Procédé de raffinage des huiles et graisses. La présente invention est relative à un procédé de raffinage des huiles et graisses renfermant des constituants acides, notam ment. d'huiles et graisses végétales, par traite ment. de ces matières en solution avec un agent liquide clé neutralisation.
Ce procédé est caractérisé en ce qu'on mé- lanne cet agent de neutralisation avec l'huile ou graisse à traiter, un solvant de celle-ci et un tiers solvant, apte à se mélanger avec le solvant de l'huile ou graisse et avec l'agent. de neutralisation, après quoi on laisse décanter le mélange ainsi obtenu.
On utilise avantageusement, comme tiers solvant de l'alcool isopropylique.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, on lave la phase supérieure résul tant clé la décantation et contenant la. majeure partie de l'huile ou graisse au moyen d'eau, après quoi on traite cette phase lavée au moyen d'une solution d'un électrolyte et on soumet. le mélange ainsi obtenu à une seconde décantation, la phase supérieure provenant clé cette seconde décantation étant soumise à une évaporation.
Dans cette même forme de réalisation pré férée, on lave la phase inférieure résultant de la décantation et contenant la majeure par tie clés corps neutralisés au moyen d'un liquide contenant du solvant de la graisse ou huile et (lu tiers solvant, après quoi on traite cette phase lavée au moyen d'un acide fort. et. on ,soumet le mélange ainsi obtenu à une évapo ration.
L'invention est. décrite en détail ci-après, avec référence au dessin annexé, qui repré sente une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La figure, subdivisée en fig. 1a et lb, est une vue schématique de ladite installation. Dans l'installation, on traite l'huile brute par exemple dissoute dans un solvant. La solu tion d'huile dans ce solvant, par exemple dans de l'hexane, est dénommée miscella. Lorsque l'huile dissoute est encore brute, donc. non :
affinée, le solvant contenant l'huile dissoute est dénommé miscella brut. Ce miscella brut peut être obtenu de plusieurs manières diffé rentes, soit par extraction directe par solvant de l'huile contenue dans des graines oléagi neuses, soit en dissolvant, dans l'hexane ou un autre solvant, l'huile obtenue des graines oléagineuses ail moyen de presses.
L'huile brute contient des acides gras, des impuretés, des débris de graines, des mucilages, des ré sines, des colorants et parfois d'appréciables quantités de phosphatides. Toutes ces matières, qui confèrent à l'huile une couleur et un goût qui la rendent impropre à la, consommation, doivent être éliminées par le raffinage.
En considérant le schéma général, on re marque que l'huile brute contenue dans le réservoir 1 (réservoir à huile brute) est ame née dans le mélangeur 5 par l'intermédiaire des conduites 2 et 4 et du débitmètre 3. Ce mélangeur 5 - muni d'une virole chauffante - reçoit en outre un mélange de solvant pur et de solvant mixte (ce mélange est dénommé ci-après hexane-azéotropique), contenu dans le réservoir 6, par les conduites 7 et 9 et le débit- mètre 8.
Les débitmètres 3 et 8 et la virole chauffante du mélangeur 5 permettent d'agir sur la concentration et la température du miscella. Celui-ci sort. du mélangeur 5 par la conduite 10 vers le mélangeur 11.
L'installation représentée permet de traiter des miscellas de concentration et d'acidité très variables. Il est possible de traiter un miscella de concentration atteignant 401/o de matières grasses dont l'acidité peut atteindre jusqu'à 80%. La quantité de soude caustique qui est ajoutée dépend de l'acidité du miscella et peut être déterminée par titrage; elle doit suffire à neutraliser le miscella, mais il est à conseil ler d'utiliser un excès d'environ 10 0/0. La con centration de la soude caustique peut varier entre de très larges limites.
La soude caustique qui présente une concentration de 20 Eé con vient parfaitement. Par exemple, on ajoute un litre de soude caustique d'une concentra tion de 20 Eé et 15 litres d'alcool isopropy- lique pour 100 kg de miscella à 20 % et à 4 % d'acidité (exprimée en acide <RTI
ID="0002.0032"> oléique).
