Manual extracao v2007

Introdução

Extrator

DT

Secador

Destilaria

Recuperação de Gases

Procedimentos de Emergência

Análises de Acompanhamento

Menu Principal

ESTRUTURA TÍPICA DE UMA LÂMINA

OLHANDO MAIS DE PERTO

Aproximadamente 18 células de altura

Uma lâmina típca de soja contêm aproximadamente 300 células de diâmetro por 18 células de altura

ANALISANDO UMA CÉLULA

PAREDE CELULAR

CORPOS DE PROTEÍNA

CORPOS DE ÓLEO

CARBOHIDRATOS, OUTROS ETC.

O óleo esta presente na célula do grão de soja em pequenos grânulos que ficam ao redor dos corpos de

proteína e internamente a parede celular

PAREDE CELULAR

CORPOS DE PROTEÍNA

CORPOS DE ÓLEO

LÂMINA DE SOJA SOLVENTE

O processo de extração começa quando a lâmina de soja é envolta por solvente.

A Extração de óleo na célula da soja começa com o solvente atravessando a parede celular que fica externamente a

célula.

Depois que o solvente se difunde para dentro da célula através da parede

celular, ele rapidamente se solubiliza com os corpos de óleo para formar miscela

dentro da célula.

A pressão dentro da célula aumenta, e uma porção de miscela difunde para fora

da célula.

A miscela que sai das células se

difunde para as células vizinhas

O processo de difusão para dentro

da célula, solubilização,

pressurização, e difusão para fora da célula continua até o

meio da lâmina...

... E em contrapartida o óleo se difunde

para fora da lâmina.

A miscela que sai da lâmina acrescenta

óleo no solvente que está ao redor.

O processo continua com a miscela mais

“magra” entrando na lâmina e a miscela

mais “gorda” saindo da lâmina.

Lâmina extraídaBanho de miscela

O processo de extração termina quando a concentração do óleo dentro

das células da lâmina entram em equilíbrio com a concentração do

banho.

Extrator

Conceitos Básicos

Princípios de Funcionamento

Condições ideais de Trabalho

Procedimentos de Segurança

Custos Envolvidos

Extrator

É o aparelho onde se faz a extração do óleo. O que sobra é uma massa que contém entre 0,2 a 1% de

óleo e cerca de 30% de Solvente com 0,1% de óleo. Ao se liberar do Solvente,essa massa recebe o nome

de farelo.

Conceitos Básicos

Solvente

É constituído de uma mistura de componentes. Evapora-se no mínimo à 66oC. Ponto final de

evaporação em 75oC no máximo. Quanto maior a variação de temperatura durante a sua evaporação

maior a quantidade de outros componentes diferentes do Hexano. Maior desvantagem a

inflamabilidade. Mistura torna-se inflamável com 1,7% de Hexano e 98,3% de ar. Não se mistura

com a água. É três vêzes mais pesado que o ar e por isto se acumula nos pontos mais baixos como

canais, poços, etc.

1. Tempo de contato

2. Espessura da lâmina

3. Temperatura

4. Vazão de miscela

5. Retenção de solvente

6. Número de banhos

SEIS PARÂMETROS DA EXTRAÇÃO DE SOLVENTE

O processo de extração acontece por todos os lados de cada partícula do material extraído.

Tempo de contato é o tempo em que o material fica submerso na miscela, diferente de tempo de residência.

É muito importante manter submerso o material no banho de solvente a cada estágio para maximizar o

tempo de contato.

TEMPO DE CONTATO

70% DE “ÁREA SECA”

30% DE “ÁREA

SUBMERSA”

PERCOLAÇÃO

IMERSÃO CONTATO ÓTIMO

CONTATO POBRE

VAPORES EXPELIDOS

FLOODING

OPERAÇÃO IDEAL, COM TEMPO DE CONTATO

100%

Com 0,38mm de espessura e 60ºC, são necessários 5 minutos de contato em cada estágio

para alcançar o equilíbrio.

Se o tempo de contato é insuficiente e qualquer dos estágios de extração, então o estágio não vai alcançar o equilíbrio. O residual de óleo no farelo

vai aumentar.

MassaNome geralmente dado ao produto que adentra ao

extrator após a saída das Expanders ou dos Laminadores.

Lâminas mais finas diminuem o tempo necessário para a miscela nas células alcançar o equilíbrio

com a miscela do banho.

Lâminas 25% mais finas adicionam 2kwh por tonelada, aumentando significativamente o custo

operacional.

ESPESSURA DA LÂMINA

Lâminas 25% mais finas diminuem o fluxo de miscela (velocidade de percolação) através do

banho em 50%, “atrasando os banhos”

Em resumo, lâminas com 0,38mm de espessura são as ideias, para alcançar o equilíbrio dos

banhos em 5 min. E minimizar os custos operacionais.

Quanto maior a temperatura de operação do extrator, mais rápido a miscela dentro das células

entram em equilíbrio com a miscela do banho.

O hexano evapora na faixa de 63 a 69ºC, e se o extrator trabalhar muito perto da temperatura de ebolição, excessiva evaporção e consequente

pressurização vai acontecer, aumentando significativamente a perda de solvente.

Para extração eficiente, o extrator deve operar o mais quente possível, mas não muito superior a

60ºC, como margem de segurança.

TEMPERATURA

FLUXO DE MISCELA

MiscelaMistura composta de óleo vegetal e solvente Hexano

em qualquer proporção.

ConcentraçãoProporção de um produto contido em outro em percentual. Normalmente a relação é em peso mas pode vir expressa em volume. Por exemplo: miscela à 30% de óleo em peso, significa que a miscela é formada de 30% de óleo e 70%

de solvente, ou seja 1000 Kg de miscela possuem 300 Kgs de óleo e 700 Kgs de solvente.

Massa expandida de boa qualidade (37m3/h)/m2 ou 0,6m/min

Lâmina de 0,38mm de boa qualidade(25m3/h)/m2 ou 0,4m/min

Lâmina de 0,30mm de boa qualidade(17m3/h)m2 ou 0,3m/min

Percolação

Quantidade de miscela ou solvente em volume que transpassa uma certa área por hora. Por exemplo a

percolabilidade típica da massa expandida é de 60 m3/m2 por hora. Quanto mais elevado o valor melhor é a

percolação. A preparação da massa tem grande impacto na taxa de fluxo de miscela:

A miscela precisa circular pelo menos um ciclo completo em cada banho para atingir o equilíbrio.

