パーム油コンデンサーとは：真空システム、種類、製油所での応用

核心的な質問に答える：パーム油コンデンサーとは何か、そしてその役割は？ パーム油コンデンサーは、脱臭機、真空乾燥機、または蒸発器から引き出される蒸気流を凝縮する熱交換および真空生成装置であり、これによりプロセスを真空下に維持し、揮発性物質を回収することができます。物理的精製では、脱臭は、1トンあたり5〜15 kgのスパージ蒸気を使用して、240〜270℃の絶対圧2〜6 mbar下で、遊離脂肪酸と臭気化合物を油から除去します。脱臭機から出る蒸気は主に水蒸気であり、脂肪酸留出物として供給量の2〜5％を、トコフェロール、ステロール、スクワレンとともに運びます。コンデンサーは、通常30〜35℃の冷却水でその水蒸気負荷を凝縮する必要がありますが、下流の蒸気エゼクターまたは液封ポンプは凝縮しない部分のみを除去します。これを正しく行うことが真空を維持することにつながります。サイズが小さすぎる、または汚れたコンデンサーは絶対圧を上昇させ、最終油の残留遊離脂肪酸と色を直接増加させます。

1. パーム油精製におけるコンデンサーのデューティポジション

パーム油製油所および精製所には、それぞれ独自の圧力とファウリングプロファイルを持つ、いくつかの異なる凝縮デューティがあります。

• 脱臭機真空コンデンサー： これは物理的精製において最も要求が厳しく、最も価値のあるデューティです。蒸気は240〜270℃、2〜6 mbarで脱臭機から出ますが、コンデンサーはスパージ蒸気と脂肪酸留出物蒸気の潜熱負荷を除去する必要があります。ほとんどの精製所では、アプローチがほぼゼロにでき、資本コストが低く、凝縮物がホットウェルで分離しやすい二相混合物であるため、ここでバロメトリックコンデンサーまたは直接接触コンデンサーを使用します。脂肪酸留出物は浮上し、販売またはさらなる処理のためにすくい取られますが、水は廃水処理に行きます。シェルアンドチューブ方式は、凝縮水回収または水経済性が重要な場合に選択されますが、十分な表面積と慎重なベントが必要であり、有機堆積物によるファウリングを起こしやすいです。
• 真空乾燥機コンデンサー： 洗浄後、漂白前、および脱臭前に、油は0.05〜0.1％未満の水分まで乾燥させる必要があります。これは60〜90℃、40〜80 mbarの真空乾燥機で行われ、残留水のフラッシュ自体が乾燥の一部を提供します。ここのコンデンサーは、はるかに小さくきれいな負荷、主に油の痕跡を含む水蒸気を処理するため、チューブ側に水があるシェルアンドチューブユニットが標準であり、達成可能な圧力は冷却水温度によって制限されます。水が30〜35℃の場合、水の蒸気圧は約45〜55 mbarの実際的な下限を設定するため、一部のプラントではチルド水トリムまたは小型ブースターエゼクターを追加してさらに低くします。乾燥機はバッチチャージサイクルで断続的に動作するため、コンデンサーは周期的な負荷に耐える必要があります。
• 滅菌器ベントコンデンサー： 製油所では、新鮮な果実房を酵素リパーゼ活性を停止させ、果実を緩めるために60〜90分間130〜150℃で蒸気で滅菌します。ベントされた余剰蒸気は揮発性有機化合物と臭気を運び、通常は放出前にコンデンサーまたはスクラバーを通過させます。デューティは大きく、実質的に大気圧であるため、凝縮物を製油所廃水システムにルーティングする直接接触またはスプレーコンデンサーが最も簡単な解決策です。臭気制御が規制されている場合は、二段階アプローチが使用されます。蒸気の大部分を凝縮して負荷を減らし、残りの凝縮しないガスをバイオフィルターまたは化学スクラバーに通します。
• 蒸発器および廃水真空コンデンサー： パーム油製油所は、パーム油製油所廃水からバイオガスを回収することが増えており、一部は凝縮水研磨または副産物濃縮のために多重効用蒸発器を運転しています。いずれの場合も、最終効用は真空下で動作し、コンデンサーが達成可能な圧力を設定し、それが列車全体の利用可能な温度差を設定します。これらのサービスでは、蒸気は嫌気性分解からの揮発性脂肪酸、硫化水素、アンモニアを含んでおり、凝縮物はpH 4〜6で腐食性があり、コンデンサー材料はそれに対応する必要があり、炭素鋼よりも316Lステンレス鋼または二相ステンレス鋼が好まれます。二酸化炭素と硫化水素が豊富な凝縮しないガスは、真空ポンプ排気ではなく、スクラバーまたはフレアにベントする必要があります。

