关于脂肪酸工艺的基础知识
12页1、脂肪酸工艺基础知识一、油脂水解工艺原理在适当条件下,油脂和水可以反应生成脂肪酸和甘油。该反应实质上是在水的作用下,依次地使油脂变成甘油二酸酯、甘油一酸酯、脂肪酸和甘油。 该反应属可逆反应。水解进行到一定程度时水解的速度将逐渐减慢直到反应达到平衡。为了获得较高的水解率,需要使用过量的水,以促进水解反应的进行。在通常压力下,即使水达到沸点,水在油脂和脂肪酸内的溶解度也很小。而在高温下,溶解度就迅速增高。为了使足够的水溶解于油脂中,还需要有足够的压力使水保留在液相中。温度的选择取决于油脂中多不饱和脂肪酸,特别是共轭多不饱和脂肪酸的含量。高温下不饱和脂肪酸容易发生聚合降解,不仅影响产品质量,也增加了油脂的消耗。当然,温度的选择还有别的原因:温度太高,则水与脂肪完全混溶,逆流操作就无法进行;另外,在274以上时,有一些甘油会分解成丙烯醛。相反,如果温度降低至205以下,则会使水解速率显著降低。因此,必须选择一个适当温度使系统中的水,大部分既能分离出来,并作为水相存在,又能保证高的水解率。当一种高压连续水解工艺,可以在相当广泛的温度和压力范围内进行时,所选择的温度和压力必须是既能保证溶解在油脂中的
2、水量大于使油脂完全水解所必需的水量,又能不使水与油脂达到完全混溶而形成单一液相的程度。反应水量与油脂的比例,主要取决于要水解的程度、水解的速率以及甘油水中甘油浓度等因素。水油比(重量比)通常为0.80.85(其中水的重量包括高压蒸汽的重量)。采用逆流原理,可使反应中生成的甘油水和脂肪酸连续从反应区排出。水解塔底部有一分离区,使脂肪物与甘油水能充分分离。否则,进入的油脂将与排出的甘油水发生乳化现象。同样,塔的上部也有一分离区,使脂肪酸在出塔之前能从水溶液中分离出来。在正常操作条件下,仅有小部分水解反应在油水界面上反应,而大部分水解反应是水溶解在油脂内的均相反应。水溶解在油脂内的程度取决于操作的温度和压力,这也是决定水解速率和水解度的主要因素。传统的水解方法有很多种,包括低压催化间歇水解、中压催化间歇水解等。但作为工业规模的方法,随着时代的发展,科技的进步,逐渐采用产量大、连续化的生产方法。其主流是:高温、高压、无催化、连续等特点。我们KOCI是采用JJ-LURGI技术的单塔逆流连续高压水解工艺(水解塔尺寸:1800*52000mm)。其生产量大,生产连续稳定,操作管理简单,油脂水解率高达
3、9899%,脂肪酸收率高,甘油水浓度高(1016%),而且比较干净,只需简单处理,就可得到高质量的甘油。同时,整个工艺的物料消耗也低。 单塔水解装置主要由水解塔、给水泵、油脂输入泵、脂肪酸和甘油水闪蒸罐组成。塔下部充满了甘油水,其上为一层乳液,乳液上面是脂肪酸。观察水解塔中的变化过程,可将其内部结构作进一步划分。 水解水由上分离区的下部进入,水与脂肪酸在上热交换区进行热交换,水被加热,同时脂肪酸被冷却。在内部热交换器(泡罩)的作用下,水被喷射分散成小水滴,使其遍布裂解区。水与油脂微粒直接接触(均相),高温下使油脂水解为脂肪酸和甘油。而甘油易溶于水中。在塔下部热交换区水与进料油脂相遇,由于250的水(比重800kg/m3)比90的油脂(比重800kg/m3)轻,所以水将热传给油脂并浮在其上,而12%的甘油水在250时比重为1010kg/m3,则甘油水靠重力聚积于塔釜中,夹带的油滴在下分离区中上升。视釜底液位的高度,甘油水可连续从出料区流入闪蒸罐。油脂系从进料口进入后,在塔中缓慢上升,受热后裂解(在水作用下)。脂肪酸在塔顶冷却后流入闪蒸罐,脂肪酸中溶解的水的量视温度高低而不同,但均可在闪蒸
4、罐中蒸发。裂解区中加入的高压蒸汽是用于补充设备中的热损耗,以维持水解塔的温度。二、甘油水预处理由于甘油水中含有少量脂肪酸盐类,溶解于水中的少量脂肪酸及来自油脂中的其它有机物质,须经净化工段(102)除去上述杂质,以保证后面工序的顺利生产。温度是前提,在温度达到9095时,破乳效果好,能有效析出溶解在甘油水中的脂肪酸。处理过程:1、 酸化。以便将甘油水中的脂肪酸盐类分解为脂肪酸,便于撇沫除去。2、 中和。选用碱性物质,将余下的脂肪酸皂化生成不溶性的皂,同时中和过量的无机酸(最好能反应生成不溶于水的沉淀)3、 絮凝。加入凝剂,使不溶物形成大颗粒,便于机械过滤除去。 常用处理方法:1、A、H2SO4(98%) PH=33.5B、Ca(OH)2 PH=88.5C、Na2CO3D、AL2(SO4)3或NaAlO22、A、H2SO4(98%) PH=33.5B、Ba(OH)2 PH=88.5C、AL2(SO4)3或NaAlO23、A、H2SO4(98%) PH=33.5B、Ba CO3 PH=7C、AL2(SO4)3或NaAlO24、A、HCl(30%) PH=33.5B、Na2CO3 PH=4.
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