Principios da extracao por solvente

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Fundamentos de Extração por solvente de Hector Autino - 2013

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Principios da extracao por solvente

  1. 1. Haga clic para modificar el estilo de título del patrón 1 TC 11 - FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE HECTOR AUTINO – BUNGE ARGENTINA – Año 2013 Gentileza De Smet Argentina & Crown Iron Works 1
  2. 2. 2 Vista Aérea Complexo Industrial Terminal 6 SA “Puerto General San Martín” – Argentina Crushing Capacidade : 19000 Ton/dia – Base Soja INTRODUCCION COMO SE LLEVA A CABO EL PROCESO FUNDAMENTOS DE LA EXTRACION DE LA SEMILLA TIPO DE extratorES PROBLEMAS e SOLUCIONES CONCLUSIONES
  3. 3. 3 CONTEÚDOS Introdução Um pouco de história O solvente utilizado Microestrutura da soja Fundamentos de extração de semente Processo de extração por solvente Parâmetros Tipos de extratores Correção de problemas Manejo de irrigação Conclusões
  4. 4. 4 Um pouco de História •O processo de extração foi utilizado pelos Egípcios(10.000 a.C) em sementes de Linho e Algodão. •Os Gregos e Romanos segundo a Bíblia extraíram óleo de azeitonas de acordo a depoimentos de Homero e Plínio. •O Monge Theophilus citou em “Schedula Diversarium” 1100 anos d.C, o uso do óleo de Linho em pinturas e vernizes. •Os Chineses 3000 anos a.C usaram óleo de Tung em pinturas, segundo escritos de Marco Pólo do ano 1275. •Até o Século XVI a produção de óleos se limitava a produção caseira.
  5. 5. 5 Um pouco mais de História ………. •Durante o Século XIX foram introduzidas as primeiras prensas Hidráulicas melhorando a extração de óleo. •Em 1904 Anderson Internacional – USA- introduz as primeiras prensas continuas tipo “Expeller” •A primeira experiência com solvente para extrair óleo da Torta de prensa foi realizada por E.Deis a meados do Século XIX utilizando Sulfuro de Carbono >CS2 •A partir dos anos 50 se registra uma interessante evolução com a chegada de plantas contínuas de Extração por Solvente utilizando Hexano.
  6. 6. 6 Outros antecedentes sobre processos de Extração …. • Uma vez conhecida a existência de óleo em algumas sementes com certo conteúdo de óleo, o problema ficou circunscrito a separar um líquido de um sólido. • Isto se realiza por : compressão ou por dissolução através do uso de solventes. • Existe uma conveniência do tipo econômico que na prática nos indica que se temos uma importante quantidade de matéria graxa a extrair, é conveniente reduzir a mesma (por compressão) antes da extração por solvente.
  7. 7. 7 Outros antecedentes sobre processos de Extração …. • Historicamente os solventes empregados, foram aqueles disponíveis com capacidade de extrair o óleo ou a graxa, e que presentaram a menor quantidade de inconvenientes que sejam possíveis. • Entre os riscos inerentes ao solvente podemos citar: •Perigo de explosão e ataque químico das instalações •Toxicidade •Inconvenientes para "recuperá-lo e/ou eliminá-lo" depois do processo extrativo.
  8. 8. 8 Outros antecedentes, agora sobre os solventes utilizados no processo de Extração …. Com relação aos solventes empregados através do tempo podemos citar os seguintes : Bisulfuro de carbono (1855), Tricloroetileno (1930 - 1950), Naftas de Petróleo e Hidrocarburos (pentano, hexano, e ciclohexano) (1920), Etanol e Etanol-Benzeno (1920) e finalmente o denominado Hexano Comercial (o Ponto de ebulição oscila entre 63-69 ºC) a partir de 1950. Este último é aquele que possui uma composição que se aproxima 50% de Normal Hexano, algo de Pentano, 2 Metil Pentano, 3 Metil Pentano, muito pouco de Heptano e traças de Benzeno.