A posição das tremonhas e na coleta da miscela não deve permitir que a miscela mais grossa contamine a miscela

mais fina de outro estágio que acarretaria arraste de óleo e aumento de residual do mesmo no farelo.

No lugar da célula que antes havia óleo (20%) foi preenchido com solvente. Um pouco de solvente é

carregado junto com a massa para o DT, fazendo com que o Solvente arrastado para o DT fique em torno de 25 a

35%.

RETENÇÃO

O tempo correto de retenção no extrator é o de menor custo e que minimiza suficientemente a quantidade de

solvente.

Aumentando a porcentagem de massa expandida, a porcentagem de paredes celulares rompidas, a retenção vai diminuir para uma faixa de 24 a 30%. Mas a expander

possui alguns custos.

A retenção é calculada em peso. Se a retenção é de 26% significa que de todo o farelo em peso que

foi coletado na amostra 26% é solvente. Se a planta processa 2.000 ton/dia obtém-se em torno de 1600

ton de farelo/dia. Se a retenção é de 26% então 26/100*1600 = 416 ton de solvente no dia passam

do extrator para o DT.

Para um extrator trabalhar com óleo no FAT de 0,5%, com 30% de retenção, o último banho deve ter no máximo 1% de óleo na

miscela.

Se um extrator possuir somente um banho, então miscela na saída deve ter somente 1% de óleo para termos 0,5% de FAT. A quantidade de solvente necessária para

conseguirmos isto é enorme sendo inviabilizado pelo alto custo da destilaria.

NÚMERO DE BANHOS

Na teoria, um extrator em contracorrente alcança o equilíbrio em 4 estágios, ele pode alcançar a

concentração de miscela no último banho de 1%, no primeiro banho de 25% e 0,5% de óleo no FAT.

Nas situações reais, é muito difícil alcançar o equilíbrio em 4 estágios, por isso são projetados

mais estágios ao custo de gastar mais energia com bombas e manutenção.


Como funciona um extrator?

O solvente entra em contato com a massa laminada ou expandida, que vem da preparação, logo nos primeiros

estágios do extrator. Como o Hexano tem mais afinidade pelo óleo do que a própria massa, faz com que este abandone a camada de soja laminada ou expandida, seguindo para uma tremonha como miscela. O farelo extraído é retirado no final do equipamento para ser

dessolventizado.

TREMONHA P3/4

P1

P3/5

P3/4

P3/3

P3/2P3/1

TREMONHA P3/5

TREMONHA P3/3

TREMONHA P3/2

TREMONHA P3/1

TREMONHA P3/15

ENTRADA DE MASSA

SAÍDA DE MASSA

P3/5

P3/4

P3/3

P3/2P3/1

P1 ~0,5%

~0,8%

~1,5%

~4,6%~15,0%

P3/15~26,0%

Concentração típica das tremonhas

Desenho esquemático das

tremonhas

Exemplos de Extrator

Crown

French Oil

De Smet

Condições Ideais deTrabalho

Quais os pontos de controle no extrator?

Concentração da miscela

Temperatura da miscela

Temperatura do solvente

Retenção de solvente


A concentração de miscela, na saída do extrator é uma boa referência para indicar o rendimento do equipamento. A sua concentração depende da vazão de solvente para o

extrator. Miscela muito concentrada aumentará o óleo residual no farelo e menor será o aproveitamento da

energia dos gases do DT no primeiro evaporador. Concentrações muito baixas implicam em aumento do

consumo de vapor após o primeiro estágio de destilação. A concentração ideal é aquela que permite o aproveitamento integral dos gases do DT..

Temperatura da Miscela

O ideal é que a temperatura da miscela esteja à mesma temperatura da massa do Extrator (~56oC)

Temperatura do Solvente

A temperatura do solvente puro deve ser tão alta quanto possível respeitando-se a temperatura mínima de

evaporação do solvente que é de 63oC. Normalmente se obtém bons resultados quando se trabalha em torno de

59oC

Retenção de Solvente

Valores elevados indicam a existência de problemas na percolação durante a lavagem, seja por excesso de finos,

impurezas, cascas, lâminas muito finas, massa muito quente, etc.

Valores baixos indicam boa percolação não necessariamente boa lavagem. Lâminas grossas

produzem boa percolabilidade, baixa retenção mas elevado teor de óleo residual.


Que atitudes tomar para reduzir o risco no meu dia-à-dia?

O extrator é considerado uma área confinada de alto risco. Manutenções em qualquer parte externa somente com ferramentas de segurança, autorizadas pelo gerente

da planta e acompanhadas pelo técnico de segurança. Manutenção interna apenas se o equipamento for

dessolventizado.

A depressão interna do extrator é um dos pontos mais importantes para garantir a segurança da instalação. 80% dos acidentes em extrações são devido a ocorrência de

pressão na instalação. Deve-se trabalhar em torno de zero mmca.

Inspecione sempre a temperatura da massa, da miscela e do solvente. Aumentos de temperatura conduzem a

pressurização do extrator com o risco de carrear gases para as áreas não classificadas.

Nunca abra nenhuma parte do extrator como visores, flanges, etc sem comunicar ao Engenheiro da área. Nunca abandone a área sem comunicar ao colega de trabalho ao

encarregado ou Engenheiro responsável.

Nos extratores tipo rotocel também é necessário inspecionar rigorosamente as roldanas, pinos,

contrapinos, condição das malhas de filtragem de miscela, e rolamentos superior e inferior do eixo vertical.

Ao substituir qualquer material do extrator procure certificar-se da especificação do mesmo. Sómente o faça

com a aprovação do engenheiro da área. Antes de fechar completamente o extrator para colocá-lo em operação

exija a inspeção pelo Engenheiro da área.

Custos Envolvidos

Teor de óleo residual no farelo branco

O óleo quando permanece no farelo é vendido pelo preço deste, com menor valor de mercado.

PLANILHA DE CUSTOS DO FAT

RETENÇÃO

A dessolventização de um volume maior de solvente no DT requer maior quantidade de vapor.

