desodorización en capa delgada• ( enzimático), y remoción de lo ffa en la destilación. •...
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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.
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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
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Es el ultimo Proceso luego de: Desgomar, Neutralizar,
Blanquear, Hidrogenar, Cristalizar.
Qué es la Desodorización?
Refinación Blanqueo
Transformación
Deodorización
Aceite RBD
Aceite Crudo
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– Olor
Objetivos de la DesodorizaciónGenerales
Los objetivos de la Desodorización son los de mejorar:
– Sabor
– Estabilidad– Color
Desodorización
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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
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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.
Teoría de la Desodorización
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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.
Teoría de la Desodorización
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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.
Teoría de la Desodorización
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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
Efectos de la Desodorización
Hidrólisis Producida por el vapor de Borboteo en distintos Aceites expresado cómo Kg. Ac Grasos / Kg. Vapor
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Efectos de la Desodorización
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
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Desodorización de Aceite de Soja a 280 C
Efectos de la Desodorización
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%
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• 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.
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• 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
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• 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
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• 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
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VHE Economizer – Principio de Operación
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• 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
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• 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
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VHE Final Heater – PrincipioComponents
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• 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
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• 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
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Stripper – Principio 1Components
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Stripper – Principio 2
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• 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
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• Material
• AISI316 L
• 250 m2/m3
Componentes – Pre Stripper
SoftColumn
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• Distribuidor
• Siempre distribuye
• No atomiza
• Caudal variable
Componentes – Pre Stripper
SoftColumn
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Componentes – Pre Stripper
SoftColumn
Bandeja
PackedColumn
Vapor
Vapor
Nivel de Aceite=500 mm
PabsmmHg
2
30Pabs
mmHg
Stripping in < 5 min
PabsmmHg
2
PabsmmHg
4
Aceite
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• Estanco al aire
• Bajo consumo de vapor motriz, y agua barometrica.
Componentes – Pre Stripper
SoftColumnMove steam =10 x sparge steam
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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
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• 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
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• Las lanzas de vapor se pueden quitar externamente
• Limpias, diseñadas sin Baffles
• Válvulas FDV sin actuador externo
Retention trays
SoftColumn
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• Tiempo de retención flexible.
• Válvulas de drenaje rápido
• El Vapor de Borboteo se reutiliza en la Columna
l
Retention Trays
SoftColumn
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Retention section – Principle Components
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FDV Valve – Principle Components
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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
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• 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.
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•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
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• 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
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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
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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
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• 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
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Producto Final de Calidad Premium
SoftColumn
Bajo tiempo a alta Temperatura
300
0 50 100 150 200 (Minutes)0
100
200
(°C)
SoftColumn Tray
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SoftColumn
Demandas en conflicto
Increasing temperature
Incr
easi
ng h
oldi
ng ti
me
Reduce transReduce decoloración
Aumenta transReduce color
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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
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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
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”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
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Double scrubber
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Concepto y Beneficiós
© Alfa Laval Slide 61
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Double scrubber
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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
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SoftColumn – InstallationsBasic concept
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Soft Column – InstallationsBasic concept
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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
EXISTING DEO TRAYS USED
FOR HOLDINGTIME & HEATBLEACHING
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
• BETTER OIL QUALITY• LOWER OPER. COST
• HIGHER FFA REMOVAL• VARIABLE HOLD TIME3
VAC
HPS
RBO
EXISTING DEO TRAYS USED
FOR HOLDINGTIME & HEATBLEACHING
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
• BETTER OIL QUALITY• LOWER OPER. COST
• HIGHER FFA REMOVAL
RBO
HPS
LPS
4
VAC
SC PRESTRIPPER
VHE FINALHEATER
EXISTING DEO TRAYS USED
FOR HOLDINGTIME & HEATBLEACHING
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
EXISTING DEO TRAYS USED
FOR HOLDINGTIME & HEATBLEACHING
VAC
VAC
VHE FINALHEATER
ENLARGED
FDV Valve
LCVRBDO
SC PRESTRIPPER +SCRUBBERS
VHE ECONOMISER
RBO
EXISTING DEO TRAYS USED
FOR HOLDINGTIME & HEATBLEACHING
VHE FINALHEATER
VAC
VAC
ENLARGED
FDV Valve
LCVRBDO
TOCO
FFA
5
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Retrofit – InstallationsBasic concept
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SoftColumn
Tecnología para producir Aceite de calidad “Premium” con el menor costo de operación.
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Muchas gracias por su atención