desodorización en capa delgada -...

Desodorización en Capa DelgadaRefinacion Física versus Quimica Ventajas y desventajas

Maxima recuperación de Energia en la etapa de Desodorizacion.

Recuperacion de TocopherolesEduardo Marabert Rosario 31 DE Octubre 2014

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Refinacion Fisica Versus Física

• Principales Diferencias: • Quimica: Remocion de FFA y Fosfolípidos en la misma etapa.

• Física : Remoción de Fosfólipidos en un Desgomado profundo,

• ( Enzimático), y remoción de lo FFA en la destilación.

• Ventajas :

• El Físico tiene menores mermas, debido a que no genera jabones para separar la fase pesada.

• El desgomado Enzimático genera menos mermas, debido a que reduce la cantidad de Fosfolípidos hidratables, generadores de emulsion.

• Menor cantidad de efluentes, por no generar jabones.

• Subproductos con alto valor agregado.

• Menor costo USD / Ton de aceite a favor del Físico.

© Alfa Laval Slide 2

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Parametros de alimentación para proceso de refinación física:

– FFA < 0 - 7%

– Phosphorous < 5 ppm (< 2 ppm desired)

– Iron < 0.2 ppm

Parametros de alimentación para proceso de refinación química:

– FFA < 3%

– Phosphorous < 1200 ppm (< 200 ppm desired)

Tipos de refinación / pretratamiento

- Refinación física: Destilación de ácidos grasos

- Refinación química: Neutralización de ácidos grasos

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AlkaliNeutralisation of FFA

SpecialDegummingSpecialDegumming

WaterDegummingWaterDegumming

Dewaxing

Dewaxing

Bleaching

Bleaching

Deodorisation

Deacidification

H - Gums

Crude Oil ChemicalRefining

PhysicalRefining

Edible Oil Edible Oil

FFA y/o Tocoferoles

Acid - Gums

Tipos de Refinación:

Soap(FFA + NHG)

Animal meal or lecithin Produc.

DeodorisationPretreated OilFor Biodiesel

5 minSoft Column

30 - 45 min30 - 45 min

Acido + Soda + Agua

Agua

600 – 1200 ppm P FFA < 1%

5 - 30 ppm P FFA < 1%

150 - 200 ppm P FFA < 1%

CRUDE OIL FOR EXPORTAnimal meal

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AlkaliNeutralisation of FFA

EnzymaticDegummingEnzymaticDegumming

Dewaxing

Dewaxing

Bleaching

Bleaching

Deodorisation

Deacidification

Crude Oil

Edible Oil Edible Oil

FFA y/o Tocoferoles

P - Gums

Tipos de Refinación:

Soap(FFA + NHG)

DeodorisationPretreated OilFor Biodiesel

5 - 8 minSoft Column

30 - 45 min30 - 45 min

PLC Enzyme + Agua

600 – 1200 ppm P FFA < 1%

50 - 80 ppm P FFA < 1%

CRUDE OIL FOR EXPORTAnimal meal

PhysicalRefining

ChemicalRefining

Esp. Deg5 ppm P FFA < 1%

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Proceso Físico versus Quimico

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Refinacion Fisico versus Quimico

Initial purchaseprice

Process yield EnvironmentalFriendliness

By product value Final productquality

Investment toupgrade to

edible

Processinterferance withbiodiesel plant

Chemical Neutralization

Alc. Neutralization

Physical refining

High

Low

Desodorización en Capa Delgada

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Contenido

Objetivos de la Desodorización

Teoría de la Desodorización

Efectos de la Desodorización

Tocoferol

Trans Isomeros

Soft Column

Economía

Flexibilidad

Calidad


Es el ultimo Proceso luego de: Desgomar, Neutralizar,

Blanquear, Hidrogenar, Cristalizar.

Qué es la Desodorización?

Refinación Blanqueo

Transformación

Deodorización

Aceite RBD

Aceite Crudo


– Olor

Objetivos de la DesodorizaciónGenerales

Los objetivos de la Desodorización son los de mejorar:

– Sabor

– Estabilidad– Color

Desodorización


La remoción de las siguientes sustancias:

– Cetonas

– Aldehídos

– Ácidos Grasos Libres

– Alcoholes

– Esteroles

– Hidrocarburos

– Compuestos odoríferos causados por la hidrogenación

– Otras sustancias debidas a Descomposición

Cómo se logran los objetivos?Por Destilación al Vacío con Arrastre de Vapor


De la Ley de Raoult: p(v) = P(v) x V/0

p(v) = presión de vapor de equilibrio del componente volátil

P(v) = Presión de vapor de saturación del componente Volátil

V = Moles del componente Volátil.

