干式-冷凝真空在食用油脱臭系统中的自动化实践

李兴伟，马申嫣，白宏伟

1.无锡中粮工程科技有限公司 (无锡 214035)

2．江南大学 食品学院 (无锡 214122)

近几年在国家相关政策的支持下，我国油脂加工产业取得快速发展，目前国内上规模企业已经超过1 500家。2018年国内食用植物油市场油料处理量为13 173.9万t，油脂精炼能力为3 972.5万t。但食用油在加工过程中存在着能源消耗高、生产成本高的问题，尤其是在油脂精炼生产过程，油脂精炼生产过程中蒸汽消耗占总动力成本的80%左右[1]。因此降低蒸汽消耗是目前许多企业的首要目标。

油脂精炼生产过程中的蒸汽消耗主要是在脱臭阶段，目前国内大多数油脂加工企业都采用了蒸汽喷射真空系统和冰冷真空系统，这两种真空系统的优点是前期投入低，但蒸汽消耗大，加大了企业的生产成本[2]。针对蒸汽消耗大的问题，我司开发并安装实施了干式冷凝真空系统，本文结合湖北某厂200 t/d精炼车间真空系统改造项目的实践，对干式冷凝真空系统自动化运行进行简单介绍。

1 干式冷凝真空系统简介

1.1 基本原理

水在三相点(0 ℃，613.28 Pa)以下，水只发生升华和凝华相变，只存在气相水汽和固相冰两种状态，水汽会直接冷凝成冰。在脱臭系统中的绝对压力低于水的三相点压力，因此，脱臭系统中的可凝性气体会直接冷凝成冰。与传统湿式冷凝相比成为干式冷凝[3]。

1.2 系统组成

干式冷凝系统主要有包括以下部分：冷凝器系统；冷媒循环系统；冷却水循环系统；真空泵系统；冷冻机组系统；自动控制系统。

1.3 操作流程

在生产过程中需要预先把脱臭塔的真空度降下来，达到生产要求，因此需要提前开启干式冷凝真空系统。干式冷凝真空系统的操作流程为：把“③冷却水循环系统”开启，给“⑤冷冻机系统”进行换热降温；把“⑤冷冻机系统”开启，对冷媒(乙二醇水溶液)降温；把“②冷媒循环系统”开启，给“①冷凝器系统”降温；开启“④真空泵系统”，对“①冷凝器系统”进行抽真空；把“①冷凝器系统”与脱臭系统连接，对脱臭系统进行拉真空；开启“⑥自动控制系统”，干式冷凝真空系统自动运行。系统流程见图1。

图1 干式冷凝真空系统流程图

2 干式冷凝真空系统自动控制实践

结合干式冷凝真空系统在湖北某油厂200 t/d精炼车间的实践应用，对干式冷凝真空系统自动控制过程中的一些特点、参数及操作进行简要分析，为同行提供一些实践参考。

2.1 干式冷凝真空系统自动控制原理

干式冷凝真空系统的自动控制主要集中表现在冷凝器切换过程中。干式冷凝真空系统一般至少配置两台冷凝器(A和B)，在连续性生产过程中一台冷凝器A在正常生产，另一台冷凝器B则在预冷及预抽真空状态下做准备。当冷凝器A内结冰太多导致真空度下降时则自动切换到冷凝器B进行正常生产，冷凝器A则进行化冰，预冷待机过程。

2.2 干式冷凝真空系统自动控制流程操作

自动控制系统按照生产实际操作划分为：预冷、运行、切换、排冷媒、化冰、待机等阶段。本文按照一个周期对操作流程进行介绍(假设由冷凝器A切换到冷凝器B)。

预冷：预冷是指对冷凝器进行预先冷却。操作时需要根据程序设定按照顺序依次操作：开启冷凝器A冷媒出口阀门，开启冷凝器A冷媒进口阀门。 通过冷凝器换热面积的大小及冷冻机制冷能力的高低结合现场实际测算出预冷的时间为30 min，当系统运行时间达到设定值时自动运行下一步。

运行：运行是指系统开始使用预冷的冷凝器进行抽真空操作。操作时需要根据程序设定按照顺序依次操作：开启冷凝器A抽真空出口阀门，开启冷凝器A抽真空进口阀门。通过系统上的真空远传表进行实时监控，根据真空度与时间的关系确定最佳运行时间。真空度与时间关系如图2。

图2 真空度与时间关系(真空度为绝对真空度)

由图2可见，干式冷凝真空系统真空度随时间增加真空度降低，当运行8 h候真空度达到脱臭系统需要的真空度极限值，需要进行切换冷凝器，此时的真空度远传压力表也切换到另外一个冷凝器去监控真空度。根据现场实际测量最终确定运行时间为8 h，当系统运行时间达到设定值时自动运行下一步。

切换：切换是指系统从冷凝器A切换到冷凝器B运行。操作时需要根据程序设定按照顺序依次操作：开启冷凝器B抽真空出口阀门，开启冷凝器B抽真空进口阀门，关闭冷凝器A抽真空进口阀门，关闭冷凝器A抽真空出口阀门。

排冷媒：排冷媒是指把冷凝器A里面循环的冷媒排出。操作时需要根据程序设定按照顺序依次操作：关闭冷凝器A冷媒进口阀门，关闭冷凝器A冷媒出口阀门，开启冷凝器A冷媒排出阀门，开启冷凝器A压缩空气吹扫阀门。根据冷媒排出管道视镜的监控确定排冷媒的时间，根据现场实践最终确定排冷媒时间为45 min，当时间达到设定值时，关闭冷凝器A冷媒排出阀门，自动运行下一步。

化冰：化冰是指对冷凝器A里面的结冰进行融化排出。化冰过程一般分为几次化冰，不可能一次性化冰完成。操作时需要根据程序设定按照顺序依次操作：开启冷凝器A脂肪酸排出阀门，开启冷凝器A蒸汽进口阀门进行化冰，化冰过程中通过远传压力及脂肪酸排出液位监控实施周期性切换相关阀门进行化冰，直到冷凝器A内的结冰全部融化完毕并排出干净，根据实践操作化冰时间一般为1 h，当化冰结束之后自动运行下一步。

待机：待机是指冷凝器A为下一次使用做准备工作。操作时需要根据程序设定按照顺序依次操作：关闭冷凝器A的脂肪酸排出阀，关闭冷凝器A的蒸汽进口阀，开启冷凝器A的冷媒出口阀，开启冷凝器A的冷媒进口阀，开启冷凝器A与冷凝器B的预拉真空阀。使冷凝器A做好下次循环的准备工作。

3 结论

在国家环保政策越来越严格及蒸汽成本越来越高的情况下，作为传统油脂企业寻求蒸汽消耗低、自动化稳定、使用效果满足生产需求等优势的替代工艺，干式冷凝真空系统是一个必然选择。干式冷凝真空系统自动化控制目前已经可以做到全自动化控制，并且可以稳定运行，既保证了系统的稳定性，又节省了人工操作。为以后的企业需求增加了一种选择。