Dans le mélangeur 11, le miscella brut est traité par de la soude caustique venant. du réservoir à soude caustique 12 par les con duites 13 et 15. Un débitmètre 14 permet de régler le débit de soude eaustique nécessaire à la. neutralisation du miscella brut. On ajoute au mélangeur 11 un mélange de tiers solvant et d'eau (dénommé ci-après IPA-azéotropi- que), contenu dans le réservoir 16, par les conduites 17 et 19 et le débitmètre 18.
Pour mieux faire ressortir le rôle de l'alcool, il est donné ci-dessous une description de quelques expériences ayant précédé la réali sation pratique de la présente invention.
Quand une solution diluée d'une base (par exemple 'NaOH) est ajoutée à. un miscella brut et quand le mélange ainsi obtenu est agité, il se produit une neutralisation des acides gras décantant sous forme de savon qui entraîne des mucilages, phosphatides, etc. Cette décantation est lente et incomplète, le miscella se décolore mal et, il reste entre les deux phases une couche intermédiaire impor tante sans séparation bien nette.
Quand la concentration en eau dans ce sys tème est diminuée, la quantité de soude caus tique restant constante et suffisante pour neu traliser les acides gras, le savon formé devient granuleux et décante plus rapidement.
La décoloration est meilleure, mais il reste cependant une couche intermédiaire qui em pêche toute séparation quantitative.
Enfin, quand on utilise la. soude caustique très concentrée, toute 1a masse prend l'aspect d'un gel. Il n'y a plus qu'une seule phase et donc plus question de séparation.
Comme il est difficile, dans ces conditions. de supprimer par des moyens mécaniques l'ad sorption physique de l'huile par le savon, l'addition de soude caustique au miscella brut ne mène pas à un raffinage économique de l'huile.
Le titulaire a cependant constaté que l'em ploi d'un tiers solvant, par exemple l'alcool, c'est-à-dire un liquide qui se dissout partielle ment dans le solvant et dans l'eau, permet une séparation. Le savon se met en solution réelle dans l'alcool dilué, la couche intermédiaire disparaît et il apparaît une ligne de sépara tion bien nette où s'accumulent les mucilages et impuretés de l'huile.
Pour que le procédé puisse être appliqué avec un bon rendement, il faut absolument éviter toute saponification d'huile neutre. Une telle saponification se produit à froid avec des alcools primaires et est d'autant plus ra pide que la chaîne aliphatique des alcools est plus courte et que la concentration en eau du système est plus faible. Elle ne se produit pas avec des alcools secondaires dilués.
Parmi les tiers solvants qui peuvent en principe être utilisés, par exemple les alcools, les cé tones, les eétone-aleools, les glycols et le gly- cérol, les alcools secondaires à courte chaîne aliphatique conviennent particulièrement; l'alcool isopropylique répond à ces dernière.; conditions. Le miseella brut, mélangé avec de la soude caustique en présence de tiers solvant, est amené par la conduite 21 à décanter dans le décanteur 20.
Un regard de conduite 22 per met. de se rendre compte du débit. régulier et de. prendre des échantillons pour s'assurer (le la neutralité du miscella. Par la. décanta tion, il se produit dans le décanteur 20 deux phases continues et une interphase. La. phase supérieure contient essentiellement le miscella neutralisé, la phase inférieure surtout le savon dissous dans le tiers solvant. L'interphase, située à la séparation du miscella et du savon, est contituée par des mucilages et les impure tés de l'huile. Cette couche intermédiaire est rendue visible par le regard 23 placé sur la paroi extérieure du décanteur 20; elle fait l'objet d'un traitement spécial.
La phase supé rieure du décanteur 20 est constituée essen tiellement d'huile neutre et d'hexane. A cause cependant de la solubilité partielle de l'alcool isopropy lique dilué dans l'hexane, nous trou vons en outre dans cette phase supérieure un peu de savon dissous dans l'alcool.
De même, dans la phase inférieure, constituée par du savon soluble dans 1-'alcool isopropylique di lué, un peu d'huile neutre est. cependant pré- #;ente à cause de la. solubilité de l'hexane dans l'alcool isopropylique. Ces considérations mon trent - et les analyses pratiquées sur les liquides des deux phases le confirment - que malgré une séparation parfaite des deux phases, un peu de savon est. normalement présent. dans le miscella et. que, de même, un peu d'huile se trouve dans la phase infé rieure.
