。

能取得较好的脱胶效果。

采用连续式水化脱胶工艺可以使用较小的水化罐，且只用一个就可以，增加一台自清式离心机，设备占地面积小，容易安装，布置灵活，如采用两个水化罐也能达到连续生产的目的，但水化罐的体积较庞大，给设备布置带来了麻烦，且过程中较难观察水化情况。

脱酸也是油脂精炼的主要工序，脱酸采用碱炼法。

毛油中均含有一定数量的游离脂肪酸，通过碱炼，可以中和毛油中绝大部分大游离脂肪酸，生成脂肪酸钠盐在油中不溶解，成为絮凝状物而沉降。

氢氧化钠与脂肪酸作用生成钠皂，反应速度快，而且生成的钠皂为表面活性物质，吸附和吸收能力都较强，可将相当数量的杂质如蛋白质、色素、磷脂及带有羟基的物质也带入沉降物内，甚至悬浮固体杂质也可被絮状皂团携带下来，碱炼最显著的优点就是具有脱酸、脱胶、脱固体杂质、脱色的综合作用。

脱色是油脂精炼过程中非常重要的工序之一，它除了脱出油中色素外，还能起到降低磷脂含量、过氧化值、含皂量以及金属离子含量的作用，从而改善油品色泽、风味和提高氧化稳定性，为油脂的进一步精炼提供了良好条件。

目前最常用的方法是活性白土吸附脱色，即用白土这种具有较强选择性吸附作用的物质，在一定条件下脱除溶于油中的色素或以胶态粒子分散于油中的色素以及其他杂质，从而获得油脂色泽的改善和为脱臭工段提供合格的原料油。

预混合的方式一般又可分为两种：

一种方式是全部预混合，即油脂经计量后预热至80～90℃，全部抽脂与活性白土预混合，然后送至脱色塔进行脱色；另一种方式是部分预混合，根据处理量的大小，大约20％～30％的油脂在常温时直接与活性白土预混合，然后加热至脱色所需要的温度后直接进入脱色塔（也可不加热直接送至脱色塔），另外大约70％～80％的油脂加热至脱色所需要的温度后直接进入脱色塔，并与预混台的油脂混合后进行脱色。

上述两种混合方式其相同之处是油脂与活性白土混合都在常压下进行的，不同的是第一种方式（全部预混合）是在较高温度下进行，而后一种方式（部分预混合）是在常温下进行。

油脂由于加热并随之而产生的氧化使色泽变深以及影响成品油的稳定性，这种影响在活性白土存在下还有所加速，在油被加热之前加活性白土，可以抑止加热对于油品的影响。

显然，连续脱色时部分油脂与活性白土预混合工艺有利于保证脱色效果。

目前设计的预混合工艺中基本上都采用后一种方式。

在预混合脱色工艺中，油脂与自土的预混合是采用白土定量机与调和罐等设备来完成的．其中白土定量绞龙是关键设备之一，它决定着能否连续稳定均匀地加入白土。

本工艺采用白土吸附脱色，封闭绞笼下料，脱胶脱酸油的一部分在预混罐中与白土混合,经真空除气后自流到脱色罐中。

脱色罐的结构为带搅拌装置和加热盘管的柱形罐。

进入脱色罐的油温在110℃左右。

白土在110℃吸附色素物质后（即脱色罐中的温度）,在白土过滤机中过滤出去,以此来保证进入脱臭工段的油基本上不含胶体和皂类物质,这也是填料塔所要求的。

过滤白土时的温度为110℃左右。

此外,白土过滤系统要安全可靠,两台安全过滤器可以起到“保险”的作用。

脱臭工艺采用软填料脱臭工艺。

对于大豆油等风味敏感的油脂，在高温下易产生影响风味的低分子物质，这些油脂脱臭后的冷却要求在真空和汽提状态下进行，油脂冷却到190度以下。

在高温油脂冷却的过程中，采用密闭状态下的冷却过程，对于大豆油这样含有8%-9%的亚麻酸，在高温下由于热反应很快会产生改变风味的物质，致使已脱臭的油脂在冷却后产生诸如豆腥味、青草味和鱼腥味等，就会影响油脂的品质。

本工艺采用真空冷却，即油脂在真空状态下，冷却到150度左右，另外，为了钝化金属离子可能对油脂进行氧化，产生不良风味，在油脂冷却过程中加入了一定量的柠檬酸。

不仅如此，通过下面三种主要的脱臭系统的比较可知，填料脱臭塔更为理想，另外，填料脱臭塔最突出的优点是节约蒸汽，运行费用低，可提供较理想的脱臭时间，极低的因飞溅和水解所引起的中性油的损耗。

