硬脂酸工藝技術綜述及前景

吳永新

摘要：本文針對重要的有機化工原料硬脂酸做了詳細說明，分析評析了生產工藝技術及對前沿技術進行調查。最后簡述了硬脂酸的下游產品單硬脂酸甘油酯的廣泛應用領域，進一步說明了硬脂酸的應用方向，說明其廣大的發展前景。

關鍵詞：硬脂酸；生產技術；前景

1. 硬脂酸簡介

硬脂酸化學名稱為十八烷酸，含18碳原子的飽和脂肪酸，分子式C17H35COOH。熔點69.6℃，自然點444.3℃，無毒，具有一般有機羧酸的化學通性。為白色或類白色有滑膩感的粉末或結晶硬塊，其剖面有微帶光澤的細針狀結晶；有類似油脂的微臭，無味。

硬脂酸是一種重要的有脂肪酸機化工原料，是構成動、植物油脂的一種主要成分，經工業提取后大量地應用塑料工業、橡膠工業、蠟燭、紡織、染整工業、化妝品、食品行業、造紙工業、文教用品、潤滑脂工業、光亮劑、碳酸鈣工業 等等領域。較高的市場需求導致很多廠商進行擴能擴產，爭搶市場這份蛋糕。

2.硬脂酸生產工藝綜述

2.1生產工藝綜述

目前，我國硬脂酸生產工藝有：堿深度皂化—酸化法；常壓催化水解法；中高壓無催化水解法等。由于前兩種生產方法成本高，產品質量差，收率低，廢水嚴重等原因，僅在小規模脂肪酸生產企業仍在應用，有規模的脂肪酸廠普遍采用加壓塔式無催化劑水解工藝。用酸化油位原料時，一般采用中低壓無催化塔式水解工藝；用油脂為原料時，一般采用高壓無催化連續塔式水解工藝。

從80年代開始，我國從國外引進了多套塔式高壓水解及連續精餾生產脂肪酸裝置，主要引進了意大利CMB、意大利Gianazza以及德國Luqi（魯奇）等公司的生產工藝和裝置。以精煉植物油為原料生產硬脂酸和甘油，其引進裝置具有產品收率高、分離精度好、規模大和自動化程度高等特點。但有投資規模大，原料要求高等不足。

以酸化油為原料生產分離提純硬脂酸是一項技術難度高的工作。因為，其一是油脂中的色素和雜質已經集中到這些下腳料中，必須有高性能的設備才能分離。其二是油脂精煉廠中往往把幾種油脂下腳料混合在一起處理，因此下腳料的脂肪酸成分比單一油脂的組成更加復雜，分離提純自然就更困難。福建化工研究所開發成功的多塔連續真空精餾技術，吸取了發達國家脂肪酸真空精餾技術的精華，并結合我國條件，在過程控制、物料輸送和真空密封等方面做了改進，提高了精餾塔的分離效率，降低精餾溫度，縮短了物料在高溫的停留時間，從而避免了脂肪酸在高溫下的氧化聚合，提高了產品收率。該技術在全國幾十家企業得到推廣應用，目前可完成處理3萬噸酸化油規模的生產工藝和裝置的技術轉讓。與從國外引進的同類技術相比，具有投資省、建設期短、設備維修費用低，生產靈活等特點，具有良好的社會經濟效益。

2.2 硬脂酸的合成原理

硬脂酸是由棕櫚油加氫處理而生成，即在催化劑的作用下，棕櫚油與氫氣反應，使不飽和雙鍵變成飽和鍵，從而得到硬脂酸，該反應是在氣—液—固三相體系中進行的。氫化反應過程分以下4個步驟：⑴擴散階段，氫氣向脂肪酸中擴散溶解；⑵吸附階段，溶解氫氣被吸附于催化劑的表面活化成金屬氫活性中間體；⑶反應階段，烯烴中雙鍵在活性中間體上配位，生成活化的金屬絡何物；⑷解析階段，用金屬碳使雙鍵中間體吸附氫，同時解析飽和烷烴。