Pour effectuer la séparation totale des acides gras et de l'huile neutre, il ne suffit. clone pas de séparer les deux phases du dé canteur 20, mais il faut procéder à l'extrac tion d'huile neutre hors du savon et procéder clé même sur le miscella neutre pour en extraire le savon. L'extraction de ces consti tuants se fait par clés lavages dans une co lonne de lavage 24. Cette colonne est consti tuée par des plateaux munis de corps de rem plissage, et opère suivant le principe du contre-courant.
Le miscella du décanteur 20 est amené par la conduite 25 à l'injecteur 26 situé vers le milieu de la colonne de lavage 24; de même, le savon du décanteur 20 est amené par la conduite 27 à l'injecteur 28. Le miscella, chargé de savon, entrant en 26, monte pro gressivement dans la colonne de lavage et y rencontre d'abord une solution diluée d'alcool isopropylique injectée en 29 et répartie uni formément par le plateau répartiteur intermé diaire.
Sur la conduite 30 - amenant l'alcool dilué - sont branchés les débitmètres 31 et 32, respectivement reliés, par les conduits 33 et 34,à une canalisation d'eau et au réservoir 16 d'IPA-azéotropique. Cette disposition per met de régler à volonté la dilution du solvant mixte à l'injecteur 29. En outre, un débit- mètre 35, relié par la conduite 36 à la con duite 13 de soude caustique, assure un débit réglable de ce produit à l'injecteur 29, par la même conduite 30.
Par l'injection d'une certaine quantité de soude caustique, on assure un pH élevé à la zone intermédiaire de la colonne de lavage 24, afin de garder une vitesse de décantation convenable aux phases mises en présence. Par l'action du liquide injecté en 29 et réparti par les plateaux intermédiaires, le miscella se dé barrasse progressivement. du savon qu'il con tient.. Afin de rendre ce lavage complet, on injecte par 37 et 38 - respectivement reliés par les conduites 39 et 40 aux débitmètres 41 et. 42 - une certaine quantité d'eau amenée par les conduites 43 et 44. Le miscella débarrassé complètement du savon - sort de la colonne par la conduite 45.
Le miscella d'huile neutre est. ensuite traité dans le mé langeur 46 par un électrolyte constitué d'acide eitrique et de sel en solution diluée. Un débit- mètre 47, relié par la. conduite 48 au réser voir d'électrolyte 49, permet. de régler l'ap port de celui-ci dans la conduite 50 menant au mélangeur 46. Ce lavage - qui n'est, autre qu'une démucilagination en milieu acide a pour but. de précipiter certains mucilages qui ne coagulent pas en milieu basique.
Après une décantation dans le décanteur 51, où le miscella clarifié est. amené par la: conduite 52, la phase supérieure de ce décanteur dé- borde dans la. conduite 53 menant à l'évapo rateur 54.
Le savon, qui, par la conduite 27, est introduit. par l'injecteur 28 vers le milieu de la colonne de lavage 24, descend dans celle-ci pour y rencontrer d'abord un mé lange d'hexane azéotropique injecté en 55 et amené par la conduite 56 du débitmètre 57 relié lui-même, par 58, au réservoir 6 d'hexane azéotropique.
Comme pour le lavage du miscella. on prévoit également un lavage au solvant pur qui est injecté en 59 et amené par la conduite 60 via. le débitmètre 61 et la. conduite 62 du réservoir à hexane 63.
Comme précédemment, la répartition de ces liquides se fait par l'intermédiaire de plateaux répartiteurs munis de corps de rem plissage.
Afin d'empêcher l'introduction d'air éven tuellement contenu dans les différents liquides introduits par les injecteurs 26, 28, 29, 37, 38, 55 et 59, ceux-ci sont munis d'un réci pient désaérateur. Les conduites d'aération, non dessinées sur le schéma, mais représen tées par une petite flèche, se rejoignent dans un collecteur de flegmes relié à un conden- seur, une installation frigorifique ou un récu pérateur à charbon actif non représentés.