三种换热器性能指标比较

螺旋板

换热器

列管换热器

可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）

不可拆式（Ⅰ型）

板式换热器

占用空间

大

小

小

小，为列管的30﹪左右

设备重量

重

比Ⅰ型略重

较重

轻，为列管的50﹪

传热系数（W/㎡K

范围大为116-4652

灵活性

拆装困难，不易清洗

易检修，不易机械清理

不易检修、机械清理

易拆易修，便增

污垢程度

高，易结垢

不易堵塞和结垢

不易堵塞和结垢

低，垢层较薄

液体滞留量

流速不高时易滞留

易滞留

易滞留

少，为列管的80%

投资额

较高

高

较低

低，比同材质列管式低50﹪

耐热温度

高温可达700-1000℃

300-400℃以下

300-400℃以下

食品工业中为120℃

适用场合

高温高压和大型换热器及汽液交

粘性沉淀液体的液液交换

较清洁液体的液液交换

较清洁液体的液液、汽液交换换

三种主要脱臭系统特征

半连续式脱臭塔

板式脱臭塔

填料脱臭塔

运行方式

间歇

连续

连续

油的类型

各种油，除敏感的物理精炼之外

各种油，除敏感的物理精炼之外

各种油，除会引起严重结焦油之外

变换品种次数

每天最多20次

每天最多3次，经常重复循环

每天最多3次，经常重复循环

产品质量

好-很好

中等-很好

好-很好

中性油损耗

中等

中等

低

生产能力

50-300吨/日

50-500吨/日

20-1350吨/日

标准滞留时间

60-180min

45-80min

15-40min

每次变换品种时有的混合程度

1-1.5﹪

2﹪

2-3﹪取决于滴液时间

操作容易程度

直观,要求PLC

简单，PLC于品种变换

简单，对空气泄漏很敏感

投资成本

高

一般

一般

热量回收

20-60﹪

50-85﹪

50-85﹪

汽提蒸汽（在4mbar真空时）

2-6﹪

1-1.5﹪

0.4-0.8﹪

运行费用

很高

高

低

4物料衡算

4.1品质要求

4.1.1原料油品质（浸出毛油）

酸价2含水量0.2%FFA%1%以下残溶0.03%（300ppm）

磷脂量2%含杂量0.2%臭味组分0.1%

4.1.2成品油质量指标

水分及挥发物0.05%酸价0.2以下（即FFA%0.1%以下）

杂质0.05%以下过氧化值5.0mmol/kg色泽Y20，R2.0（罗维朋比色计133.4槽）

4.1.3各工序品质要求

（1）毛油过滤：

杂质降至0.05%以下

（2）脱胶：

水分0.5%，磷脂含量70ppm，杂志0.01%

脱酸：

AV0.8（即FFA0.4%）

（3）水洗：

水分0.5%，磷脂量20ppm

（4）真空干燥：

水分0.1%残溶10ppm

（5）吸附脱色：

杂质0.05%，色泽Y20，R2.0，磷脂量5ppm

（6）真空脱臭：

色泽Y20，R2.0，水分及挥发物0.05%，酸价0.2以下，透明度：

澄清透明气味纯正口感好

4.2物料衡算

4.2.1碱炼工艺

1.过滤

输入毛油100T/D=4166.67kg/h含杂约2%

输出设半净毛油含杂量X则X÷[4166.67×（1-0.2﹪）+X]=0.05%

解得X=2.07kg/h

则半净油G=4166.67×（1-0.2﹪）+2.07=4160.41kg/h

杂质4166.67-4160.41=6.26kg/h

2.磷酸剂量泵

输入浓度为85%的磷酸，添加量为油重的0.1%

G酸=4160.41×0.1%=4.16kg/h

输出G酸=4.16kg/h

3.酸混合

输入G=G酸+G油=4164.57kg/h

输出G=4164.57kg/h

4.加水计量泵

输入油中磷脂量X=4166.67×2﹪=83.33kg/h

加水量2.5×83.33=208.33kg/h

体积流量V=208.33/1000=208.33L/h

输出V=208.33L/h

5.加水混合器

输入G=4164.57+208.33=4372.9kg/h

输出G=4372.9kg/h

6.碱反应罐

输入固体加碱量G理论=0.000713×AV×G油

=0.000713×2×4160.41=5.93kg/h

G超碱量=G理论×（0.05﹪～0.3﹪）

G超=4160.41×0.05﹪=2.08kg/h

G中和磷酸=4.16×85﹪÷98×3×40=4.33kg/h

G总碱=5.93+2.08+4.33=12.34kg/h

选择18°Be′的碱液，百分比浓度为12.59﹪，

则碱液量=12.34÷12.59﹪=98kg/h

输入总量=4372.9+98=4470.9kg/h

输出4470.9kg/h

7.脱皂离心机

输入4470.9kg/h

输出皂脚中含油30﹪，离心分离后得油Xkg/h，皂脚Ykg/h

则X+Y=4470.9kg/h

4166.67×（1-0.2﹪-1﹪-2﹪-0.1﹪-0.2﹪）=（X+30﹪Y）×（1-0.5﹪-0.01﹪-0.007﹪-0.4﹪）

X=3881.12kg/hY=589.78kg/h

8.水洗离心机

输入G油=3881.12kg/h

水洗加软水的量为油重的10%

G水=3881.12×10%=388.11kg/h

输出设废水中含油0.2%,水洗离心油为Xkg/h,废水Ykg/h

X+Y=4269.23

X+0.2%Y=3881.12×（1-70/1000000）+X×20/1000000

X=3880.15Y=389.08

即得G油=3880.15kg/hG废水389.08kg/h

9.真空干燥

输出G油=3880.15kg/h

油中含水0.5%,设干燥后含水0.1%,并设干燥油为Xkg

3880.15×（1-0.5﹪-0.003）+X×（0.1﹪+0.0001﹪）=X

得X=3864.5kg/h

输出G油=3864.5kg/h

G脱水溶剂=15.65kg/h

脱胶脱酸精炼率：

3864.5÷4166.67=92.