工业脂肪酸的精制工艺技术.doc

工业脂肪酸的精制工艺技术以动植物油脂或植物油皂脚为原料，采用间歇式或连续式水解得到的粗制脂肪酸都不同程度地存在着色泽问题，很少直接使用，大都要经过活性白土、活性炭等脱色或经过蒸馏精制后才能使用。粗制脂肪酸的大致组成如下：溶解气体 0.02% 未分解油脂 2%3%水分 0.5%1% 高级脂肪酸 95%98%低分子物质（醛、酮、醇、酸等） 0.5%1.5%杂质（不皂化物、色素游离甘油等） 0.1%0.5%短链脂肪酸（C8C10） 0.5%2.5% 蒸馏的目的是改善脂肪酸的色泽，除去粗酸中的未分解油脂、不皂化物、色素等杂质，通过蒸馏（分馏）操作从混合脂肪酸中得到高纯度的脂肪酸组分，以满足工业上的需要。脂肪酸蒸馏工艺分间歇式和连续式两种，由于间歇蒸馏工艺设备投资少、操作简单，所以被国内大多数脂肪酸生产厂家所采用。国外多采用连续蒸馏工艺。1、脂肪酸蒸馏的基本原理脂肪酸蒸馏的基本原理是根据脂肪酸与杂质混合物沸点的不同，控制一定的蒸馏温度，即可将低沸点杂质和高沸点杂质与脂肪酸分离，从而达到精制的目的。天然脂肪酸的蒸馏，可以采用间歇式和连续式的装置进行，但不管采用何种形式，首先必须考虑脂肪酸最基本的特性，如沸点、熔点等。在实际生产操作时虽然与手册中所列数据有某些差异，但可以明确哪些脂肪酸可通过分馏来取得，哪些脂肪酸不能取得。如硬脂酸和油酸，由于沸点差太小，很难通过分馏的方法达到分离的目的，因此必须采用其他的方法进行分离。熔点虽与蒸馏没有直接关系，但在分馏单体脂肪酸时通过测定馏出物的中和值和熔点，可以推测产物的纯度，或根据熔点来配制目的混合酸。此外也据此可方便地对冷却器的温度进行调节。影响蒸馏脂肪酸质量和得率的因素很多，除蒸馏工艺、设备形式外，与粗脂肪酸的质量及脂肪酸的成分有很大关系。如果原料中未水解完全的重馏分多，则残渣部分将以重馏分含量的1.51.8倍增加，因此要求水解度高，粗酸中杂质要少。对脂肪酸成分而言，脂肪酸的双键越多，对蒸馏的条件要求越高，在高温条件下，高度不饱和酸随着在塔中停留时间的延长，发生热氧化、热聚合、催化聚合及键断裂的程度越强。金属离子的存在或酸根（无机）离子存在，对上述反应的影响更为明显。因此，一般要求停留时间不超过10min，饱和脂肪酸的操作温度在260265，当大部分为一个或多个双键时，塔底温度要求低于240。如果工艺过程控制不当，例如脂肪酸在高温条件下停留时间长而引起的过热，或由于少量空气泄漏，均会造成副产物增加，从而导致流出液迅速变色。在这种情况下，即使重复蒸馏也无法改变产物的色泽。为了保证产品脂肪酸有良好的色泽，对质量差的粗酸可以用稀硫酸预处理，或在蒸馏釜中加入某些添加剂，如将0.2%1.0%的硼酸化合物添加到粗酸中进行蒸馏，可使粗酸中低沸物转变为不挥发的复合物。粗酸中加入0.5%的次磷酸钠进行蒸馏，蒸出的油酸非但色浅，而且热稳定性也有所提高。添加三氟化硼（硼酸化合物）再加入受阻酚（含叔丁基的酚类化合物）抗氧剂进行蒸馏，产品质量可有很大的提高。脂肪酸对金属有相当强的腐蚀性，要降低腐蚀性，主要是降低操作温度和采用含钼不锈钢两种方法。对于十二碳及十二碳以上的脂肪酸，考虑到脂肪酸的热稳定性、氧化作用及腐蚀因素，只要操作温度不超过260，钼含量2.2%就可以了。