2.3 硬脂酸的合成工藝介紹

（1）主要工藝流程

目前國內大多數采用進口棕櫚油或精煉油、植物油為原料，經加氫、水解、酸處理、蒸餾及壓榨工藝進行生產。天然油脂的主要成分中除油酸脂外，還有含2個雙鍵的亞油酸脂及含有3個雙鍵的亞麻酸脂，特別對植物油來說，這兩種酸脂的含量均較高。亞油酸先加氫生產油酸，然后再進一步加成為硬脂酸。

（2）工藝流程及概述

首先將融化的棕櫚油通過高壓泵輸送至高壓塔釜中，同時輸進氫氣，調節棕櫚油與氫氣的輸送比例，控制溫度穩定在250±5℃，根據反應情況不斷加入混合好的催化劑；然后從加氫塔中連續排出物料，經分離將氫氣與反應液分離，再將反應液用泵輸送至高壓水解塔中，同時輸進一定比例的軟水，控制反應溫度為250℃左右，分別從塔頂與塔底排放出初品硬化油與甘油水溶液，回收甘油水溶液，將初品硬化油進行閃蒸，然后精餾、切片或造粒合格硬脂酸包裝入庫。

此工藝技術為高溫、高壓加氫與水解生產法，為連續投料生產工藝，生產量大，勞動負荷低，反應轉化率高，產品收率高，產生的“三廢”少，污水可以實現“零排放”，適合節能減排政策。

3. 硬脂酸的發展前景

（1）單硬脂酸甘油酯的應用

單硬脂酸甘油酯是一種用途廣泛的油脂化工產品，是食品工業和日化行業中應用最廣泛、用量最大的乳化劑。它是由硬脂酸為主要原料合成而得。既具有親水基團（羥基）又具有親油基團（烷基）基，能解于油和水之間，有效地改善油和水乳化體系的表面張力，在油水的界面上形成吸附層，所以具有良好的乳化性和分散性；其親水親油平衡值為3.6—4.2，屬于油溶性，它除乳化作用外，還兼有發泡、消泡、防粘、防老化及控制脂肪凝聚的作用，是一種典型的非離子表面活性劑。

單硬脂酸甘油酯是優良的蛋糕乳化劑，經由單硬脂酸甘油酯乳化形成油、水、蛋和糖的穩定的乳化液來改善蛋糕的硬度或粒感，減慢變味，延長蛋糕的保鮮期。

單硬脂酸甘油酯用著面包心的軟化劑，用于制取面包、模壓快餐、面條等類似的含有谷粉或淀粉的食品，用作淀粉改良劑，改進產品的最終質量。單酯有兩種晶體形式，一種是不穩定的B型，另一種是穩定和更加密的a型，a型能改進面包質量，使面包不走味。在烘烤面包或加熱時，B型轉化為a型，并產生很精致的晶體狀。

（2）綠色環保能源的開發應用

以天然動植物油脂為原料生產的脂肪酸為原料已開發出非離子、陰離子、陽離子和兩性離子4大類10余個系列的表面活性劑。它的開發和應用對提高天然可再生資源的綜合利用率，緩解石油資源日益減少所帶來的壓力十分重要。同時還需要提升水解和精餾技術水平，改善產品質量與收率，提高競爭力。

與此同時，隨著我國國民經濟的持續高效發展，對能源工業發展提出來新的要求。根據國家中長期規劃，清潔能源和生物質能源的開發運用將成為主流方向，根據我國“環保、清潔和低碳經濟”的發展戰略，生物質能源將在我國經濟發展中占主導地位。而利用棕櫚油加氫催化制成生物燃料將成為不可缺少的一種新技術，將在能源領域中得到廣泛應用。

4. 結果與討論

（1）硬脂酸應用市場領域廣泛，未來發展前景將成轉向食品行業與國家能源高科行業，所以需要進一步細化細化其工藝生產路線，提高轉化率、提高產品質量與產能。

（2）使用催化加氫、高壓水解、精餾提純是目前最先進的生產工藝，其實現了產品高質量、裝置資源綜合利用和能源循環利用效率高，幾乎實現零三廢綠色環保工藝。

參考文獻

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