Le lavage du savon par l'hexane azéotro- pique, puis par l'hexane pur a pour effet d'extraire toute l'huile neutre. La solution alcoolique de savon sort par la conduite 64. Celle-ci est aménagée en col de cygne, de faon à maintenir le niveau séparateur vers le milieu du regard 65 de la colonne de la vage 24. Un regard 66 - fonctionnant comme coupe-siphon et permettant de prendre des échantillons - permet aussi de se rendre compte du débit. régulier du savon. Celui-ci est amené par la conduite 67 vers le mélangeur 68 où, par l'action de l'acide sulfurique, il est décomposé en acides gras et en sulfate de soude.
Le débit d'acide sulfurique, venant du réservoir 69 et amené par la conduite 70 vers le débitmètre 71, peut être ainsi contrôlé pour assurer, via la conduite 72, un léger excès d'acide dans le mélangeur 68. La con- duite 73 amène le savon décomposé dans les serpentins chauffants 74 de l'échangeur-sépa- rateur 75 d'où, après avoir été porté à tem pérature convenable, il débouche dans la co lonne d'épuisement., en 76.
Le miscella, venant par la conduite 53 dans le bas de l'évaporateur 54, est concentré dans celui-ci. L'hexane s'en dégage et se dé barrasse, dans le séparateur 77, des fines gouttelettes d'huile qu'il contient. (primage). Une partie des vapeurs d'hexane se condense sur le serpentin-échangeur 74, polo' y ré chauffer le savon décomposé. Ce condensai est recueilli en 78; il est. constitué d'hexane que la pompe P2 aspire par la. conduite 79 et refoule par la. conduite 80 vers le réservoir 63.
Les vapeurs non condensées pénètrent en 81 clans la colonne de rectification. L'huile neutre, débarrassée de la plus grande partie de l'hexane, dans l'évaporateur, sort du sépa- rateur-échangeur au niveau 82 dans la con duite 83 aménagée en col de cygne. Cette huile est aspirée dans le finisseur 84, celui-ci se trouvant sous vide. Sous l'effet de la pres sion réduite et de l'injection de vapeur vive, l'huile est débarrassée des dernières traces de matières volatiles. La. pompe P3 soutire l'huile finie par la conduite 85 et la. refoule vers la sortie d'huile 86.
Les vapeurs d'eau et d'hexane provenant du finisseur 84 montent vers le condenseur C2. Un éjecteur à vapeur 87 maintient le vide dans le finisseur 84 et le condenseur C2. Après condensation en C3, les condensais de C2 et de C3 sont amenés, respectivement par les conduites 88 et 89, dans un réservoir à condensais barométrique 90. L'hexane et l'eau amenés par la conduite 91 se séparent dans le florentin 92 où l'hexane déborde dans la. conduite 93 pour rejoindre par la pompe P2 et la conduite 80 le réser voir à hexane 63.
La. récupération de tiers solvant fait. l'objet d'une distillation azéotropique spéciale dans la colonne de fractionnement. Cette colonne de fractionnement. se compose d'une colonne d'épuisement 94 et d'une colonne de rectifica tion 95. Cette colonne est alimentée vers le milieu en deux points différents: en 76 par un liquide composé essentiellement de tiers solvant et en 81. par du gaz de solvant pur. Ce liquide et ce gaz viennent du séparateur- éeliangeur 75.
Au bas de la colonne d'épuise ment 94, on injecte de la. vapeur vive en 96; en outre, une virole chauffante 97 est. prévue polir maintenir l'ébullition du liquide à la base de la colonne d'épuisement 94. Au som met de la colonne de fractionnement 95 sort. uni gaz de composition azéotropique ternaire liexane-aleool isopropylique-ean. Ces gaz se condensent dans le eondenseur Cl. Les con denses étant également azéotropiques ont.
clone une composition identique aux gaz, mais comme l'azéotrope hexane, alcool isopropyli- qne, eau est hétérogène, il y a séparation en deux phases liquides. Ces phases liquides sont amenées pai- la conduite 98 à se séparer dans le décanteur 99.
La phase supérieure - essen tiellement constituée d'hexane et d'alcool iso- propylique - déborde dans la conduite 100 cers le réservoir d'hexane azéotropique 6; la phase inférieure - essentiellement constituée d'alcool isopropylique et d'eau - est amenée par la conduite<B>101</B> vers le réservoir à IPA- azéotropique 16.
