油脂高壓水解副產物粗甘油的精制工藝研究

陳萬寶 王明權 張金龍 郭盼盼

（南京化工職業技術學院 化學工程系，江蘇 南京210048）

0 引言

隨著油脂加工行業的不斷發展擴張，促使粗甘油市場出現過剩。據統計，2006 年，僅在歐洲大約有50 萬t 的甘油涌入市場，而這已經遠遠超過了市場的承載能力。寶潔公司預測，2010 年世界甘油產量將超過120 萬t。甘油產量的劇增必將導致甘油的價格下降。目前甘油的來源主要有兩個渠道，一個是生物柴油副產的甘油，另外一個是脂肪酸的生產過程中副產的甘油，他們的產量約占油脂原料的10%，也就是說每生產1 噸生物柴油或脂肪酸就會產生0.1 噸的甘油。

高純度甘油是無毒、安全物質，在醫藥、食品、紡織、化工等領域有著相當廣泛的應用，而且范圍正在不斷延伸和擴展[1]。我國甘油一直處于供不應求的狀況，尤其是高純度甘油(99.5%)幾乎全部依靠進口[2]，主要從馬來西亞和印度尼西亞進口。粗甘油精制的方法主要有減壓蒸餾法[3-4]、離子交換法[5]和膜過濾法[6]。

我國目前的甘油主要是生產脂肪酸過程中副產的甘油，甘油的精制工藝是：甜水的預處理、蒸餾、減壓精餾、脫色。采用該工藝能得到99.5%以上的高純度甘油，但是在精餾過程中能耗較高且可能會發生甘油中氯化物含量超標的現象。甜水的預處理工藝主要是通過加鹽酸對甜水乳液進行破乳分離出其中的脂肪酸& 脂，再通過加入凈水劑和絮凝劑經過濾后得到相對純凈的甜水；蒸餾工藝是將甜水的濃度提升到90%左右； 減壓精餾工藝是進一步提高甘油的濃度，能達到99.5%以上；最后的脫色工藝是讓精餾后的甘油通過活性炭炭床，進行脫色[7]和脫臭使得甘油的品質得到進一步提升。由于在甜水預處理過程中加入了鹽酸、純堿和偏鋁酸鈉等化學品，因此在甘油中存在一定濃度的無機鹽，這些無機鹽在甘油蒸餾和精餾過程中會造成能耗較高，特別是在精餾過程中若產生液沫夾帶會造成甘油中氯化物含量超標，并且甘油精餾殘渣（也叫做甘油瀝青）會非常粘稠，很難排出，這樣的甘油瀝青目前也沒有好的辦法加以處理，給環境帶來一定的危害。本文在此工藝的基礎上進行改進即在甜水預處理后增加一道離子交換樹脂脫鹽的工藝，這樣就可以有效的解決上述工藝中存在的問題。

1 材料與方法

1.1 原材料

高壓水解后的甜水（濃度約20%）；陽離子交換樹脂；陰離子交換樹脂；鹽酸；純堿；偏鋁酸鈉；絮凝劑。

1.2 主要儀器和設備

磁力攪拌加熱器；分液漏斗；電子天平；pH 儀；恒溫水浴槽；層析柱；馬弗爐。

1.3 試驗方法

在恒溫水域槽中加入一定量的甜水，升溫到60 攝氏度，加入一定量的鹽酸。靜置一段時間后，取出一定量加入到分液漏斗中去除上層的油脂。將下層液體放入燒瓶中，加入一定量的純堿調節pH 值，然后再加入一定量的偏鋁酸鈉，待產生大量絮凝物后加入一定量的絮凝劑，持續攪拌幾分鐘后過濾。過濾后的甜水依次通過裝有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和陰陽離子交換樹脂的層析柱。檢測經過層析柱后的甜水中的鹽含量，采用測其灰分的辦法來進行檢測。