  9. 9. 9 Especificações acerca do Solvente utilizado Especificação comercial típica de hexano a ser usado na extração de óleo (resumo parcial extraído de JAOCS, volume 60, Nº 2, fevereiro 1983, 187A). Ponto mínimo de ebulição (primeira gota) 65.0 10 % destilado 67.1 50% destilado 67.7 90 % destilado 68.2 Máximo ponto de destilação (ponto seco) 70.0 n-Hexano % 45 - 70 Metil ciclo pentano % 10 - 25 Total n-hexano e Metil ciclo pentano % 60 - 80 Total 2- metil pentano; 2,3 dimetil butano; 3-metil pentano % 18 - 36 Máximo Ciclohexano % 2.5 Máximo Benzeno % 0.1
  10. 10. 10 Getting to closely know Soybeans SOYBEAN MICROSTRUCTURE
  11. 11. Haga clic para modificar el estilo de título del patrón 1111 Conhecendo a Soja por dentro MICROESTRUTURA DA SOJA
  12. 12. 12 Lâmina de soja típica MICROESTRUCTURADA SOJA
  13. 13. 13 Vamos fazer um zoom sobre a lâmina MICROESTRUCTURADA SOJA
  14. 14. 14 Aprox. 18 celas espessura Estrutura celular da lâmina MICROESTRUCTURADA SOJA
  15. 15. 15 Uma lâmina típica esta composta de 300 celas de diâmetro e 18 de espessura MICROESTRUCTURADA SOJA
  16. 16. 16 Façamos um zoom sobre uma cela simples MICROESTRUCTURADA SOJA
  17. 17. 17 Parede celular Corpos de óleo Corpos protéicos Carbohidratos, cinzas, etc. Cela DE SOJA TÍPICA MICROESTRUCTURADA SOJA
  18. 18. 18 O óleo dentro de uma cela de soja consiste em milhões de pequenos corpos de óleo aderidos dentro da parede celular e fora dos corpos protéicos MICROESTRUCTURADA SOJA
  19. 19. 19 Parede celular Corpos de óleo Corpos Protéicos Carbohidratos, cinzas, etc. CÉLULA DE SOJA TAMANHO REAL MICROESTRUCTURADA SOJA
  20. 20. 20 Girassol prensado antes do processo de extração
  21. 21. 21 Girassol prensado e expandido
  22. 22. 22 Girassol prensado e expandido
  23. 23. 23 Inside view of the Extractor during Expelled Sunflower washing
  24. 24. 24 Visão do interior do extrator durante extração de óleo de soja
  25. 25. 25 Flakes - Expanded Soybean - Soybean Mixture Flaked Expanded Mixture
  26. 26. 26 Soja laminada e expandida Laminada Expandida
  27. 27. 27 Mistura de soja laminada e expandida
  28. 28. 28 Fundamentos de extração de sementes
  29. 29. 29 ETAPAS QUE SE FAZEM NO PROCESSO DE EXTRAÇÃO Generalidades Para estudar o processo da extração do óleo com solvente, dividiremos a planta em vários setores (ver diagrama) -Extração ( do óleo) -Dessolventização (do farelo) -Destilação(miscela) -Condensação (dos gases) -Recuperação (do solvente) -Extração -Este é o processo no qual se extrai o óleo (das sementes, expeller, etc.) mediante solvente. -Dessolventização -O farelo que sai do extrator está impregnado com solvente o qual tem que recuperar (evaporar) pois o farelo não deve contê-lo. -Destilação -O óleo sai do extrator formando uma mistura (miscela) com o solvente, o qual se deve separar. Este processo se realiza na destilação. -Condensação -Os gases que provêm do desolventizador e a destilação se condensam para recuperar o hexano, o que será reutilizado na planta.
  30. 30. 30 CONHECENDO AS ETAPAS DO PROCESSO EXTRATIVO Extração Pode dividir-se em três etapas, conforme o funcionamento do extrator: A- Embebido Nesta etapa o material é empapado pelo líquido, miscela (mistura de hexano e óleo). B- Lavado (extração) São as etapas em que se faz circular hexano e miscela através do material para realizar a extração propriamente dita. C-Drenagem É a etapa onde se deixa escorrer o hexano com o que se faz o último lavado para que o farelo tenha o menor conteúdo de solvente.
  31. 31. 31 EMBEBIDO O processo de dissolução da extração se realiza em diferentes etapas, as que se descrevem em forma simplificada I- Impregnação No começo do processo, o solvente puro(ou em forma de miscelas) tem contato com o óleo que se encontra na superfície do material (expeller ou lâminas). Esta fase é muito rápida com respeito ao que dura o processo completo de extração. Na primeira etapa do extrato (A) Na tolva de alimentação (B) Numa equipe especial (C)
  32. 32. 32 A DISOLUÇÃO Se pode ver na curva como a extração é muito veloz nos primeiros minutos. II- Dissolução Depois o hexano (ou miscela) penetra dentro dos capilares (condutos microscópicos ou submicroscópicos) do material. Este processo é lento e está regulamentado pelas leis da difusão. É um dos fatores limitantes da extração. O hexano que tem penetrado dissolve o óleo que se encontra dentro do material. O óleo dissolvido em hexano e que se encontra no interior do material é transportado à superfície das partículas. É um fenômeno como o anterior e se guia também pelas leis da difusão. A solução concentrada entra depois em contato com o solvente ou miscela do lavado. Até agora temos falado só de teoria, mas podemos compará-la com a experiência prática de todos os dias.