Para cada 5% de aumento na retenção existe um aumento de vapor direto no DT de 10 Kg/ton de soja e um aumento

de 0,5% na umidade do farelo.

10kg = 0,20 R$

DessolventizadorTostador

Conceitos Básicos




Custos envolvidos

Dessolventizador Tostador

É o aparelho onde se faz a dessolventização e a tostagem do farelo através de tratamento térmico. O que sobra é um produto que contém entre 14 à 19% de umidade e cerca de 1,3% de óleo. Neste ponto a quantidade de solvente residual no farelo é da ordem de 500 ppm

Conceitos Básicos

Urease

No farelo existem enzimas como a Tripsina que impedem a digestão do animal que se alimentou do farelo. Estas

enzimas são inibidas com a tostagem do farelo. A Urease é uma enzima semelhante à Tripsina que pode ser detectada em análise comum de laboratório e que permite indicar se a

tostagem do farelo foi suficiente ou não.

Vapor DiretoVapor que é adicionado ao DT através de furos existentes em um dos pisos duplos do equipamento. Geralmente é

de baixa pressão e entra em contato direto com o produto promovendo a dessolventização e auxiliando na

tostagem.

Vapor de AquecimentoVapor que tem a finalidade de aquecer os pisos duplos do

equipamento. Auxilia no aquecimento do farelo, dessolventização e tostagem. Retorna para o sistema de

alimentação de água para as Caldeiras na forma de condensado.

Tempo de Retenção

Tempo que o farelo permanece dentro do equipamento e que é supostamente considerado

como suficiente para a dessolventização e a tostagem do mesmo.

Princípios deFuncionamento

Como funciona um DT? Constitui-se de um cilindro com fundos duplos aquecidos

à vapor. Os fundos contém orifícios, que permitem a passagem de gases de um compartimento ao outro em direção ao topo e aberturas para a passagem do farelo

em direção à base. Um eixo vertical com braços (facões), promove a descompactação do farelo. Nos primeiros compartimentos o farelo perde o solvente devido ao

contato com os gases que sobem pela aplicação do vapor direto. A medida que o farelo desce e passa pelos demais estágios vai sendo aquecido dessolventizado e tostado.

Esquema funcional

Saída de gases

Entrada de farelo

Piso de injeção de vapor direto

Bicas de descarga

Facões

Descarga de farelo

Válvula Rotativa

Indicadores de nível

PREDESSOLVENTIZAÇÃO

DESSOLVENTIZAÇÃO

TOSTAGEM E STRIPPING

DT


Remove 15-25% do solvente.

Vapor indireto

57 - 68ºC de média de temperatura

12% de umidade normalmente


Deve-se maximizar o contato com o prato

para aumentar a transferência de calor.

Tempo de residência não é importante. Nível

em torno de 150mm

5-10minutos de tempo total de residência.

Controle de nível simples

DESSOLVENTIZAÇÃO

75-85% do solvente é removido.

Aquecimento por calor latente de vapor

direto.

Aquecimento por vapor indireto

68-100ºC de média de temperatura.

Umidade média de 12 a 19%

DESSOLVENTIZAÇÃO

Necessita de pelo menos 1 metro de altura de massa e controle de nível

avançado.

Tempo de residência de 5 a 10 minutos.

Condensação é crítica.

Distribuição incorreta do vapor causa condensação do

mesmo, se misturando com a massa a 68ºC.

“Bolhas” de água encapsulam o solvente.

DESSOLVENTIZAÇÃO

Uma boa distribuição de vapor ao longo de

todo o prato é necessária para uma

boa performance.

DESSOLVENTIZAÇÃO

TOSTAGEM E STRIPPING

Aquecimento pelo calor específico do vapor

direto

Aquecimento por vapor indireto.

100-108 de média de temperatura

18-20% de média de umidade

15-30min de tempo de residência

Exemplo de DT

DTSR De SmetDT Crown


Quais os pontos de controle no DT?

Temperatura dos Gases

Adição de vapor direto

Controle dos níveis

Solvente residual

Umidade do Farelo

Temperatura dos Gases

A temperatura dos gases é uma variável de indicação da eficiência do DT. Em geral, DT’s bem projetados operam na

faixa de 72oC e com residual de solvente de 500 ppm ou menor.

Adição de Vapor Direto

É efetuado através de uma válvula eletro-pneumática que introduz mais ou menos vapor conforme a temperatura dos gases. Caso a temperatura dos gases caia é injetado mais

vapor e caso ela aumente esta quantidade é reduzida. A medição da temperatura é efetuada por um pt-100 e

transmitida para um controlador que atua na válvula instalada na linha de vapor.

Em algumas plantas este controle ainda é manual e depende do operador manusear a válvula.

Controle dos níveis

Afeta a performance do equipamento. Cada estágio deve descarregar à si próprio com variação de +/-10%.

Oscilações maiores devem-se à obstrução, variações no Extrator, carga desuniforme, etc.

O controle pode ser efetuado por bicas fixas, comportas pneumáticas, ou eclusas.

As eclusas garantem maior vedação de gases e vapor de um piso para o outro. As bicas fixas são simples e

dispensam manutenção, mas não permitem a alteração do nível do piso. As comportas são de baixo custo, permitem a alteração do nível, mas sua vedação não é tão boa quanto

as eclusas.

Solvente Residual

O solvente residual é influenciado pela qualidade do produto que ingressa no DT e a forma de operar o equipamento. A quantidade de finos, a umidade, o

teor de óleo residual, a temperatura, e a retenção de solvente, são exemplos devido à qualidade do

produto. A temperatura adequada dos gases e o controle do nível nos pisos são exemplos de

influência devido à operação do equipamento. Cerca de 50% do consumo total de uma planta é atribuído

à perda no farelo que sai do DT.

Umidade do Farelo

O teor de umidade varia conforme a qualidade do material entrante. A umidade das lâminas, a temperatura e a

retenção são alguns exemplos

Influência da umidade das lâminas na umidade do farelo após o DT

16,45

20,10

18,90

17,70

Umid. Farelo %

9

12

11

10

Umid. Lâminas %

Procedimentos deSegurança


O DT é considerado uma área confinada de alto risco. Manutenções em qualquer parte externa somente com ferramentas de segurança, autorizadas pelo gerente

da planta e acompanhadas pelo técnico de segurança. Manutenção interna apenas se o equipamento for

dessolventizado.