对于低碳脂肪酸，钼含量一般需要3%4%，至少不低于2.5%。为了得到高质量的蒸馏脂肪酸产品，现代脂肪酸的蒸馏工艺都非常重视下面几个问题：设备的气阻要小，效率要高；设备泄漏少，真空系统高效、经济；工艺中要有脱气、脱水、脱臭功能；力求使加热系统在尽可能短的时间把脂肪酸加热到所需的温度；热量的综合交换，降低能耗；三废问题；操作的自动化。2、脂肪酸的蒸馏（1）粗脂肪酸的间歇蒸馏精制粗脂肪酸的间歇蒸馏精制工艺流程图见图1。该法生产工艺流程如下：粗脂肪酸预热析气真空蒸馏蒸馏黑脚冷凝精制混合脂肪酸图1间歇蒸馏工艺流程图（略）预热 预热的目的是为了保证粗脂肪酸中溶解的空气能够在析气时较好地被脱除，同时使粗脂肪酸中的低沸点组分（如水分等）在蒸馏之前大部分被分离出来，以减少蒸馏过程中不必要的副反应，确保产品质量和得率。脂肪酸预热温度依据整个蒸馏系统真空度的大小来确定，一般情况下，预热温度应控制在8095。加热介质采用压力为0.2MPa左右的水蒸气，加热形式采用间接加热。预热后的粗脂肪酸转入析气工序。析气 析气的目的是为了将溶解在粗脂肪酸中的空气与脂肪酸进行分离，尽可能减少蒸馏过程中发生的氧化分解等副反应，同时将原料粗脂肪酸中的大部分低沸点组分脱除。析气时，应尽可能在较高真空度下进行，并且应尽可能增大粗脂肪酸在析气装置中的表面积，以利于在热与真空的作用下，空气和低沸点组分的脱除。析气时的真空度控制在0.09MPa以上，温度为8095。 油油热交换 油油热交换就是将高温脂肪酸蒸馏冷凝液与经过析气以后的低温粗脂肪酸通过换热器进行热交换，以充分利用工艺过程中的热能，降低能耗，提高经济效益。热交换后，原料液、成品脂肪酸的温度取决于蒸馏温度和初次冷凝温度。 真空蒸馏 真空蒸馏的目的主要是将粗脂肪酸中的高沸点杂质与脂肪酸进行分离，同时，进一步脱除低沸点杂质。粗脂肪酸中高沸点杂质的分离主要是通过蒸馏时的真空度和温度来实现，低沸点杂质与脂肪酸的分离则主要是通过控制系统真空度和最终冷凝温度来实现。蒸馏时，一般要求真空度在0.093MPa以上，蒸馏温度应控制在215270。实际上，蒸馏温度的高低主要取决于真空度的高低，真空度越高，蒸馏温度越低。反之，蒸馏温度越高。而蒸馏温度的高低和时间长短又直接影响到蒸馏过程中脂肪酸损失率的大小。在实际生产中，要从经济和产品质量、得率三方面进行综合考虑，制定出较为合适的真空度和相应的蒸馏温度。同时，还要通入适量的水蒸气（最好是过热水蒸气）以进一步降低脂肪酸的蒸馏温度，在能够保证产品质量的前提下，力求获得较好的经济效益。冷凝 混合脂肪酸气体的冷凝可采用一次冷凝法，也可采用分步冷凝法。一次冷凝时，热量利用率低，热量消耗大，同时冷却水用量也大，生产成本较高。分步冷凝法有二次冷凝和三次冷凝法，生产精制混合脂肪酸时一般采用二次冷凝法，第一次冷凝可以通过控制冷却水的温度和用量以获得较高温度的冷凝液，此冷凝液再通过热交换装置对被蒸馏的原料液进行升温，以充分利用热能，热交换后的高温冷凝液再经进一步冷却后即为主馏分。冷凝温度的控制，由蒸馏系统的压力及原料脂肪酸的组成决定。如果蒸馏压力（表压）为6666kPa，则第一次冷凝温度要控制在200以下，第二次