  33. 33. 33 CONDICIONES MÍNIMAS INDISPENSÁVEIS PARA QUE O PROCESSO EXTRATIVO SE FAÇA Pensemos numa sacolinha de chá ou erva mate. Quando a colocamos em água quente, esta se escurece rapidamente. Se repetimos a operação em forma sucessiva e com a mesma sacolinha, veremos que a concentração diminui, o líquido obtido é cada vez mais claro e cada vez mais lento. É semelhante a curva que nos referimos anteriormente. Se vê na curva que a medida que avança o tempo, se tarda mais para extrair menos quantidade. O mesmo se pode comprovar com nosso experimento, sempre se pode dar algo de gosto à água pois o chá ou erva mate conservam algo de sua essência. Esta é a ração, voltando ao processo de extração, pela qual sempre fica algo de óleo residual no farelo. Para extrai-lo tudo se necessitaria um extrator de longitude infinita. A extração é economicamente rentável até deixar uma certa porcentagem do óleo no farelo. Além disso tem que considerar que junto com o óleo se extrai outros produtos (tais como ceras no girassol). Estes produtos são mais difíceis de extrair do que o óleo, além de ser prejudiciais para processos posteriores. Por isto também não convêm uma extração total
  34. 34. 34 CURVA DO PROCESSO EXTRATIVO MATERIA GRAXA vs TEMPO
  35. 35. 35 VAMOS DEFINIR O QUE SIGNIFICA DEFEITO DE ESMAGAMENTO E DEFEITO DE EXTRAÇÃO? •“Defeito de esmagamento” é um valor analítico que nos indica como tem sido realizada a preparação do material no processo prévio à extração, e que a sua vez está diretamente relacionado acerca de como tem sido a ruptura da parede celular para liberar as células oleíferas. •Por sua parte, Defeito de Extração, é a matéria graxa que não é possível de extrair através do processo propriamente dito e que a sua vez resulta de restar ao ROC ( Matéria graxa residual o farelo que sai do extrator), o “Defeito de Esmagamento” ou “Milling Defect”. Matéria Graxa Total – Defeito de Esmagamento = Defeito de Extração
  36. 36. 36 FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE PROCESSO DE EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  37. 37. 37 1.O processo começa quando a lâmina é rodeada por um banho de solvente Lâmina de soja Banho de solvente FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  38. 38. 38 2. O solvente se difunde através da parede celular atravessando as capas celulares FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  39. 39. 39 3.O solvente ingressa às células e consegue entrar em solução com o óleo formando una miscela FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  40. 40. 40 4.Se incrementa a pressão dentro das celas e uma porção da miscela começa a migrar até o exterior FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  41. 41. 41 5. A miscela se difunde até celas vizinhas FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  42. 42. 42 6. Os processos de difusão, dissolução e pressurização internos e externos continuam alcançando o centro das lâminas FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  43. 43. 43 7. …e depois volta a migrar até o banho de solvente que rodeia as lâminas FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  44. 44. 44 FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE 8. A miscela que flui, incrementa a concentração de óleo em solvente do banho que rodeia a lâmina, formando um banho de miscela a seu redor.
  45. 45. 45 9. O processo continua com miscela pobre que ingressa e miscela rica que sai FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  46. 46. 46 10. O processo se completa quando a concentração da miscela dentro das celas alcança equilíbrio com a concentração do banho de miscela que circunda à lâmina. Lâmina extraída Banho de miscela FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  47. 47. 47 FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE PARÂMETROS
  48. 48. 48 1.Tempo de contato 2.Espessura da lâmina 3.Temperatura 4.Fluxo de miscela 5.Retenção de solvente 6.Número de etapas FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  49. 49. 49 FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE TEMPO DE CONTATO O processo de extração pode ter lugar desde todas as posições de cada partícula da capa de material. O tempo de contato é o tempo em que a lâmina é impregnada e lavada por miscela, não somente o tempo em que permanece no extrator É muito importante alagar o material em solvente ou miscela em cada etapa para maximizar o tempo de contato.
  50. 50. 50 60% ÁREA ABERTA 30% AREA ABERTA FUGA DE GASES PERCOLAÇÃO INMERSÃO CONTATO POBRE CONTATO BOM ALAGAMENTO OPERAÇÃO IDEAL 100% DE TEMPO DE CONTATO FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  51. 51. 51 FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE TEMPO DE CONTACTO Com uma espessura de lâmina de 0.38mm e 60 °C, o tempo de contato para alcançar o equilíbrio é de aproximadamente 5 minutos. Se o tempo de contato em alguma das etapas do processo de extração é insuficiente não alcançaremos o equilíbrio e a matéria graxa final no farelo aumentará.
  52. 52. 52 FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE ESPESSURA DA LÂMINA Quanto menor é a espessura da lâmina, menor será o tempo de contato para alcançar o equilíbrio. Se a espessura da lâmina é 2.5% maior, estaremos adicionando aproximadamente 2kwh por tonelada de energia para conseguir completar o processo de extração e os custo de operação aumentarão.
  53. 53. 53 FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE ESPESSURA DA LÂMINA Se a espessura da lâmina é 25% menor , a passagem de miscela através do leito diminui em aproximadamente 50%. Em síntese, as lâminas com 0.35/0,38 mm de espessura são o ideal para alcançar o equilíbrio em 5 minutos do tempo de contato e com um mínimo custo operacional , quando se opera com um extrator de leito profundo operando por percolação e/ou imersão. Enquanto os extratores de leito pouco profundo requerem uma espessura de lâminas algo inferior e na ordem de 0,3mm.
  54. 54. Simulação do Processo ExtrativoSimulação do Processo Extrativo 54
  55. 55. Percorrido da Gota dePercorrido da Gota de MiscelaMiscela em virtudeem virtude de altura de massa e o tipo de materialde altura de massa e o tipo de material QueQue Benefícios aporta o Sistema de Irrigação preferencial ?Benefícios aporta o Sistema de Irrigação preferencial ? 55 Avance do material Tremonhas
  56. 56. 56 FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE TEMPERATURA É recomendável utilizar a maior temperatura possível, já que desta maneira alcançaremos o equilíbrio com a miscela que rodeia as celas rapidamente. O hexano tem uma categoria de evaporação que vai desde 63 a 69°C e o extrator deve trabalhar cerca do ponto de ebulição do hexano, se a temperatura é excessiva corremos o risco de sobrepressurizar o extrator e em conseqüência perder hexano.