A depressão interna do DT é um ponto importante para garantir a segurança da instalação. Uma ligeira

depressão no primeiro compartimento é desejável para evitar o arraste de solvente com o vapor na saída do

farelo. Pressões elevadas no DT indicam obstrução dos estais, chaminés, ou grelhas e aumentam a

probabilidade de se perder solvente junto com o farelo. Depressões elevadas provocam o arraste de finos para

o lavador de gases e para a seção de gases dos primeiros evaporadores.

Verifique sempre o nível em que estão operando os estágios do DT através dos indicadores mecânicos que

existem na parte externa de cada estágio. DT sobrecarregado, se parar, pode apresentar dificuldades

na partida o que requer a abertura do equipamento implicando em colocar a planta sob condição de

emergência.

É de suma importância que o DT seja dotado de relé de sobrecarga o qual pode parar a alimentação ou acionar

um alarme quando atingir o limite de segurança.

Inspecione sempre a temperatura dos gases. Variações dentro da faixa de 2 à 3 oC são normais. Baixa

temperatura dos gases indicam que o farelo está sendo mal dessolventizado aumentando a perda de solvente e

o risco de se colocar produto com características de inflamabilidade fora da área classificada. Aumentos de

temperatura conduzem à pressurização do equipamento colocando a planta em risco, além do excessivo

consumo de vapor.

Nas manutenções inspecione a câmara de vapor direto quanto a presença de finos de farelo e verifique se os

furos de passagem de vapor se encontram desobstruídos.

Lembre-se nunca entre no equipamento sem ter a certeza que os fusíveis elétricos foram removidos

ou que a chave de acionamento do equipamento se encontra bloqueada. Antes de fechar completamente o

DT para colocá-lo em operação exija a inspeção pelo Engenheiro da área.

Faça com frequência o flash-test do farelo. Este procedimento lhe permitirá detectar se existem

problemas na operação do DT ou não.

Custos Envolvidos

Consumo de Vapor

Quanto maior a temperatura necessária para a dessolventização maior será o consumo de vapor no DT.

Se um DT operando à 70 oC passa a operar com 75 oC, o consumo de vapor aumenta cerca de 13 Kg/ton de soja.

Lembrando que 10kg de vapor = 0,20R$

Perda de Solvente no Farelo

A perda de solvente pelo DT é o segundo fator gerador de custos por este equipamento.

Custo do solvente = 1,60 R$/litro

PLANILHA DE PERDA DE SOLVENTE

Secador de Farelo

Princípios de Funcionamentos



Como funciona o Secador?Existem dois modelos básicos:

O primeiro utiliza a passagem de ar quente (140oC) por uma fina camada do farelo que flui por bandejas rotativas

em forma de cascata. Um avanço deste modelo é a passagem de ar por estágios furados semelhantes ao DT.

Apenas substitui-se o vapor pelo ar quente.O segundo modelo, mais tradicional, utiliza o aquecimento

indireto com vapor e a aspiração de ar para reduzir a umidade do farelo.

Em geral, o farelo tem sua umidade reduzida de 19% para 13%.


Esquema funcional

Exemplos de Secadores

Crown

De Smet

Masiero


Quais os pontos de controle do Secador?

Temperatura do arUmidade do farelo

Temperatura do ar

A temperatura do ar de secagem deve estar em torno de 140oC. Temperaturas mais elevadas podem queimar o farelo. Temperaturas mais baixas podem indicar deficiência do aquecedor.

Umidade do farelo

Variável crítica na qualidade do produto comercializado. Valores elevados podem indicar deficiência de área, baixa

vazão de ar, baixa vazão de vapor, obstrução, tubos de vapor furados, desregulagem do controle de nível, etc.

Para armazenagem de farelo reduz-se a umidade para 12 a 13%. Umidade mais elevada aumenta o risco de aquecimento

e autocombustão do produto.



Todos os equipamentos de contato direto (ar x farelo) possuem pontos de acúmulo de finos que quando

expostos durante longo tempo à temperatura de secagem podem se inflamar. No caso dos DTSR’s isto é um ponto

crítico de controle.Sempre que possível deve-se manter limpos estes pontos

de acúmulo de farelo.

Destilaria

Conceitos Básicos




Custos Envolvidos

Destilaria

Bateria de aparelhos onde se efetua a remoção do solvente da miscela até a obtenção do óleo

bruto, utilizando-se de vácuo, temperatura e vapor direto. Basicamente se constituem de 3

aparelhos: primeiro evaporador (economizador), segundo evaporador, e stripper (coluna final).

Conceitos Básicos

VácuoProcesso de extração do ar de um recipiente fechado. Em geral é medido em mmHG e é

proporcionado por ejetores à vapor.

Ejetores à vaporDispositivos que utilizam a força motriz do vapor

para gerar vácuo.

EconomizadorNome geralmente dado ao primeiro equipamento da Destilaria em função de utilizar os gases do DT para

evaporar a miscela ao invés de vapor.

EvaporadorEquipamento formado por um feixe de tubos por onde passa o fluido à ser aquecido (a miscela neste caso) envolto em um casco onde é adicionado o fluido que

transmite o calor e uma redoma no topo de maior diâmetro que o corpo para a expansão dos gases.

Stripper (coluna final de óleo)

Equipamento final da Destilaria, de construção variável, sem dispositivos internos ou contendo

câmaras, pratos e outros meios de distribuição, onde procura-se proporcionar a maior área possível ao

óleo e submetê-lo a passagem de vapor gerado no fundo do equipamento. Neste permanece um certo nível de óleo sendo agitado por injeção de vapor

direto.


Como funciona a Destilaria?

A miscela no economizador é aquecida e evaporada pelos gases do DT até a concentração de 80 à 90% em óleo. Após, segue para o segundo evaporador e é evaporada

com vapor indireto até 97 à 98%. Ambos os equipamentos operam sob as mesmas condições de vácuo. Na terceira

etapa a miscela é injetada em contracorrente com o vapor produzido pela agitação do óleo no fundo do equipamento

por vapor direto e submetida à alto vácuo até a concentração de 99,9%.