O = Moles de Aceite.

De la Ley de Dalton: dS / dV = P / p’(v)

S = Moles en la fase vapor

P = presión total de vapor

p’(v) = presión del componente volátil en la mezcla.



Eficiencia de Vaporización

E = p’(v) / p(v)

E = 1 – exp { - Ai x kv x t }

Ai = Área Interfacial Gas / Liquido

Kv = Constante de Difusión gas liquido del componente

volátil.

t = tiempo de contacto entre las fases vapor aceite.



Requerimiento de Vapor de Borboteo.

S = P x O x ln { V (1) / V (2)} / {E x P(v) x A}

S = Moles de Vapor

P = Presión total del sistema.

V(1) y V(2) = concentración inicial y final del volátil.

A = Coeficiente de actividad del Volátil.



Aceite 240 C 250 C 260 C

Girasol 0,0167 0,0342 0,0355

Soja 0,0156 0,0270 0,0369

Canola 0,0158 0,0250 0,0425

Maíz 0,0236 0,0484 0,0666


Hidrólisis Producida por el vapor de Borboteo en distintos Aceites expresado cómo Kg. Ac Grasos / Kg. Vapor



Desodorización de Aceite de Soja a 240 C

00 horas 0,5 horas 2 horasÁcidos no saturados (2) 99,1 % 98,5% 98,1%

Isómero Trans (Elaídico) 0% 0,9% 3,3%

Ácidos Polimerizados 0,13% 0,2% 0,9%Insaponificables 0,8% 0,75% 0,64%Tocoferoles 1072 ppm 960 ppm 911 ppm


Desodorización de Aceite de Soja a 280 C


00 horas 0,5 horas 2 horas

Ácidos no saturados (2) 99,1 % 96,4% 90,5%

Isómero Trans (Elaídico) 0% 5,4% 16,8%

Ácidos Polimerizados 0,13% 1,2% 5,8%

Insaponificables 0,8% 0,69% 1,0%

Tocoferoles 1072 ppm 666 ppm 198 ppm

Hidrocarburos 0,23% 0,22% 0,45%


• VHE Economizer

Cuatro módulos

SoftColumnVHE FINAL HEATER

VHE ECONOMIZER

PACKEDCOLUMN

RETENTIONTRAY

SECTION

• VHE Final heater• Stripping section• Holding section

El Scrubber puede considerarse otro módulo.


• Proceso Físico

– Destilación en etapas múltiples

– Control mediante vapor y Temp.

Primero Remoción – Luego Retención

SoftColumn

• Proceso Químico

– Sección de Residencia

– Control mediante tiempo y Temp.

5 min

0 – 60 min


• Proceso Físico

– Remoción de FFA y otros volátiles

– Remoción parcial de Tocoferoles

Primero Remoción – Luego Retención (efectos)

SoftColumn

• Proceso Químico

– Desodorización

– Blanqueo Térmico

5 min

0 – 60 min


• Modular

• Alta eficiencia

• Mantenimiento simple

• Calentamiento y enfriamiento bajo vacío, y con vapor de Borboteo.

• Rápido drenaje.

Componentes – Economizador, y Calenyador VHE

SoftColumn

VHE FINALHEATER

VHE ECONOMIZER


VHE Economizer – Principio de Operación


• Aceite entrante calentado en lado tubos. Tubos U

• Aceite Desodorizado enfriado en la coraza, bajo vacío y vapor de agitación.

• Diseño en contracorriente.

VHE economizer

SoftColumn


• Condiciones típicas de operación:

• Aceite entrante de 100oC to 215oC

• Aceite Desodorizado de 245oC to 135oC

• Pérdida de carga en los tubos – 2.5barg

• Vapor de agitación – 0.10%

• Max presión en Tubos – 8barg

• Presión en la Coraza – Vacío completo

• Coraza AISI304 , tubos en AISI304L

VHE economizer

SoftColumn

50

100

150

200

250

100oC

215oC

135oC

245oC


VHE Final Heater – PrincipioComponents


• El Aceite entrante se calienta en la coraza, bajo vacío y vapor de Borboteo.

• El vapor de alta presión circula por los Tubos U.