  57. 57. 57 FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE MG Residual & Temperatura de Extracción 0,5 0,75 1 30 40 50 60 °C %MG Extração
  58. 58. 58 FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE Tiempo de Extracción & Temperatura a igual MG Residual 10 30 50 70 90 25 30 35 40 45 50 55 60 °C Minutos 0,7 % MG 0,6 % MG 0,5 % MG Tempo de Extração & Temperatura igual MG residual
  59. 59. 59 É a quantidade de miscela que é capaz de atravessar o leito do material. A preparação do material tem um rol preponderante neste sentido FLUXO DA MISCELA Expandido de boa qualidade 40/50m3/m2/h V= 0.6m/min. Lâmina de boa qualidade espessura 0.38mm 25m3/m2/h V= 0.4m/min. Lâmina de pobre qualidade espessura 0.3mm 17m3/m2/h V= 0.3m/min. FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  60. 60. 60 MG Residual & Velocidad de Percolación 0,3 0,4 0,5 0,6 10 15 20 25 30 m3/h/m2 %MG Matéria Graxa Residual no Farelo extraído em virtude ao Caudal de miscela de lavado MG Residual & Velocidade de Percolação
  61. 61. 61 FLUXO DE MISCELA Em cada etapa de extração de miscela deve circular pelo menos um ciclo por etapa para alcançar o equilíbrio. As tolvas que recolhem a miscela embaixo do leito do material devem estar corretamente localizadas de maneira tal que não se produza contaminação de miscela rica com miscela pobre porque se isto ocorre o residual de óleo no farelo será maior. FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  62. 62. 62 FLUXO DE MISCELA A diminuição da umidade superficial da lâmina se consegue através de uma correta aspiração nos moinhos laminadores e um bom secado de material expandido, estes fatores melhoram o fluxo de miscela no extrator. Um secado uniforme de material em processo minimiza a quantidade de finos que vão ao extrator, outros fatores importantes são o atemperado (tempering) do material antes da preparação e um quebrado adequado. Todos estes fatores melhoram o fluxo da miscela durante o desenvolvimento do processo extrativo. FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  63. 63. 63 RETENÇÃO DE SOLVENTE O valor típico de retenção para o material laminado de soja se situa entre 30% e 35 % . A menor retenção de hexano no farelo que vai ao DT e o menor conteúdo de óleo no solvente que ingressa ao extrator, serão fatores preponderantes para diminuir o residual de hexano no farelo depois do DT . FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  64. 64. 64 RETENÇÃO DE SOLVENTE Um tempo adequado de drenagem no extrator é o custo mais efetivo para minimizar a retenção de solvente. O incremento da porcentagem de material expandido com relação ao laminado incrementa a porcentagem de ruptura da parede celular e reduz a retenção de solvente até 24/28%. Mas os expanders incrementam o custo operacional da preparação. FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  65. 65. 65 Influência da retenção de hexano na saída do Extrator em virtude à proporção Collets em Lâmina RETENÇÃO DE SOLVENTE 35 30 25 20 0% 25% 50% 75% 100% %hexano % de Collets em Lâminas
  66. 66. 66 NÚMERO DE ETAPAS Na teoria, se um extrator a contracorrente alcança o equilíbrio em 4 etapas, ele pode dirigir uma concentração não superior de 1% em miscela pobre, 25% será a concentração de full miscela e 0.5% o residual de óleo em lâminas. O ideal são pelo menos 5 etapas, o incremento de número de etapas melhorará o fator de seguridade, mas a sua vez incrementará os custos de energia de bombeio e manutenção. FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
  67. 67. 67 FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE Rendimiento & N° Etapas 1 10 100 1 10N° Etapas %MGResidual& Inicial Rendimento
  68. 68. 68 Analisemos agora os por quê … da Matéria Graxa Residual do farelo elevado
  69. 69. Que esperamos de um Extrator ? 69 Um bom extrator deve contar com as seguintes características: • Extrair todo o óleo da semente empregando uma relação solvente/semente, razoável. Esta última quantidade se entende razoável quando se usa uma Kg. de solvente por Kg. de material para extrair. • Ser mecanicamente resistente, de forma de operar um ano seguido sem manutenção. • Operar em forma simples e automática. • Produzir uma quantidade mínima de finos nos sólidos em Miscela. • Conseguir o mínimo residual de matéria graxa possível no farelo extraído . Se devemos diferenciar os extratores por sua forma de operar, temos dois tipos bem definidos: os que operam por imersão e os que o fazem por percolação
  70. 70. FUNDAMENTOS DA EXTRAÇÃO POR SOLVENTE • Tipos de extratores • Alimentadores • Transporte de farelo • Elementos de seguridade • Sistemas auxiliares • Riscos operativos
  71. 71. Tipos de extratores • Imersão • Percolação
  72. 72. Extratores que operam por Imersão 72 Neste extrator os sólidos são agitados por imersão no solvente. Neste caso o material de característica pulverulento, é bem extraído ao estar submergido totalmente no solvente, dado o elevado contato que existe entre ambos. A concentração de solvente não é tão crítica e a afetação sobre a matéria graxa residual final, como no sistema de percolação. O principal inconveniente deste sistema é a separação de material particulado (finos) da miscela. Geralmente demanda a instalação de equipes auxiliares, como por exemplo hidrociclones e filtros. São exemplos deste tipo o De Smet “Reflex”, Lurgi ,e o Crown Modelo IV.
  73. 73. Extratores que operam por Percolação 73 Neste sistema o solvente percola através do leito de material a extrair. O contato do solvente com o material pode ser continuo ou por etapas. No caso de etapas, é possível a drenagem entre cada uma delas. Sempre se trata de conseguir uma operação o mais próxima possível à de contracorrente. Neste caso se requere uma porosidade do material que permita a fluidez do solvente. Isto requere uma adequada preparação do material (Laminado, Expandido ou Expeller).