PRIMEIRA ETAPA DE DESSOLVENTIZAÇÃO (EVAPORAÇÃO)

Aproximadamente 94% do solvente é evaporado neste processo utilizando os gases

do DT

A miscela entra com composição de 20-30% de óleo e 70-80% de solvente

A miscela sai com composição de 80-90% de óleo e 10-20% de solvente


SOLVENTE

ÓLEO

SOLVENTE

ÓLEO

MISCELA NA ENTRADA DO

EQUIPAMENTO

MISCELA NA SAÍDA DO

EQUIPAMENTO

Os tubos do evaporador por onde passa a miscela estão sujeitos a um

vácuo de 420mmhg aproximadamente. Este vácuo faz com que a faixa de temperatura de evaporação do solvente caia de 63-

68ºC para 43-49ºC

A miscela entra a 54-60ºC e o solvente começa a evaporar

imediatamente. Essa evaporação faz com que a temperatura da miscela

caia para 43-49 graus logo depois que entra no equipamento.


O lado de fora dos tubos está sujeito a pressão atmosférica. O

gases do DT entram a 70-73ºC com 92% de hexano e 8% de vapor de

água.

Os gases esfriam rapidamente, condensando primeiramente o

vapor, e depois os gases atingem uma condição azeotrópica a 62ºC

com 94% de hexano e 6% de vapor, então a condensação acontece com

a mistura.


A miscela entra pelos tubos pelo fundo do evaporador.

Como o solvente vaporiza, ele forma bolhas que acumulam e

sobem rapidamente pelo centro do tubo.

A alta velocidade do solvente arrasta para cima a miscela

pelas paredes dos tubos formando filme fino.


A miscela concentrada e os vapores saem pelo topo dos tubos

junto para um estágio de separação.

A mistura líquido/vapor bate em um prato para quebrar as bolhas

(espuma) e depois é centrifugada.

A miscela concentrada sai pela parte debaixo do estágio e o vapor de solvente sai pela parte de cima.

PRIMEIRA ETAPA DE DESSOLVENTIZAÇÃO

(EVAPORAÇÃO)

RECUPERAÇÃO DE CALOR

A miscela concentrada deixa o primeiro estágio do evaporação a aproximadamente 52ºC.

O óleo vindo da coluna final a aproximadamente 105ºC é usado para aquecer a miscela concentrada para

aproximadamente 77ºC no trocador.

Esta recuperação de calor reduz o consumo de vapor nos próximos estágios de evaporação.

SEGUNDO ESTÁGIO DE EVAPORAÇÃO

Aproximadamente 5% do solvente é evaporado nesta etapa do processo utilizando

vapor indireto.

A miscela entra com composição de 80-90% de óleo

e 10-20% de solvente

A miscela sai com composição de 97-98% de óleo e 2-3% de

solvente

SOLVENTE

ÓLEO

SOLVENTE

ÓLEO


EQUIPAMENTO


EQUIPAMENTO


O segundo estágio de evaporação é similar ao primeiro estágio (60) com a diferença que agora a miscela é aquecida por vapor ao invés dos

gases do DT.

Os evaporadores do segundo estágio mais modernos são projetados com 3 passes,

aquecendo a miscela a 95ºC nos dois primeiros passes e evaporando

no terceiro passe para minimizar deposição nos tubos.


A miscela concentrada e os vapores saem pelo topo dos tubos junto para um estágio

de separação.

A mistura líquido/vapor bate em um prato para quebrar as bolhas (espuma) e depois é

centrifugada.

A miscela concentrada sai pela parte debaixo do estágio e o vapor de solvente sai pela

parte de cima.

COLUNA DE STRIPPING

COLUNA DE STRIPPING

Aproximadamente 1% do solvente é evaporado nesta etapa do processo utilizando

vapor direto.

A miscela entra com composição de 97-98% de óleo

e 2-3% de solvente

A miscela sai com composição de 99,98% de óleo e 0,02% de

solvente

SOLVENTE

ÓLEO

SOLVENTE

ÓLEO


EQUIPAMENTO


EQUIPAMENTO

COLUNA DE STRIPPING

O óleo desce em forma de cascata, formando um filme fino de óleo através das grelhas,

enquanto que o vapor sobe retirando o solvente pelo contato direto (stripping)

O óleo normalmente está a uma temperatura de 104 a 110ºC

O vácuo nesta coluna normalmente é em torno de 450mmhg, diminuindo a temperatura

de ebulição do solvente para aumentar a dessolventização.

SECADOR DE ÓLEO

SECADOR DE ÓLEO

A miscela entra com composição de 99,85% de óleo, 0,13% de água e e 0,02% de

solvente

A miscela sai com composição de 99,92% de óleo, 0,07% de

água e 0,01% de solvente

SECADOR DE ÓLEO

O óleo é aspergido para o secador e cai na forma de cascata com o vapor subindo em contracorrente

arrastando o solvente ainda existente.

O óleo entra normalmente a temperatura de 104 - 110ºC.

O secador está normalmente a vácuo de 710mmhg, para diminuir a temperatura de ebulição do solvente

e aumentar a dessolventização.

RESFRIAMENTO DO ÓLEO

O óleo provindo da recuperação de calor é bombeado através de um trocador casco tubo.

A água de resfriamento é usada para reduzir a temperatura para aproximadamente 45ºC para

armazenagem.

Resfriar o óleo é importante para prevenir condensação no topo do tanque, e assim evitar

a formação e precipitação de goma.

Exemplos de Destilaria

Masiero De Smet


Quais os pontos de controle na Destilaria?


Temperatura da miscela

Vácuo dos Equipamentos

Adição de vapor direto

Flash-Point do óleo


As Destilarias são projetadas para receber miscela à 27%, evaporar no primeiro estágio à 80%, no segundo à 97% e 99,9% no terceiro. Recomenda-se proceder a análise das concentrações de miscela na saída dos aparelhos para

avaliar sua eficiência. Miscela muito concentrada reduz o aproveitamento da energia dos gases do DT no primeiro

evaporador. Miscela pouco concentrada aumenta o consumo de vapor após o economizador.

Temperatura da Miscela

A temperatura na entrada é projetada para 55oC. Após, deve ser mantida entre 105 à 110oC. Não se deve usar temperaturas mais altas para não oxidar o óleo e fixar a cor escurecida. Temperaturas mais elevadas durante a operação indicam deficiência do equipamento quer seja

por obstrução ou por área de troca restrita. Manter a temperatura do segundo evaporador através de

automação reduz as oscilações de processo.

