Tislauksen optimointi – tehokkuutta ja ympäristöystävällisyyttä prosessiteollisuudessa
Miten tislausprosessia voidaan parantaa ja samalla vähentää ympäristökuormitusta? Tämä kysymys ohjasi Santeri Isokäännän opinnäytetyötä, joka keskittyi tislauksen optimointiin Ravintoraisio Oy:ssä.
Tislauksen optimointi on ratkaiseva tekijä prosessiteollisuuden tehokkuuden ja ympäristöystävällisyyden parantamisessa. Santeri Isokäännän opinnäytetyössä keskityttiin erityisesti hukan vähentämiseen ja prosessin taloudellisuuden parantamiseen.
Prosessiteollisuudessa tislauksen optimointi vaikuttaa suoraan tuotannon tehokkuuteen ja ympäristövaikutuksiin. Opinnäytetyössä, joka tehtiin yhteistyössä Ravintoraisio Oy:n kanssa, optimoitiin stanoliesterin tuotantoprosessia. Stanoliesteri on Benecol-tuotteiden vaikuttava aineosa, joka auttaa alentamaan kolesterolia.
Tislauksen periaatteet
Tislaus on kemiallinen erotusmenetelmä, jossa hyödynnetään aineiden eri kiehumispisteitä. Prosessi koostuu kolmesta perusvaiheesta: haihtuminen, tiivistyminen ja kerääminen. Täytekappalekolonnit ovat olennainen osa monia tislausprosesseja, erityisesti silloin, kun tarvitaan tehokasta massan- ja lämmönsiirtoa nesteen ja höyryn välillä. Kolonnin sisällä olevat täytekappaleet lisäävät nesteen ja höyryn välistä kontaktipintaa, mikä parantaa aineiden erottelua. Tämä mahdollistaa tehokkaan lämmönsiirtymisen ja aineenvaihdon, mikä on ratkaisevaa korkealaatuisten tuotteiden valmistuksessa. Täytekappalekolonnit ovat keskeisiä kemianteollisuuden prosessien optimoinnissa ja tehokkuuden parantamisessa. (Mackowiak, 2009)
Täytekappalekolonneissa voidaan tehdä atseotrooppista tislausta, jota käytetään seoksen komponenttien höyrystyessä ja tiivistyessä yhdessä säilyttäen tietyn koostumuksen. Tällaisessa tilanteessa perinteiset tislausmenetelmät ovat tehottomia. Atseotrooppisessa tislauksessa hyödynnetään erityisiä olosuhteita, kuten paineen säätelyä tai kemiallisten aineiden lisäystä, jotka muuttavat seoksen komponenttien haihtumisominaisuuksia. Näin voidaan murtaa atseotrooppisen seoksen yhtenäisyys ja erotella sen komponentit tehokkaammin. (Gomis, 2015)
Liuottimen puhdistustislaus
Liuottimen puhdistustislausprosessi Ravintoraisio Oy:ssä suoritetaan kahdessa tislauskolonnissa. Ensimmäisessä kolonnissa kevyet jakeet erotetaan ja siirretään toiseen kolonniin, jossa vesi ja aine A erotetaan aineen C avulla. Prosessin aikana kerätään tietoa prosessin pisteistä, mikä mahdollistaa tarkan analyysin ja prosessin optimoinnin. Prosessin virtauskaavio on kuvattuna alla olevassa kuvassa 1.
Koeajot ja tiedonkeruu
Opinnäytetyössä suoritettiin neljä koeajoa, joiden aikana otettiin näytteitä 31 kappaletta ja kerättiin tietoa kymmenestä mittauspisteestä. Kuudesta pisteestä saatiin käyttökelpoista tietoa, jonka avulla optimoitiin tislausprosessia. Koeajot osoittivat, että syöttönopeuden ja aineiden syöttömäärän tarkka hallinta ovat kriittisiä prosessin onnistumiselle. Tislauksen optimoinnilla voitiin merkittävästi vähentää hukkaa ja parantaa prosessin tehokkuutta. (Isokääntä, 2024)
Johtopäätökset
Opinnäytetyön tulokset osoittavat, että tislauksen optimoinnilla voidaan parantaa sekä prosessin taloudellisuutta että ympäristöystävällisyyttä. Tarkka syöttönopeuden ja aineiden hallinta ovat avainasemassa prosessin tehokkuuden parantamisessa. Nämä toimenpiteet auttavat vähentämään hukkaa ja parantamaan tuotteen laatua.
Lähteet
Gomis, V., Pedraza, R., Saquete, M. D., Font, A. & García-Cano, J. 2015. Ethanol dehydration via azeotropic distillation with gasoline fractions as entrainers: A pilot-scale study of the manufacture of an ethanol–hydrocarbon fuel blend. Fuel (Guildford), 139, pp. 568–574.
Isokääntä, S., 2024. Tislauksen optimointi. Opinnäytetyö. Turun ammattikorkeakoulu.
Mackowiak, J., 2009. Fluid Dynamics of Packed Columns. 1 toim. Oberhausen: Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Artikkelikuva: Freepik.