  74. 74. Mais sobre os Extratores por Percolação….. 74 O material atua como filtro natural da miscela e em geral não se requerem equipes auxiliares para a clarificação da mesma. A drenagem natural por gravidade, faz com que a quantidade de solvente no farelo extraído seja menor que no caso dos extratores que operam por imersão. Esta vantagem se vê refletida no solvente residual e em uma menor demanda de energia térmica e vapor direto depois da extração do solvente. Estes extratores são muito difundidos na atualidade dado que se adaptam a grandes capacidades de produção.
  75. 75. 75 Extratores usados no passado
  76. 76. 76 Bollman Extractor Basket configuration
  77. 77. 77 Desenho de Extratores Modernos
  78. 78. Extrator De SmetExtrator De Smet -- PercolaPercolaççãoão 78
  79. 79. 79 Corte Típico do Extrator de leito profundo
  80. 80. Os Extratores Krupp e De Smet Reflex operam por Imersão
  81. 81. 81 Corte Típico do Extrator tipo Carrousel (Reflex) – Piso Fixo
  82. 82. EXTRATOREXTRATOR RotocellRotocell rebatidorebatido mostrando seu funcionamentomostrando seu funcionamento 82
  83. 83. 83 Benefícios destacados por De Smet para o Extrator Reflex – Deep Bed Piso Autolimpante de Aço Inoxidável com 30 % de área aberta e 2mm de abertura entre barras
  84. 84. 84 Benefícios destacados por De Smet para o Extrator Reflex – Deep Bed As 2/3 partes do peso descarrega sobre um rolamento esférico de baixo coeficiente de fricção com o qual reduz consideravelmente a potencia aplicada > isto equivale a 1/5 parte da que se aplica em extratores de leito pouco profundo.
  85. 85. 85 Benefícios destacados por De Smet para o Extrator Reflex – Deep Bed Baixa potencia aplicada e mando de acoplamento direto
  86. 86. 86 Benefits highlighted by DeSmet for the Deep-bed Reflex Extractor Heavy-duty rack and pinion drive that avoids using chains and minimizes maintenance
  87. 87. 87 REFLEX® EXTRATOR 1234 Solvent1R1F2R2F3R Solvent1R1F2R2F3R
  88. 88. 88 REFLEX® extrator Process Flexibilite valve open valve closed
  89. 89. 89 REFLEX® extrator Process Flexibilite valve open valve closed
  90. 90. 90 Extrator Lurgi que opera por percolação e imersão
  91. 91. Definição1 : Menos de 1 metro de altura de material : • A menor altura possibilita um melhor escorrido do material e a maior velocidade = Menor tempo requerido para cada etapa de lavado e menor quantidade de farelo em processo. • Menor pressão hidráulica sobre o material em processo e menor dano às lâmina frágeis. Segundo Crown uma altura de material de 3 metros exerce una força equivalente a 2400 kg/m2 , sobre as lâmina depositadas na parte inferior do extrator ! • Maior uniformidade e menor pressão = maior uniformidade e melhor escorrido > menor % hexano ao DT • Leito Pouco Profundo = maior área superficial e mais lavado. • Menor quantidade de finos por m2 de superfície = melhor drenagem através do leito. 91 O que significa SHALLOW BED?
  92. 92. O que significa leito Pouco Profundo ? Definição 2 : Pouca profundidade e maior longitude relação > L/D maior que 20:1 • Menor ou quase nula possibilidade de mistura de miscelas nas diferentes etapas . • Menor possibilidade de canalização do material e exclui a necessidade de preparar um Slurre para alimentar a equipe. • Melhor controle do nível de material , menor variação na altura da capa. • O material pode ser lavado nas duas fases já que quando toma a curva muda de posição. • Apto para operar com laminado de Soja em virtude de sua baixa altura de capa, melhora a percolabilidade do leito. 92
  93. 93. 93 Desenho de Extratores de leito Pouco Profundo Desenho Crown Iron Work – USA
  94. 94. 94 As vantagens que destaca Crown O material é lavado por cima e embaixo e também muda de posição
  95. 95. 95 As vantagens que destaca Crown O material é descarregado com mais facilidade e homogeneidade Em virtude de sua espessura menor de massa
  96. 96. 96 Model II Crown Extractor
  97. 97. Extrator Crown Modelo III
  98. 98. 98 View of Chain Drive Sprockets in Crown Extractor
  99. 99. 99 Crown Extractor - 10000 ton/day Expanded Soybean
  100. 100. 100 Internal View of Shallow Bed Crown Extractor
  101. 101. 101 Crown salienta que ao operar com menor altura de capa a drenagem se leva a cabo em menos tempo Enquanto que o residual de Hexano no farelo é menor
  102. 102. 102 Elementos a considerar na alimentação e descarregamento do Extrator Transporte de material Extrator Sem fim Tampa
  103. 103. 103 Alimentador de roscas múltiples desenho Lurgi Eixo do misturador Extrator LURGI Vista desde a tolva de ingresso Sem finsalimentadores Tolva de ingresso do extrator Tolva receptora
  104. 104. 104 Alimentador Impregnador De Smet Extrator DE SMET Tolva do impregnador Tolva do Extrator Impregnadocom Miscela Sem finsAlimentadorese de Impregnação Controles de nível Válvula Rotativa
  105. 105. 105 Alimentador tipo Sem fim com Tampa Roscada É o alimentador mais comum e geralmente possui clapeta de fechamento, no extremo de descarregamento. É um alimentador muito simples e de baixo custo de manutenção, por mais que as vezes produz uma ruptura mecânica do material a extrair, que em alguns casos afeta a extração. Embora esteja bem dimensionado, não resulta um selo eficaz dos gases de hexano perante uma parada do extrator.