Vácuo dos Equipamentos

O vácuo permite a utilização de baixas temperaturas para separar o solvente do óleo.

Valores recomendados são: primeiro e segundo evaporadores: mín. 380 mmHg. Stripper: mín. 450 mmHg.

Influenciam no vácuo a temperatura da água de condensação, a temperatura na sucção e a carga de

solvente, ar e umidade a serem removidas

Adição de Vapor Direto

É recomendável a utilização de uma pequena quantidade de vapor direto injetado na entrada da miscela. No Stripper

é imprescindível para a agitação do óleo do fundo do aparelho. Utiliza-se cerca de 30 Kg/ton óleo. Excesso de vapor direto prejudicam o vácuo e aumentam a umidade

do óleo.

Flash-Point do Óleo

90

100

110

120

130

140

150

160

170

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

ppm Hexano

Tem

per

atu

ra (

oC

)



A Destilaria requer temperatura e vácuo adequados. Caso seja detectada perda excessiva de solvente no óleo devido

à estas duas variáveis a saída do mesmo deve ser desviada para retornar ao tanque de miscela.

O carregamento de finos causa obstrução de bombas e queda no fluxo da Destilaria inundando os aparelhos. Se não observado à tempo o arraste de óleo para os

condensadores e decantador devido à inundação provoca a formação de emulsão com o hexano e a água

de difícil remoção no fervedor.

Trocadores de calor Óleo X Miscela devem ter suas placas ou tubos revisados periódicamente, pois pode ocorrer a contaminação do óleo antes da degomagem

(quando houver) com o Hexano da miscela.

Purge o condensado dos purgadores para fora após as paradas (antes de drenar o aparelho) para certificar-se

de que os feixes de tubo e serpentinas da Destilaria não contém furos.

Nunca abra nenhuma porta de inspeção, visores, flanges, etc sem comunicar ao Engenheiro da área.

Nunca abandone a área sem comunicar ao colega de trabalho ao encarregado ou Engenheiro responsável.

Não use pressão de vapor excessiva nos evaporadores, pois o corpo foi projetado para um valor limitante.

Custos Envolvidos

Perda de Solvente no Óleo

Vejamos uma estimativa de custo das perdas ocasionadas pelo arraste de solvente no óleo


Recuperação deSolvente


CONDENSADOR

RECUPERAÇÃO DE SOLVENTE GASES DO DT

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20B

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Tan

qu

es

Extra

tor

Tanque 32

RECUPERAÇÃO DE SOLVENTE GASES DO DT

Aproximadamente 70% dos vapores do DT, água de lavagem e vapor do ejetor são

condensados no primeiro evaporador (60)

Aproximadamente 25% dos vapores do DT, água de lavagem e vapor do ejetor são

condensados no pré-aquecedor de solvente

Os dois equipamentos recuperam a energia enquanto condensam boa parte do solvente e

vapor da planta.

Condensador de vapor atmosférico

Os vapores de todos os equipamentos que operam sobre pressão atmosférica são levados

a um condensador atmosférico.

Esses vapores vem: do extrator, tanques de miscela, tanque de separação e pré-aquecedor

de solvente.

O condensador é um trocador de calor casco tubos de passes múltiplos que troca calor com água de resfriamento que passam através dos

tubos.

RECUPERAÇÃO DE SOLVENTE GASES DA DESTILARIA

Prim

eiro

Está

gio

d

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vap

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ção

Seg

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19

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.Tanque 32

CONDENSADOR DA LINHA DE VÁCUO

CONDENSADOR DA LINHA DE VÁCUO

Os vapores de todos os equipamentos que operam sobre vácuo são levados a um condensador.

Esses vapores vem: do primeiro evaporador (60), do segundo evaporador (18), da coluna de stripping (22),

e do secador de óleo (506) (por um ejetor).

O condensador é um trocador de calor casco tubos de passes múltiplos que troca calor com água de resfriamento que passam através dos tubos.

SEPARADOR ÁGUA/SOLVENTE (32/34)

FERVEDOR (45)

FERVEDOR (45)

O fervedor é um equipamento que remove a hexano que solubilizou na água.

Toda a água que é condensada junto com o hexano, no tanque 32, é bombeada para esta coluna onde a injeção de vapor direto faz com que o hexano seja evaporado e levado novamente a condensação.

A temperatura de trabalho deve ser alta suficiente para que a água que sai deste equipamento não contenha água. Ela depende da eficiência deste equipamento, e

tende a ficar entre 95 e 100ºC.

Recuperação deGases

Conceitos Básicos




Custos Envolvidos

Recuperação de Gases

Bateria de Equipamentos, em geral compostos por um sistema de absorção de gases em óleo, onde se remove o hexano do ar que é aspirado

do sistema Extrator, DT e Condensadores.

Conceitos Básicos

Coluna de AbsorçãoEquipamento constituido de um tanque pulmão no fundo

e uma coluna de recheio no topo por onde flui o gás hexano em contra corrente com o óleo mineral frio.

Coluna de DessorçãoSemelhante a coluna de absorção, com a diferença que o recheio deve suportar temperaturas altas e

possui injeção de vapor vivo.

Óleo MineralÓleo derivado de petróleo que tem a propriedade de à baixa temperatura absorver gases e à temperaturas

mais elevadas dessorvê-lo.

RecheioAnéis, selas, espirais, entre outras formas, constituidos

de cerâmica, plástico ou metal, cuja função é aumentar a superfície de exposição entre um líquido e

um gás fluindo em contra corrente.

Compressor de friosEquipamento que utiliza um fluido refrigerante, Freon

ou Amônia, que quando se expandem (tornam-se gases) tem a propriedade de baixar a temperatura do

meio circundante abaixo da temperatura ambiente.


Como funciona a Recuperação de Gases?

Os gases dos condensadores são admitidos na coluna de absorção em contra corrente com o óleo mineral frio. Após

absorvido, o óleo passa por um trocador de calor para aquecimento e em seguida é bombeado para a coluna de

dessorção. Nesta, o aquecimento direto com vapor proporciona a liberação do Hexano que segue para a condensação. O óleo mineral quente é enviado para

trocadores de calor para ser resfriado. Após resfriado o óleo é novamente admitido na coluna de absorção.