Une partie de la phase inférieure du dé eanteur 99 est rétrogradée dans la, colonne par la conduite 102. Un débitmètre 103 permet de régler l'allure de la. distillation azéotropique.
L'évacuation des impuretés et des muci- !as;@es fait l'objet d'un système spécialement conçu pour obtenir un rendement élevé aussi bien en huile neutre qu'en acide gras.
Ces impuretés sont constituées par des gommes, des protéines, des débris de graines, etc. Elles se situent principalement dans l'in terphase du décanteur 20. Une fraction moins abondante se trouve à la zone intermédiaire <B>(le</B> la, colonne de lavage 24 et le solde est formé par la couche intermédiaire du décan- teur 51. La couche intermédiaire du décanteur 20 est évacuée de façon continue par la con cluite 104 vers le décanteur 105. Cette purge entraîne nécessairement une partie de miscella neutre et de savon.
Comme, cependant, le débit de purge est faible, on exploite un séjour relativement long clans le décanteur 105 pour séparer les mucilages des phases continues de miscella. et de savon qui, par les conduites<B>106</B> et 107, se joignent aux phases indentiques venant respectivement de 25 et de 27. Quant à la couche intermédiaire du décanteur 105, on l'évacue vers le collec teur 109 par la conduite 108. Le collecteur 109 reçoit, outre les mucilages du décanteur 105, l'interphase et la phase inférieure acide du décanteur 51 - évacuées respectivement. par les conduites 110 et 11l.; il reçoit égale ment la couche intermédiaire de la. colonne de lavage 24 amenée par la conduite 112.
Les liquides du collecteur à regard 109 sont traités dans le mélangeur 113 avec de l'élec trolyte acide amené par la conduite 114 du débitmètre <B>115,</B> qui est relié à la conduite 48. L'électrolyte provoque la. coagulation des mu cilages et donne lieu à la. décomposition des savons entraînés. En fait, il se produit un dédoublement des phases que 'l'on amène par la conduite 116 vers le décanteur 117, où ces phases se séparent. La phase supérieure est un miscella constitué par de l'huile neutre entraînée lors des purges et additionnée des acides gras provenant de la décomposition des savons entraînés.
Cette phase supérieure est amenée par la conduite 118 à la pompe P4 qui la refoule vers le mélangeur 11 afin de la reneutr aliser.
Le reneutralisation a. pour but. de compen ser les entraînements d'huile neutre et de savon qui auraient pu se produire lors des purges. Etant débarrassé des mucilages pré cipités en milieu acide - se présentant par conséquent sous un volume fortement réduit dans l'interphase du décanteur 117 - le miscella d'huile neutre et d'acide gras n'ap porte donc plus d'impuretés supplémentaires lors de la reneutralisation dans le mélangeur 11, tout en assurant un rendement élevé.
Les mucilages de la couche intermédiaire du décanteur 117, de même que la phase infé rieure de ce même décanteur, sont évacués respectivement par les conduites 119 et 120 vers le bas de la. colonne d'épuisement 94, qui en chasse les matières volatiles. Au bas de la colonne d'épuisement, on trouve donc, d'une part, les acides gras provenant de la décompo sition des savons débouchant en 76, d'autre part, les mucilages provenant de la purge du décanteur 117. Par l'action combinée de la vapeur vive, entretenant. l'ébullition, et de l'électrolyte (acide sulfurique en excès, acide citrique, sulfate de soude), les mucilages se coagulent sous une forme qui n'est plus solu ble ou qui ne permet. plus d'émulsion stable avec les acides gras.
Un trop-plein en 121 évacue au fur et à mesure un mélange d'acide gras, de mucilages et d'électrolyte vers le décanteur<B>123,</B> par la conduite 122 en col de cygne. A cause de la présence de l'électrolyte chaud, les acides gras se séparent rapidement en une phase bien homogène débordant vers la conduite 124, où ils sont. évacués. Les muci lages, ne décantant. que très lentement, sont évacués par les eaux résiduaires, formant l'électrolyte, par la. conduite<B>125.</B>