  106. 106. Alimentador através do uso de Válvula Rotativa 106 Este tipo de alimentador tem sido empregado de maneira tradicional na alimentação do extrator. Mantém os inconvenientes de distribuição que se associam à quantidade de bocas de distribuição. 0u seja, só uma válvula é equivalente a um só sem fim, por mais que esta equipe não deteriore o material ingressante, sua capacidade de selagem não é a ideal. Na atualidade sua utilização não é habitual e tem sido deslocada pela tampa roscada.
  107. 107. Descarregamento do Extrator - Conceitos e Estilos - 107 O descarregamento do extrator está conformado por uma tolva e alguns elementos auxiliares que cumprem distintas funções segundo o extrator em questão. São várias as opções para resolver neste ponto. Descarregamento direto sobre um transportador horizontal- vertical (Z), este estilo tem sido adotado por Crown em seu extrator de leito pouco profundo já que o descarregamento é constante e de menor volume. Descarregamento sobre um sem fim de velocidade constante. Descarregamento sobre um sem fim de passo variável velocidade controlada.
  108. 108. Descarregamento do Extrator ( Continuação ) 108 O sem fim de passo variável garante um deslocamento sem sobrecargas. Ele mesmo faz as vezes de selagem entre o extrator e o D.T. Para conseguir uma selagem quase permanente, se forneceu de um mecanismo capaz de variar a velocidade de sem fim, e que pode ser ajustado manualmente ou automaticamente. As equipes mais desenvolvidas, vinculam a carga da tolva coletora de farelo com o variador de velocidade do sem fim; por meio do sensado do nível da tolva.Neste caso a selagem entre o extrator e o D.T. é o máximo possível, sem a necessidade de contar com a instalação de una válvula rotativa na alimentação do D.T
  109. 109. Descarregamento do Extrator ( Continuação ) 109 Em geral diríamos, que existe um transporte mecânico que recolhe o farelo extraído e o movimenta até o desolventizador (D.T) Como elementos auxiliares, podemos mencionar os rascadores de farelo aderido ao tapiz do extrator. Segundo o tipo de extrator e tolva de descarregamento esses elementos variarão em seu desenho, podendo encontrar-se: Rotativos Estáticos
  110. 110. Limpeza do tapiz do Extrator 110 Esta equipe se emprega em alguns extratores para manter limpo o suporte do material a extrair. E alguns extratores como o De Smet, este lavador tem ido mutando seu aspecto ao longo do tempo, sendo o atual de tipo retrátil, móvel, com uma vazão e pressão maior se se o compara com os anteriores de tipo estáticos.
  111. 111. Depuração da Miscela através do uso de Hidro ou Multiciclones 111 Este elemento separa em forma dinâmica as partículas sólidas (finos) da miscela. Esta equipe é muito útil quando se emprega um suporte de leito de tipo fixo como no caso dos extratores Crown , De Smet tipo Reflex , Lurgi e o atual empregado por De Smet, e conhecido genericamente como Wedge-bar. Este tipo de suporte que possui uma separação (ou luz) maior àquele das telas metálicas de 30 mesh utilizadas no passado, este sistema wedge-bar permite uma melhor percolação dado que a mesma alcança em casos como no extrator tipo Reflex os 2 mm. Sua importância é superlativa quando se empregam expanders na preparação. O multiciclone é a combinação de vários ciclones. Neste caso se opera a una pressão maior e a separação de finos é mais eficiente.
  112. 112. Depuração daDepuração da miscelamiscela através do uso deatravés do uso de HidrocicloneHidrociclone 112
  113. 113. Sistemas Auxiliares: Controle de Nível da Tulha de Alimentação do Extrator 113 Este nível é necessário para garantir uma selagem com material na tolva de alimentação. Durante muito tempo o controle de nível mais comum foi o rotativo, que se encontra na franca desaparição por ser pouco confiável e não poder vincular-se com um sinal continuo que permita a variação de velocidade do extrator. Atualmente se encontra muito difundido o sensor que emprega uma fonte radioativa. Também estão sendo empregados com sucesso sistemas que operam sob os princípios de ultra-sonido ou radar. Este último é de aceitável precisão e está substituindo aquele de raios gama.
  114. 114. Vínculos que explicam o por quê dos problemas ou defeitos na Extração por Solvente 114 • MG de farelo <> umidade, Espessura de lâmina • Perdas de Solvente <> Tª e Pressão • Perdas de Solvente <> Vazão de ar • Perdas de Solvente <> Selagem
  115. 115. Correção de Problemas na Extração por Solvente 115 • Paradas imprevistas e colocar em marcha a instalação • Desmoronamento e inundação por excessos na retenção de solvente • Sobrepressão • Presença de Água no farelo • Excessiva retenção de solvente no Lex. • Elevado conteúdo de óleo residual no farelo
  116. 116. Correção de problemas Desenvolvimento e análises de casos 116 1. Paradas imprevistas e colocar em marcha Atuar com calma e verificar os elementos de segurança inerentes à operação da extração. Uma situação provável é aquela de cortes de energia elétrica, para estes casos se deve seguir o procedimento previsto pelo fabricante; que inclui cortes de subministro de vapor e manter a refrigeração dos condensadores. Outro caso é o gerado pela detenção dos transportes que retiram o farelo sem graxa. Por esta causa a destilaria deveria demandar um controle imediato, com redução de fluxo e de ser necessário interrupção. Em quanto ao extrator é importante verificar que não se produza uma perda de selo na tolva de alimentação, por compactação do material ou falhas no controle de nível.