Esquema funcional

D

120 122

136

GGASES VINDOS DA CONDENSAÇÃO

CONDENSADOR 19

Exemplo de Recuperação de Gases

De Smet


Quais os pontos de controle na Recuperação de Gases?

Concentrações do óleo mineral

Temperaturas do óleo mineral

Vazão do óleo mineral

Depressão do sistema

ABSORÇÃO OR ÓLEO MINERAL

O ar vindo dos condensadores atmosféricos (20B/C e 20D) contem algo

em torno de 50% de solvente

Este solvente é absorvido em uma coluna de óleo mineral

para reduzir esta porcentagem de óleo

expelida no ar.

COLUNA DE STRIPPING DE ÓLEO MINERAL

O óleo mineral vem da coluna de absorção contendo

3-6%¨de solvente.

Este solvente é aquecido e expurgado do óleo restando

0,1 - 0,5% utilizando-se vapor e vácuo na coluna de

stripping de óleo mineral.

Temperaturas do Óleo Mineral

A temperatura na coluna de Absorção deve estar em 25oC no máximo e na coluna de Dessorção em 110oC no

máximo. Sistemas bem dimensionados operam com 15-20oC na Absorção e 100oC na Dessorção.

Vazão de Óleo Mineral

Esta variável depende de cada sistema instalado mas deve ser monitorada de tal forma que o nível nos

reservatórios das colunas de absorção de dessorção não oscilem demasiadamente.

Depressão do Sistema

É recomendável que a depressão seja mantida de forma automática. São proporcionadas por ejetor de vapor ou

exaustor. Os valores na saída do sistema variam de acordo com a perda de carga do sistema mas uma

referência é manter de 10 à 50 mmca no primeiro piso do DT e 5 mmca no Extrator.



Verifique as concentrações do óleo mineral na absorção e dessorção. Se as concentrações estão inadequadas

corrija a deficiência para não perder hexano.

Feche as válvulas de vapor direto e de aquecimento se ocorrer paradas do sistema.

LImpe periodicamente o abafador de chamas da saída do sistema de recuperação de gases para evitar

pressurização do sistema (caso exista).

Trocadores de calor devem ser limpos periódicamente pois o óleo mineral libera sais de enxofre que são

incrustantes e obstruem os tubos e placas.

Custos Envolvidos

Perda de Solvente no Ar

Um circuito de recuperação de gases adequado permite concentrações de solvente menores que 20 grs/m3 de ar.

Há alguns anos atrás 60 grs/m3 de ar era considerado uma perda normal.

Se uma planta que ventila 1,9 m3 de ar/ton soja perde 40 gr/m3 de ar adicionais então, 76 grs de solvente/ton de

soja são perdidas.


Procedimentos deEmergência

Falta de Energia Elétrica

Falta de Vapor

Falta de Água

Parada Programada

Parada Crítica

Parada por Falta de Energia Elétrica

1 - Fechar registro geral de vapor da instalação manualmente. (mesmo se há válvula automática).

2 - Assegurar-se de que há fluxo de água de emergência para os condensadores.

3 - Despressurizar equipamentos e linha de vapor abrindo a descarga para a atmosfera

4 - Fechar as válvulas dos rotâmetros da Destilaria e Recuperação de gases.

5 - Verificar a permanência dos alarmes, sensores de gases, iluminação e exaustor do redler de alimentação do Extrator devido a entrada do gerador.

6 - Verificar o fechamento da válvula guilhotina na entrada do Extrator.

7 - Considerar a planta em ESTADO DE ALERTA

Parada por Falta de vapor

1 - Parar o DT (Em algumas plantas o DT para automaticamente quando a pressão de vapor está baixa).

2 - Desviar o óleo para o tanque de miscela.

3 - Verificar no painel dos detectores de gases se há alguma indicação de escape de Hexano.

4 - Verificar se a válvula guilhotina da entrada do Extrator se encontra fechada.

5 - Considerar a planta em ESTADO DE ALERTA.

Parada por Falta de Água de Resfriamento

1 - Fechar registro geral de vapor da instalação manualmente.

2 - Assegurar-se de que há fluxo de água de emergência para os condensadores.

3 - Parar o DT.

4 - Despressurizar equipamentos e linha de vapor abrindo a descarga para a atmosfera.

5 - Fechar as válvulas da Destilaria e Recuperação de gases.

6 - Verificar no painel dos detectores de gases se há alguma indicação de escape de Hexano.

7 - Verificar o fechamento da válvula guilhotina na entrada do Extrator.

8 - Considerar a planta em ESTADO DE ALERTA

Parada Programada

1 - Avisar ao operador da Preparação e Caldeira com antecedência.

2 - Quando a Preparação estiver com soja apenas nos laminadores o operador deve avisar à Extração.

3 - Efetuar sêlo de massa na rosca e no silo de entrada do Extrator.

4 - Parar os transportes de alimentação da Extração verificando o fechamento da válvula guilhotina.

5 - Fechar as válvulas dos banhos do Extrator e o vapor de aquecimento das tubulações das bombas.

6 - Parar bombas dos banhos e de abastecimento de solvente do Extrator. Parar a Degomagem.

7 - A medida que se esvaziam os pisos do DT fechar as entradas de vapor de aquecimento. Reduzir progressivamente a injeção de vapor direto fechando-o completamente após a parada total do DT.

8 - Deviar o óleo para o tanque de miscela e fechar o vapor de aquecimento e direto da Destilaria.

9 - Parar a Destilaria. Certificar-se de fechar todos os ejetores, injeções de vapor direto e parar a bomba de drenagem do Extrator para o tanque de miscela.

10 - Fechar a válvula geral de vapor. Após 45 minutos parar a Recuperação de Gases e fechar a água dos condensadores.

11 - Verificar no painel do detector de gases se há indicação de alarme em algum ponto monitorado.

12 - Considerar a planta em ESTADO DE ALERTA.

Parada Crítica

1 - Efetuar sêlo de massa na rosca e no silo de entrada do Extrator se possível.

2 - Reduzir a vazão dos banhos do Extrator e fechar o vapor de aquecimento das tubulações das bombas. Se necessário fechar os banhos e parar as bombas.