• Flujo en contracorriente

• Velocidad baja en los Vapores de salida

VHE final heater

SoftColumn


• Condiciones típicas de operación:

• Aceite entrante de 200oC a 250oC

• Vapor de alta @ 40 - 80 barg

• Vapor de agitación – 0.05%

• Max presión del lado Tubos – 90barg

• Presión en la coraza – Alto Vacío

• Coraza en AISI304 y tubos en AISI316L

VHE final heater

SoftColumn


Stripper – Principio 1Components


Stripper – Principio 2


• Relleno empacado

• Capa delgada

• Flujo en contracorriente

• Alta superficie respecto al Aceite

• No hay zonas muertas

• Un año de operación sin limpieza.

Componentes – Pre Stripper

SoftColumn Aceite


• Material

• AISI316 L

• 250 m2/m3


SoftColumn


• Distribuidor

• Siempre distribuye

• No atomiza

• Caudal variable


SoftColumn



SoftColumn

Bandeja

PackedColumn

Vapor

Vapor

Nivel de Aceite=500 mm

PabsmmHg

2

30Pabs

mmHg

Stripping in < 5 min

PabsmmHg

2

PabsmmHg

4

Aceite


• Estanco al aire

• Bajo consumo de vapor motriz, y agua barometrica.


SoftColumnMove steam =10 x sparge steam


SoftColumn

• Scrubber

• Condensar los vapores y F.F.A provenientes de la columna

• Relleno ordenado

• Demister de baja pérdida de carga

• Velocidad de vapores baja

• Alta eficiencia

Vapours in

Vapours out

Acid oil in

Acid oil out

Demister


• Menos vapor de Borboteo

• Menos vapor motriz

• No hay formación de gotas de Aceite

• Menos disposición de Agua sucia

• Menor contenido de Aceite Neutro en el Destilado.

Menor cantidad de efluentes

SoftColumn

SoftColumn

scrubber

Vacuum system

Oil in Oil out

steamwater

condensatewater

distillate

acid oil

steamwater

water

fatty matter


• Las lanzas de vapor se pueden quitar externamente

• Limpias, diseñadas sin Baffles

• Válvulas FDV sin actuador externo

Retention trays

SoftColumn


• Tiempo de retención flexible.

• Válvulas de drenaje rápido

• El Vapor de Borboteo se reutiliza en la Columna

l

Retention Trays

SoftColumn


Retention section – Principle Components


FDV Valve – Principle Components


SoftColumn

• CIP

– Anual para Aceites correctamente PRE tratados.

– Solo recirculación (CIP) -no es necesario llenar todo el sistema con Soda Cáustica

– Se puede hacer por módulos

– No precisa limpieza manual (algunas veces sobre los tubos del VHE)

• Mantenimiento General

– Reemplazar O rings de, Tapas Paso de Hombre, válvulas FDV, Visores

Mantenimiento


• El Tocoferol se puede recuperar cómo un Sub Producto de alto valor.

• Se debe diseñar el SoftColumn para mayor cantidad de vapor de Borboteo.

• La concentración de Tocoferol en el Destilado puede exceder el 20%.

Recuperacion de Tocopherol

SoftColumn

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Recuperacion de Tocopherolesporque se recupera?

• Sub producto con alto valor agregado del proceso Físico

• Aumento de la demanda de una vitamina natural con la vitamina E para consumo humano y alimanto animal

• Alto valor comercial

• Recuperacion desde un simple scrubber del Soft Column. Es posible separar en dos vias un concentrado de tocopheroles y un destillado de ácidos grasos con un doble scrubber.


•Flexibilidad en retenciónde Tocoferol

Tocoferol – retención o remoción?

SoftColumn

(2 Torr presión de succión)

0.5% vapor de stripping1.0% vapor de stripping2.0% vapor de stripping

0

20

40

60

80

100

245 250 255 260 265 270 275

Average column temperature (°C)

Toco

pher

ol re

tent

ion

(%)

0.5%

1.0%

2.0%

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Recuperacion de TocopherolesT o co p he r ol - re ten t ion or re m ov a l?

(2 T orr va cu um pla nt suct ion pressur e)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 00

2 45 250 255 2 60 26 5 270 2 75

A ver age colu m n te mp era tu re [C ]

2% stripp ing stea m 1 % str ip p ing steam 0.5% s tr ipp ing s team

Camera Plant (Brazil) actual data (column temperature: 260ºC)

Sparge rate Toco in (ppm)

Toco out (ppm)

Recovery (ppm)

0,50% 1600 1070 350

0,75% 1600 960 460

1,00% 1600 820 570

1,20% 1600 720 690


• La formación de TFA es una reacción química que depende del tiempo y la temperatura.