  117. 117. Correção de problemas Desenvolvimento e análises de casos 117 2. Desmoronamento do material e/ou inundação. As vezes se produz este fenômeno por excesso na retenção de solvente sobre a massa laminada ou no expeller, e falta de percolação, fundamentalmente no sector de escorrido. Este problema é mais notório em alguns extratores, mas de todas formas está vinculado com a qualidade física do material a extrair e os finos que podem produzir um bloqueio da superfície do leito. Neste caso falaríamos de inundação. Se os finos tampam o suporte ou piso do extrator, sobre saturam o material e produzem uma canalização por sobrepressão hidráulica. Usualmente se geram circulações de solvente ou miscela, não desejadas sobre as paredes do extrator (válido para qualquer tipo de extrator) e no selo entre a tolva de alimentação e o piso ou suporte do extrator (De Smet LM).
  118. 118. Correção de problemas Desenvolvimento e análises de casos 118 3. Sobrepressões: Entrada abrupta de ar. Por ruptura de visores, perda de selo na tolva de alimentação, ou abertura de alguma válvula de segurança do tipo pressão - depressão. Perda de selo no descarregamento de farelo extraído. Neste caso o desolventizador pode provocar a sobrepressão do extrator. Falha no sistema de controle de depressão do extrator. Ingresso de material com temperatura mais elevada que a normal, principalmente quando se processa expeler de prensas. Falha no sistema de condensação de gases gerados por evaporação de miscela do extrator, quando o condensador esteja instalado. • Ingresso anormal de ar ou falhas no sistema de absorção de solvente no ar através do circuito de recuperação com óleo mineral (MOS).
  119. 119. Correção de problemas Desenvolvimento e análises de casos 119 Esta situação provoca uma extração ruim da matéria graxa, além de um escorrido deficiente do solvente impregnado no material, fugas de solvente à tolva de descarregamento, obstrução no descarregamento do extrator e a sua vez no transporte do Lex ao DT, além de uma desolventização imperfeita do farelo no DT. Qualquer obstrução pode forçar a uma abertura do extrator, fato de muito risco, e que desgraçadamente em alguns casos tem provocado incêndios e explosões. 4. Presença de água no farelo em processo de Extração
  120. 120. Correção de problemas Desenvolvimento e análises de casos 120 Isto é conhecido como elevada retenção de solvente. Costuma provocar sobrepressão no desolventizador, podendo a sua vez afetar o extrator. Usualmente reduz a temperatura de desolventizado, ou desloca a curva de desolventizado, deixando um remanescente de hexano no farelo que sai do DT superior à normal. Neste caso, as possibilidades de auto-combustão do farelo no sector de armazenagem se potenciam. 5 . Excessiva retenção de solvente no farelo.
  121. 121. Manejo de Riscos 121 • Dessolventização • Abertura do extrator • Sobrepressão • Inundação e derrame • Ruptura de selos • Falhas diversas
  122. 122. Os Riscos na Extração e como dirigi-los 122 O principal risco está associado com o tipo de solvente empregado. As operações normais ou previstas pelo desenhista e fabricante da equipe de extração diminuem o risco a valores muito baixos. Mas perante inconvenientes mecânicos, paradas, etc., se devem especificar os procedimentos a empregar para que o risco de acidentes siga estando sob controle. Obviamente um imprevisto pode obrigar a manobras nada usuais e demanda um treinamento especial e a direção ou supervisão de pessoal altamente qualificado
  123. 123. Dessolventização do extrator 123 A tarefa de dessolventização é programada e está, o deveria estar, sob uma norma de seguridade. Esta tarefa é sugerida pelo fabricante de acordo a una ampla experiência e não deve ser modificada sem seu consentimento. Em todo caso, se os passos para acrescentar ou modificar são para ampliar a segurança do processo, devem sempre ser combinadas entre o departamento de processo ou operações e ou de seguridade de planta. Os riscos na Extração e como dirigi-los
  124. 124. Abertura do extrator com carga e ingresso sem desolventizado prévio 124 Em determinadas circunstancias, geralmente alheias à operação normal, é necessário realizar a abertura do extrator. Neste caso se deve prever a situação que incluirá a participação do pessoal de seguridade, do supervisor de produção, além do gerente responsável das ou gerente de planta. Uma experiência interessante é o que se conhece como controle cruzado. Isto supõe que a pessoa que deve controlar que o procedimento seja realizado segundo o combinado, não autorize o ingresso. A autorização estará a cargo de outra pessoa idônea.
  125. 125. Abertura do extrator com carga e ingresso sem desolventizado prévio 125 Não se deve pôr em marcha o extrator estando este aberto. Não se deve ingressar ao extrator com prolongações elétricas ou portáteis "anti-explosivas". Existem exemplos que não o recomendam. Não se deve ingressar ao extrator com carregamento, sempre que exista uma possibilidade de vaziado do mesmo, por mais dificultosa que esta resulte e, sempre que o procedimento de vaziado não incremente o risco. O extrator deveria contar com um sistema de inércia que permita a injeção de vapor direto ou CO2 para sufocar algum provável incêndio.