2. 安定した真空のためのパーム油コンデンサーのエンジニアリング

3つのエンジニアリング上の決定が、生産週全体で真空が維持されるかどうかを決定します。

• コンデンサータイプと真空生成： コンデンサーと真空装置は、別々にではなく一緒に設計する必要があります。なぜなら、コンデンサーは凝縮可能な負荷を除去し、真空装置は残ったもののみを処理するからです。3段蒸気エゼクターシステムは、インターコンデンサーを備えており、脱臭機で2〜4 mbarに達することができます。各インターコンデンサーは、次の段の負荷を軽減し、それが深部真空を経済的にすることです。液封ポンプはよりシンプルで安価ですが、シール水の蒸気圧（25℃で約32 mbar）に制限され、温度とともに急激に上昇するため、単独では脱臭機真空に達することができず、チルドシール水ループと組み合わせて使用されるか、エゼクターのバックアップポンプとして使用されます。一般的な最新の構成は、最初のエゼクター段に続いて液封ポンプを使用するもので、全エゼクター列車と比較して蒸気消費量を大幅に削減します。
• 冷却水温度と流量： 冷却水温度は最も重要な運転変数です。なぜなら、それはコンデンサー出口での蒸気圧、したがって達成可能な絶対圧を設定するからです。30℃の水は、理論的には約35〜38℃の凝縮温度を支持でき、これは約55〜65 mbarの水蒸気圧に対応します。これは真空乾燥機には十分ですが、脱臭に必要な2〜6 mbarよりもはるかに高いため、段間にエゼクターが必要になります。熱帯のパーム油地域では、周囲の湿球温度は24〜27℃であり、冷却塔は通常30〜35℃の水を供給します。水温が3℃上昇するごとに真空は測定可能に低下します。十分な水流量も同様に重要です。出口温度の上昇は5〜10℃に抑え、チューブ速度は侵食なしにファウリングを制御するために1〜2.5 m/sに保つ必要があります。
• ファウリング、材料、凝縮水処理： パーム油コンデンサーのファウリングは独特です。脂肪酸とその石鹸、重合油、脱臭機からのキャリーオーバーが熱伝達表面に堆積し、水洗いでは除去されないワックス状の膜を形成します。設計上の対応には、表面コンデンサーの前に蒸気スクラバーを設置して同伴油を分離すること、より大きなファウリング許容値0.0002〜0.0005 m2K/W、および定期的なアルカリまたは溶剤による現場洗浄の provision が含まれます。脂肪酸は100〜270℃で炭素鋼に対して腐食性があり、凝縮物は酸性であるため、プロセス側には通常304Lまたは316Lステンレス鋼が使用されます。バロメトリックレッグはホットウェルから少なくとも10.3 m高くする必要があります。ホットウェルはベントされ、分離されている必要があり、脂肪酸留出物が蓄積して廃水処理に流されるのではなく、連続的にすくい取られるようにする必要があります。