3 - Fechar a injeção de vapor direto no DT se o mesmo estiver parado, caso contrário esvaziá-lo e fechar o vapor.

4 - Reduzir a vazão da destilaria. Se necessário fechar o fluxo de miscela e parar as bombas

5 - Verificar se a válvula guilhotina se encontra fechada.

6 - Assegurar-se do pleno funcionamento do exaustor do redler de alimentação do Extrator.

7 - Verificar no painel do detector de gases se há indicação de alarme em algum ponto monitorado.

8 - Considerar a planta em ESTADO DE ALERTA ou CRÍTICO dependendo da situação.

9 - Acionar o plano de emergência se necessário.

10 - Avisar imediatamente o Gerente de Produção e o Assistente de Produção.

11 - Manter os telefones desocupados para comunicação.

Análises deAcompanhamento

Óleo degomado

Fósforo - Esta análise é realizada para verificar a quantidade de fosfatídeos (borra/goma), que está sendo enviado ao cliente (refinaria). Existe uma especificação (Máx 200ppm) que deve ser respeitada, caso contrário, será realizado desconto na carga. Para a especificação não ultrapassar o limite, é realizado o acompanhamento no óleo produzido também. O ajuste da quantidade de fósforo no óleo produzido é conseguido através de ajustes na centrífuga. Onde a limpeza da máquina, manutenção correta, contrapressão, a regulagem do Centrizoon, a quantidade de água adicionada na hidratação e o tempo de contato no reator hidratador influenciam neste resultado. A regulagem da contrapressão e centrizoon deve ser conforme descrito abaixo:

Centrizoon / Contrapressão:

Aumenta Fósforo Óleo na lecitina Diminui Fósforo Óleo na lecitina


Lecitina

Umidade - Esta análise é realizada para verificar se está se adicionando a quantidade correta de óleo na hidratação, a variação desta influencia tanto no resultado de “óleo na lecitina” como na umidade do óleo degomado. A umidade, por experiência, deve estar situada entre 40 e 50% para melhores resultados. Óleo na lecitina - Esta análise é realizada para controlar a quantidade de óleo que está sendo separada junto com a lecitina (pois o processo de separação não é 100% eficiente), quanto mais baixo é este índice, menos óleo é vendido como farelo, pois a borra é adicionada ao farelo. Como o óleo é vendido a preço 4x superior ao farelo, é importante estar atento a este item. A regulagem da máquina é realizada conforme abaixo. (note que se deve achar um equilíbrio entre o fósforo no óleo degomado e a quantidade de óleo na lecitina.

Centrizoon / Contrapressão:

Aumenta Fósforo Óleo na goma Diminui Fósforo Óleo na goma


Farelo

Umidade - Esta análise é realizada no farelo expedido para acompanhar a qualidade do farelo, pois o mesmo deve ser menor que 12,5% conforme especificação Bunge. E também realizada na produção, onde é feito o controle, para que se tenha o farelo na umidade correta na expedição. O controle da umidade é realizado através do secador de farelo, onde pode ser aquecido o farelo com vapor indireto para secagem, e regulado dampers de entrada e saída de ar.Após o secador, o resfriador de massa, no processo de resfriamento, também possui influencia sobre a umidade do farelo, podendo também adicionar ar quente para auxiliar na secagem, e realizar-se regulagem de passagem de ar frio para secagem do farelo além do resfriamento. Tem-se históricamente, uma diferença de 0,2% na umidade do farelo produzido para o embarcado, devido ao mesmo também secar no armazém.


Farelo

Óleo - Esta análise é realizada no farelo expedido para acompanhar a qualidade do farelo, pois o mesmo deve possuir pelo menos 1% conforme especificação Bunge. Ele é uma somatória do residual do óleo no FAT, residual de óleo na lecitina, e alguns compostos que se formam dentro do DT e Secador. Quanto menor este número, mais eficiente é o processo, menos óleo é vendido como Farelo, lembrando que o óleo é em torno de 4x mais caro que o farelo.Proteína bruta - Esta análise é realizada no farelo expedido para acompanhar a qualidade do farelo, pois o mesmo deve possuir pelo menos 46% de proteína conforme especificação Bunge. Este número depende da qualidade da soja, e da eficiência da retirada da impureza na pré-limpeza. A proteína bruta não é alterada em nenhum processo dentro do processamento da soja.


Farelo

Proteína Solúvel em hidróxido de potássio (KOH) - Este índice é uma forma de avaliar o quanto da proteína bruta está disponível para digestão do animal. Existe um mínimo que é 80%, e pode ser controlada no processo de tostagem. Urease - Forma de avaliar se as enzimas (tripsina) que dificultam a digestão e causam problemas gastrointestinais nos animais foram desnaturadas (destruídas). Este índice deve ficar entre 0,05 e 0,30.

Quanto mais tostado, melhor para o índice de Urease, mais é pior para o índice de proteína solúvel. O equilíbrio entre estes dois índices é alcançado regulando-se os níveis do 5º e 6º piso do DT, que é onde ocorre a tostagem com vapor direto.


FAT (Farelo que sai do extrator)

Óleo no FAT - Este índice é de extrema importância para acompanhar a eficiência de extração de óleo no processo. Quanto menor a quantidade de óleo no FAT, melhor o processo de extração. A eficiência do processo depende: - da qualidade da soja, a umidade ideal é de 9 a 9,5%, a soja deve estar descansada possibilitando uma maior equiparação de umidade entre grãos.- da regulagem dos quebradores- da regulagem da temperatuda do condicionador, soja mais úmida, temperatura mais fria, soja mais seca, temperatura mais quente- da regulagem dos laminadores, lâminas devem estar em torno de 0,38mm, mais soja muito úmida, deve-se engrossar consideravelmente as lâminas.- da regulagem dos banhos, concentração da P3/5 não deve ultrapassar 0,5%, os primeiros banhos devem estar bem abertos, para efetuar boa lavagem.- da regulagem da temperatura do solvente, deve estar em torno de 60º, para melhor eficiência.

Este manual foi aprimorado, com conhecimentos e experiências dos colaboradores de Uruçuí, a partir de:

Manual da Extração criado por:Osmar Aparecido CarrasqueMarcio P. Guimarães Jorge Schwarzbach

Manual da Extração criado por:DeSMET

Technology

Manual extracao v2007