  126. 126. Inundação e derrame do extrator até o descarregamento 126 Neste caso, também é conveniente deter a marcha e depois avaliar a solução. Ao deter o extrator, é conveniente deter as bombas de lavado. Possivelmente tenha que corrigir o problema começando pela preparação do mesmo e reduzindo o caudal de material e de lavado , até superar o transe.
  127. 127. Ruptura de um selo mecânico das bombas de lavado 127 Se deve deter a bomba em forma imediata e proceder à substituição do selo. Não é aconselhável, por nenhum motivo, operar com bombas com selos defeituosos. Podem dar lugar a um sobre esquentamento e em conseqüência disso gerar um incêndio.
  128. 128. Bloqueio do sistema principal de transporte do extrator 128 Este inconveniente não desejado está latente em forma potencial. Em condiciones normais não existe possibilidade de que aconteça, mas desgracadamente, até os extratores melhor concebidos, tem sofrido este tipo de inconveniente. Fora de discutir as causas, é importante ter em claro que fazer no caso de ser necessário.
  129. 129. Bloqueio do sistema principal de transporte do extrator 129 Alguns extratores são mais fáceis de esvaziar que outros De todas maneiras se deve ter em conta o seguinte: • É a tarefa de mais risco • Se deve armar uma equipe de trabalho em forma coordenada entre as áreas operativas, de manutenção e seguridade. • A solução demanda muito tempo. • É conveniente intercambiar opiniões com outras plantas, se é possível, que estejam operando o mesmo extrator. • Devem ter-se em conta os pontos citados anteriormente em relação com a abertura do extrator e do ingresso ao mesmo.
  130. 130. Incidência da qualidade física do material no extrator 130 Definimos “Efeito Parede", ao fato inevitável de que todo solvente que alcança a parede lateral do extrator se desliza pela mesma não extraindo o material que se encontra por baixo. Logicamente quanto mais largo e menos alto é o extrator, a incidência deste efeito será menor (Crown) Os espalhadores devem distribuir o solvente em forma equitativa sobre a área prevista de lavado. Uma distribuição ruim e/ou um material a extrair mal preparado produzem canalizações. Nestes casos não se obtém um farelo homogêneo, e se detetarão porções com baixa matéria graxa residual (0,5 % por exemplo) enquanto outras excederão qualquer expectativa (até 4 %).
  131. 131. Incidência da qualidade física do material no extrator 131 Aparentemente um extrator de leito profundo permite uma maior distribuição de solvente nas capas inferiores (De Smet, Krupp , French). No caso de leitos poucos profundos isto deve ser suprido por una maior quantidade de espalhadores (Crown). Os extratores de leito profundo salientam as vantagens do emprego do expander, enquanto que nos de leito pouco profundo, praticamente não se recomenda o uso dos mesmos. Por sua característica de alta permeabilidade, nestes últimos o uso do expander não é necessário.
  132. 132. Manutenção do extrator 132 Entre os pontos importantes a controlar se encontram os seguintes : • Redutor de mando do extrator e do transporte que recolhe e traslada o farelo extraído. • Selos mecânicos dos eixos principais e do transporte que recolhe e traslada o farelo . • Transportes de farelo desgordurado. • Rolamentos de eixos • Verificação de visores e limpa visores. • Distribuidores de material a extrair. • Sensores de nível.
  133. 133. Manutenção do extrator 133 • Rascadores e cobre juntas laterais (quando existam) • Selos e mecanismo do lava tapiz • Bicos de lava visores e boquilhas de vapor direto (sistema de seguridade por inércia) •Espalhadores e suportes de rascadores de farelo (quando existam) • Estancamento das tulhas de lavado • Selos mecânicos das bombas de lavado • Válvulas de pressão - depressão (sistema de seguridade) • Sistema de controle de pressão (PIC) • Verificação de alienações de eixos de mando e tensor.
  134. 134. Manutenção do extrator 134 • Sistemas de alimentação do extrator, principalmente se deverá controlar o desgaste da válvula eclusa, rolamentos e selos dos sem fins e suas comportas de fechamento • Sistema elétrico de iluminação (selos de conexões flexíveis, etc.) • Se bem parece obvio, é imprescindível a confecção de una planilha onde se recolherão os detalhes a corrigir nas paradas de manutenção programadas. • Durante a parada e antes de pôr em marcha novamente a instalação, se deve controlar se se tem levado a cabo a totalidade de tarefas programadas com antecipação. Não é novidade que os principais acidentes ocorram pelas falhas elementares. Obstruções com trapos, falta de juntas, braçadeiras cegas no removidas, tampas e tampões sem colocar.
  135. 135. Resumo Final Conclusões 135 A operação do extrator por solvente se converte em uma tarefa cotidiana. A diferença com uma tarefa rotineira reside nas possíveis alternativas que nos presenta o material a extrair. Esta operação demanda um treinamento continuo, que com o tempo e a experiência, nos permite resolver os problemas e as perturbações do sistema com maior solvência técnica. De todas maneiras, não é bom um excesso de confiança, nem permanecer em um estado de tensão. O normal seria alcançar os conhecimentos necessários que nos permitam operá-lo sem temor, mas ao mesmo tempo sem subestimar o risco
  136. 136. Onde obter mais informação 136 AOCS - Proceedings Bernardini -Tecnologia de Ac. e Grasas Bailee - Industrial Oil & Fat Products
  137. 137. Onde obter mais informação 137 A&G - Revista - Livro 10 anos
  138. 138. MuchasMuchas Gracias !Gracias ! MuitoMuito Obrigado !

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