パーム油コンデンサーデューティポジション比較マトリックス

よくある質問（FAQ）

Q: パーム油の脱臭において真空がそれほど重要なのはなぜですか？

A: 真空は、油が劣化する温度まで温度を上げることなく、遊離脂肪酸と臭気化合物を油から除去することを可能にします。脱臭は、トリグリセリドと遊離脂肪酸の間の大きな揮発性の違いに依存しており、絶対圧を下げることでその相対揮発性が増幅されるため、ストリッピング蒸気消費量が減少し、プロセス温度を240〜270℃に維持できます。2〜6 mbarでは、蒸気消費量は1トンあたり5〜15 kgです。真空が10〜15 mbarに低下した場合、プラントは高い残留遊離脂肪酸と低い色を受け入れるか、温度を上げる必要があります。これにより、望ましくない化合物と重合油の生成が増加します。このため、オペレーターは脱臭機圧力を継続的に監視し、絶対圧の上昇を単なるユーティリティの問題ではなく、製品品質の問題として扱います。

Q: 脱臭機にはバロメトリックコンデンサーと表面コンデンサーのどちらを使用すべきですか？

A: ほとんどのパーム油物理精製所では、バロメトリック直接接触コンデンサーを使用しています。これは、最もタイトなアプローチを提供し、安価でシンプルで、清掃するファウリング表面がなく、脂肪酸留出物が回収のために自然に分離する凝縮水ストリームを生成するためです。コストは、処理する必要のある大量の汚染水、ホットウェルから少なくとも10.3 m上にコンデンサーを取り付ける必要性、および冷却水温度への感度です。表面コンデンサーは、排水が制限されている場合、プラントがよりきれいな凝縮水ストリームを望む場合、または脱臭機が既存のチルド水システムを備えたプラントに統合されている場合に選択されます。資本コストは約1.5〜3倍かかり、ワックス状の堆積物を除去するために定期的な清掃が必要であり、真空を劣化させる可能性のある凝縮しないガスを除去するために十分にベントする必要があります。

Q: 回収される脂肪酸留出物の量はどれくらいですか？また、収量に影響を与える要因は何ですか？

A: 物理的精製脱臭機は通常、供給速度の2〜5％の脂肪酸留出物を生成します。これは、供給油の遊離脂肪酸含有量と、脱臭機の運転の積極性によって異なります。粗パーム油は一般的に遊離脂肪酸が3〜5％で供給され、そのほとんどすべてが、留出物に商業的価値を与えるトコフェロール、トコトリエノール、ステロール、スクワレンを含む不鹸化物とともにストリップされ回収されます。コンデンサーの回収効率が、実際に捕捉される量を決定します。出口温度が高い、またはエンrainmentセパレーターの設計が不十分なコンデンサーは、微細なミストを真空システムに失い、そこでエゼクターを汚し、ホットウェル水に入り、廃水処理に至ります。表面コンデンサーの前に蒸気スクラバーを設置し、ホットウェルの滞留時間を相分離に十分な長さにしておくことで、通常、回収率が数パーセント向上します。

Q: パーム油コンデンサーに必要なメンテナンスは何ですか？

A: 4つのタスクが支配的です。表面コンデンサーの場合、約1〜3ヶ月ごとのスケジュールで熱伝達表面を清掃します。アルカリ洗浄の後、溶剤または熱油循環ステップを行います。なぜなら、水だけでは重合した脂肪堆積物を除去できないからです。冷却水処理とタワーメンテナンス。熱帯の冷却塔でのスケールと生物学的成長は、凝縮温度を直接上昇させ、真空を低下させます。真空システムチェック。エゼクターノズルの摩耗と浸食の検査、駆動蒸気圧力と乾燥度の検証、液封ポンプのシール水温度と流量の確認。なぜなら、暖かいシール水だけでも達成可能な圧力を10〜20 mbar上昇させることができるからです。そして、真空側の漏れ検出。なぜなら、フランジやバルブステムを通して吸い込まれる空気は蓄積し、エゼクターが処理する必要のある凝縮しない負荷を追加し、静かに脱臭機圧力を上昇させて製品品質を悪化させるからです。