• Ingestiones grandes de TFS están asociadas con riesgos cardiovasculares.

• US Food and Drug Administration (FDA) propuso redefinirlas grasas saturadas incluyendo los TFA.

• FDA propuso mandatoriamente el rotulado de grasas trans in las características nutricionales en los envases de alimentos. [Federal Register of November 17, 1999 (64 FR 62746)].

Trans-fatty acids

SoftColumn

H H

COO R

OOH

H

C R

Unsaturated cis-fatty acid

Unsaturated trans-fatty acid


SoftColumn

00.20.40.60.8

11.21.41.61.8

28 35 43 52 60 70 85 100Holding time (min)

Tran

s-fa

tty fo

rmat

ion

(%)

Producto final calidad Premium

SoftColumn

Tray

Trans-fatty acid increaseSBO - 245°C•<0,7% increase

for SBO, RSO

•<0,5% increasefor other seed oils


Condiciones tipicas de operación

SoftColumn

Vacuum suction pressure: 1.5-2.0 mm HgHolding time under vacuum: 30-45 min

Refining methodSoybean Chemical

Canola Physical

FFA in/out % 0.30/0.03 2.0/0.05

Temperature °C 235-270 240-260

Steam % 0.4-1.5 0.5-0.7

Toco removal % 10-90 15

Trans form. % 0.5-1.0 0.6


• Grados de libertad.

• Se pueden optimizar de manera independiente las condiciones de Destilación, y las conversiones Químicas.

• Cambia de Desodorizador a Refinador Físico cambiando el flujo de vapor de Stripping.

• El tiempo de retención es variable si que esto comprometa la capacidad.

Flexibilidad

SoftColumn


Producto Final de Calidad Premium

SoftColumn

Bajo tiempo a alta Temperatura

300

0 50 100 150 200 (Minutes)0

100

200

(°C)

SoftColumn Tray


SoftColumn

Demandas en conflicto

Increasing temperature

Incr

easi

ng h

oldi

ng ti

me

Reduce transReduce decoloración

Aumenta transReduce color


SoftColumn

Demandas en conflicto

Aceite de Soja

0

10

20

30

245 250 255 260 265

Temperature (°C)

Hol

ding

tim

e (m

inut

es)

0.5 % Trans0.5 Rojo0.2 % Trans0.7 Rojo


SoftColumnDemandas en conflicto

•Requisitos para Aceite de Soja

0.5% aumento máximo de Trans

0.5 Rojo máximo de Color

• Condiciones de operación del SoftColumn

DT = 255°C, Tiempo = 18 a 28 minutos o

DT = 265°C, Tiempo = 11 a 13 minutos


”Doble Scrubber ” Principales Caracteristicas

Un optimo desempeño requiere comprometer la concentración y el rendimiento.Estrecho margen de temperatura optima para el scrubber. Solo stripping y condensación , ninguna funcionalidad de rectificación.

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Concepto y Beneficios

• Doble Scrubber : Desodorizacion / Desadificacion • Recuperacion de dos fracciones del destilado:

– Acidos Grasos de alta concentracion (arriba del 98% FFA)– Una fraccion inferior enriquecida con Steroles y

Tocopheroles.– Rapida y economica solución para la obtención de las dos

fracciones. De alto valor agregado


Double scrubber

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Concepto y Beneficiós


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Double scrubber


TOCOBOOST Tecnologia de Ultima Generacion

• Reduccion de merma, recuperacion > 50 % de aceite neutro

• Alta Pureza de los destilados, > 98 %• Captura cuantitativa de Toco´s• Alta Concentracion de Toco´ >20%

Logros simultaneos

CONFIDENTIAL – PATENT PENDING

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Plants with Tocoboost

Olfar – 400 tpdPLA + Double scrubber + Tocoboost

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Downstream Value Chain – Tocoboost

Current Market Practice Single Stream Distillate 8% Tocopherol 40-55% Fatty Acids 10% Neutral Oil (Loss) 20% Sterols/Squalene

USD 700 / ton

TocoBoost Stream 1: 12% Tocopherol 30% Sterols 30% Squalene USD 4000 / ton

Stream 2: 97% Fatty Acids USD 1500 / ton


SoftColumn – InstallationsBasic concept


Soft Column – InstallationsBasic concept


SoftColumn – InstallationsBasic concept

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RETROFIT ALTERNATIVES FOROLD DEODORIZERS WITH NEW SC COMPONENTS:

• VHE Economizer• VHE Final Heater• PRESTRIPPER• SCRUBBER• PHE´s, Pumps, etc.

