Zastosowanie pomp próżniowych w produkcji olejów i tłuszczów oraz kluczowe zagadnienia

Pompy próżniowe to kluczowe urządzenia w produkcji olejów i tłuszczów (np. rafinacja, dezodoryzacja i frakcjonowanie olejów roślinnych), wykorzystywane głównie do tworzenia środowisk podciśnieniowych w celu dezodoryzacji, odwodnienia i usuwania rozpuszczalników. Ich dobór, obsługa i konserwacja mają bezpośredni wpływ na jakość oleju, efektywność energetyczną i wydajność produkcji. Poniżej znajduje się szczegółowe wyjaśnienie.

I. Główne zastosowania pomp próżniowych w produkcji olejów i tłuszczów

1. Proces dezodoryzacji: Usuwa wolne kwasy tłuszczowe, aldehydy, ketony i inne związki zapachowe (wymaga wysokiej próżni, zwykle 0,1–5 mbar). Zapobiega utlenianiu oleju w wysokich temperaturach (środowisko o niskiej zawartości tlenu).

2. Odwadnianie/usuwanie rozpuszczalników: Odparowuje resztkową wodę lub rozpuszczalniki ekstrakcyjne (np. heksan).

3. Proces frakcjonowania: Kontroluje temperaturę krystalizacji w celu oddzielenia tłuszczów stałych od olejów ciekłych (np. frakcjonowanie oleju palmowego).

II. Typowe typy pomp próżniowych i kryteria wyboru

1. Pompa próżniowa z pierścieniem cieczowym

Zasada działania: Obracający się wirnik tworzy pierścień cieczowy, który uszczelnia i usuwa gazy.

Cechy: Odporny na korozję (wytrzymuje niewielkie ilości pary wodnej i kwasów tłuszczowych). Ograniczony zakres próżni (~10–30 mbar), odpowiedni do etapów wstępnej próżni.

Zastosowania: Wstępne odgazowanie lub pomocnicze podciśnienie w procesie wstępnego oczyszczania. Często stosowane w połączeniu z eżektorami parowymi.

2. Eżektor parowy (pompa dyfuzyjna)

Zasada działania: Wykorzystuje parę wodną pod wysokim ciśnieniem do wciągania gazów, co pozwala uzyskać wysoką próżnię.

Cechy: Wysoka zdolność do wytwarzania próżni (od 0,1 do 1 mbar), idealna do wież dezodoryzacyjnych. Brak ruchomych części, odporność na ciepło i korozję.

Wady: Duże zużycie pary, duża energochłonność. Wymaga stosowania skraplaczy do obróbki mieszaniny pary i gazu.

3. Pompa próżniowa ślimakowa

Zasada działania: Bezolejowe sprężanie gazu za pomocą obracających się wirników śrubowych.

Cechy: Zakres umiarkowanej próżni (1–10 mbar), brak zanieczyszczeń, odpowiedni do zastosowań w przemyśle spożywczym. Radzi sobie z drobnymi cząsteczkami oleju (wymaga wstępnej filtracji).

Zastosowania: Systemy dezodoryzacji na małą i średnią skalę. Procesy wymagające wysokiej czystości oleju (np. oleje o jakości farmaceutycznej).

4. Pompa próżniowa Rootsa (pompa wspomagająca)

Zasada: Mechaniczne sprężanie gazu za pomocą dwóch wirników, często w połączeniu z pompami pierścieniowymi lub śrubowymi.

Cechy: Zwiększa prędkość pompowania, zmniejsza obciążenie pomp głównych.

Zakres próżni: 0,1–10 mbar.

Zastosowania: Duże, ciągłe systemy dezodoryzacji.

III. Rozważania operacyjne

1. Zgodność z mediami

Opary oleju i kondensaty: Gazy mogą zawierać kwasy tłuszczowe lub glicerol, powodując korozję. Należy stosować stal nierdzewną (316L) lub stopy niklu. Należy zainstalować skraplacze lub syfony, aby zminimalizować wnikanie oparów oleju (zapobiega to koksowaniu lub emulsyfikacji).

Para wodna: Pompy pierścieniowe cieczowe wymagają okresowej wymiany płynu (środków zapobiegających pienieniu) lub inhibitorów osadzania się kamienia.

2. Konfiguracja układu próżniowego

Konfiguracja wieloetapowa: W celu uzyskania wysokiej próżni należy połączyć pompy Rootsa i pompy pierścieniowe cieczowe lub eżektory parowe + kondensatory + pompy suche.

Projekt rurociągów: Aby zmniejszyć opór przepływu, należy unikać ostrych zakrętów; rury należy zaizolować (zapobiega to zatykaniu się rur przez kondensację oleju).

3. Konserwacja

1) Kontrola szczelności: Regularnie sprawdzaj integralność układu (np. szybkość wzrostu ciśnienia).

2)Czyszczenie i serwisowanie:

Pompy suche: Usuń osady węglowe (z utlenionych pozostałości oleju).

Pompy z pierścieniem cieczowym: monitoruj pH cieczy (zapobiega korozji kwasowej), okresowo ją opróżniaj.

3) Zapobieganie cofaniu się płynu:

Przed wyłączeniem zamknij zawory dolotowe (zapobiegnie to cofaniu się oleju, co jest szczególnie ważne w przypadku strumienic parowych).

4. Bezpieczeństwo i zgodność z przepisami dotyczącymi ochrony środowiska

Ochrona przed wybuchem: Do obsługi rozpuszczalników (np. heksanu) należy stosować pompy posiadające certyfikat ATEX.

Oczyszczanie spalin: Skroplone opary należy poddać adsorpcji na węglu aktywnym lub utlenianiu termicznemu (kontrola lotnych związków organicznych).

IV. Typowe problemy i rozwiązania

Problem 1: Niewystarczające podciśnienie

Przyczyny: nieszczelności, osadzanie się kamienia w pompie, zanieczyszczenie płynu roboczego.

Rozwiązania: wykrywanie przecieków, czyszczenie pompy, wymiana płynów.

Numer 2: Korozja pompy

Przyczyny: Atak kwasów tłuszczowych lub skroplonej pary wodnej.

Rozwiązania: Ulepsz materiały (np. Hastelloy), popraw kondensację.

Numer 3: Wysokie zużycie energii

Przyczyny: Zbyt duże pompy lub nieefektywne stopniowanie.

Rozwiązania: optymalizacja kombinacji pomp, wdrożenie sterowania VFD.