2 結果與討論

2.1 甜水的脂肪酸& 脂的去除

油脂高壓水解產生的甜水是以一種O/W 的乳液的形式存在，通過加熱和加入鹽酸調節pH 值在3～4 之間，可以有效地破乳，脂肪酸& 脂的去除率達到95%以上。

2.2 甜水的聚沉、絮凝及過濾

去除脂肪酸& 脂后的甜水，加入純堿調節pH 值在5～6.5 之間，加入一定量的偏鋁酸鈉，充分攪拌后，再加入微量的絮凝劑充分攪拌后過濾，甜水中的懸浮物去除率能達到90%以上，甜水的清澈度明顯提高。

2.3 甜水的脫鹽

2.3.1 甜水濃度對脫鹽的影響

甘油濃度的高低會影響到甜水的粘度，這樣在通過離子交換柱的時候必然會對脫鹽有一定的影響。經調配制成不同質量分數的甘油溶液為原料，經過3 根陽離子交換樹脂層析柱、3 根陰離子交換樹脂層析柱和1 根陰陽離子混合樹脂交換柱，在室溫條件下進行脫鹽試驗，結果見表1。

從表1 可以看出，甘油中無機鹽的去除率隨甘油質量分數的降低而增加，當甘油質量分數低于20%時鹽分去除率可達99.50%以上，且隨甘油質量分數繼續降低去除率變化不大。

2.3.2 層析柱的數量對脫鹽的影響

將20%甘油濃度的甜水依次通過1 根陽離子交換樹脂層析柱、1根陰離子交換樹脂層析柱和1 根陰陽離子混合樹脂交換柱，在室溫條件下進行脫鹽試驗，收集脫鹽后的甜水檢測其灰分。同樣的操作方法，2 根陽離子交換樹脂層析柱、2 根陰離子交換樹脂層析柱和1 根陰陽離子混合樹脂交換柱。同樣的操作方法，4 根陽離子交換樹脂層析柱、4 根陰離子交換樹脂層析柱和1 根陰陽離子混合樹脂交換柱。具體結果見表2。

項目層析柱比例1：1：1層析柱比例2：2：1層析柱比例3：3：1層析柱比例4：4：1脫鹽前 脫鹽后 脫鹽前 脫鹽后 脫鹽前 脫鹽后 脫鹽前 脫鹽后灰分/% 1.15 0.21 1.15 0.11 1.15 0.0056 1.15 0.0052去除率/% 81.64 90.60 99.51 99.55

從表2 可以看出，隨著陰、陽離子交換樹脂的層析柱數量的增加，甘油中的鹽分的脫除效果就越來越好，但是超過3 根以后，鹽分的去除率增加的程度就變得很小了。

3 結論

研究得出，甜水中脂肪酸& 脂的去除，可以采用鹽酸調節甜水pH值在3～4 之間，可以有效地破乳，脂肪酸& 脂的去除率達到95%以上；加入純堿調節pH 值在5～6.5 之間，加入一定量的偏鋁酸鈉后，再加入微量的絮凝劑過濾后，甜水中的懸浮物去除率能達到90%以上；甘油中無機鹽的去除率隨甘油質量分數的降低而增加，當甘油質量分數低于20%時鹽分去除率可達99.50%以上，且隨甘油質量分數繼續降低去除率變化不大；陰、陽及混合離子交換樹脂層析柱的比例為3：3：1 是比較合適的組合。

［1］Y.H.Hui.油脂化學與工藝學(第五卷)[M].徐生庚，裘愛泳.北京：中國輕工業出版社，2001.

［2］陳文偉，高蔭榆，林向陽，等.生物柴油副產物甘油精制新法[J].中國油脂，2006，31（05）：62-64.

［3］忻耀年.連續化粗甘油蒸餾技術[J].中國油脂，2002，27（03）：67—69.

［4］宮勝臣.植物油皂腳制備脂肪酸甲酯及甘油[J].丹東紡專學報，2002，9（04）：7—8.

［5］劉漢勇，寧春利，張春雷，等.生物柴油副產物粗甘油的精制工藝研究[J].化學世界，2009，50（03）：174—177.

［6］Jeromin L，Johannisbauer W，Blum S，etal. Process for the purification of glycerol water：美國，5527974[P].1996.

［7］王明權，何麗美.不同活性炭對甘油脫色的影響[J].科技信息，2008，17：273.