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BEFORECONTINUOUS OLD DEOType Alfa LavalEXTERNAL HEATING/COOLING

Under PressureCAPACITY = 150 TPD•MEDIUM OIL QUALITY•FOULING IN SHE / S&T HEATERS•FIXED DEO PARAMETERS

AFTERCONTINUOUS SC RETROFITTEDHEATING/COOLING UNDER VACUUMCAPACITY = 300 TPD•FLEXIBLE DEO PARAMETERS•BETTER OIL QUALITY•LOWER STEAM CONSUMPTION•HIGHER HEAT RECOVERY•HIGHER CAPACITY•LOWER COST

VAC

RBO

SHE

SHEOR

S&T

1

SC PRESTRIPPER +SCRUBBER

VHE ECONOMISER

RBO

EXISTING DEO TRAYS USED

FOR HOLDINGTIME & HEATBLEACHING

VHE FINALHEATER

VAC

VAC

ENLARGED

FDV Valve

LCV

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BEFORECONTINUOUS OLD CARROUSEL DEOType De SmetFINAL HEATING w/pressureCAPACITY = 150 TPD

AFTERCONTINUOUS SC RETROFITTED

HEATING/COOLING UNDER VACUUMCAPACITY (Continuous, max. 2 st.change/day) = 300 TPD

• BETTER OIL QUALITY• LOWER OPER. COST

• HIGHER FFA REMOVAL• VARIABLE HOLD TIME

RBO

VAC

Carrouselsegmented

trays

2

VAC

SC PRESTRIPPER

VHE FINALHEATER



VHE ECONOMISER

VAC

RBO ENLARGED

HPS

LCV Valve

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SC PRESTRIPPER

BEFORECONTINUOUS OLD HORIZONTAL DEOType Tirtiaux / KirchfeldHEAT RECOVERY under pressureCAPACITY = 150 TPD

AFTERCONTINUOUS SC RETROFITTED

HEATING/COOLING UNDER VACUUMCAPACITY (Cont., max. 2 st.change/day) = 300 TPD


• HIGHER FFA REMOVAL• VARIABLE HOLD TIME3

VAC

HPS

RBO



VAC

VHE ECONOMISER

VAC

RBOENLARGED

VHE FINALHEATER

HPS

PRESTRIPPER

VHE FINALHEATER

LCV

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VAC

BEFORESEMI-CONTINUOUS OLD DEOType De Smet / LurgiINTERNAL HEATING/COOLINGCAPACITY = 150 TPD

AFTERSEMICONTINUOUS SC RETROFITTEDHEATING/COOLING UNDER VACUUM

CAPACITY (Continuous, max. 2 st.change/day) = 300 TPDCAPACITY (Keeping Semicontinuous option) = 150 TPD


• HIGHER FFA REMOVAL

RBO

HPS

LPS

4

VAC

SC PRESTRIPPER

VHE FINALHEATER



VHE ECONOMISER

VAC

RBO ENLARGED

HPS

FDV Valve

LCV

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DOUBLE SCRUBBERCONTINUOUS SC RETROFITTEDHEATING/COOLING UNDER VACUUM• INDEPENDENT TOCOPHEROL RECOVERY• FLEXIBLE DEO PARAMETERS• BETTER OIL QUALITY• LOWER STEAM CONSUMPTION• HIGHER HEAT RECOVERY• HIGHER CAPACITY• LOWER COST

STD. SINGLE SCRUBBERCONTINUOUS SC RETROFITTEDHEATING/COOLING UNDER VACUUM• TOCOPHEROL RECOVERED

TOGETHER WITH FFA • FLEXIBLE DEO PARAMETERS• BETTER OIL QUALITY• LOWER STEAM CONSUMPTION• HIGHER HEAT RECOVERY• HIGHER CAPACITY• LOWER COST

SC PRESTRIPPER +SCRUBBER

VHE ECONOMISER

RBO



VAC

VAC

VHE FINALHEATER

ENLARGED

FDV Valve

LCVRBDO

SC PRESTRIPPER +SCRUBBERS

VHE ECONOMISER

RBO



VHE FINALHEATER

VAC

VAC

ENLARGED

FDV Valve

LCVRBDO

TOCO

FFA

5


Retrofit – InstallationsBasic concept


SoftColumn

Tecnología para producir Aceite de calidad “Premium” con el menor costo de operación.


Muchas gracias por su atención

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