油脂高壓水解副產(chǎn)物粗甘油的精制工藝研究

陳萬(wàn)寶 王明權(quán) 張金龍 郭盼盼

（南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 化學(xué)工程系，江蘇 南京210048）

0 引言

隨著油脂加工行業(yè)的不斷發(fā)展擴(kuò)張，促使粗甘油市場(chǎng)出現(xiàn)過(guò)剩。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006 年，僅在歐洲大約有50 萬(wàn)t 的甘油涌入市場(chǎng)，而這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了市場(chǎng)的承載能力。寶潔公司預(yù)測(cè)，2010 年世界甘油產(chǎn)量將超過(guò)120 萬(wàn)t。甘油產(chǎn)量的劇增必將導(dǎo)致甘油的價(jià)格下降。目前甘油的來(lái)源主要有兩個(gè)渠道，一個(gè)是生物柴油副產(chǎn)的甘油，另外一個(gè)是脂肪酸的生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)的甘油，他們的產(chǎn)量約占油脂原料的10%，也就是說(shuō)每生產(chǎn)1 噸生物柴油或脂肪酸就會(huì)產(chǎn)生0.1 噸的甘油。

高純度甘油是無(wú)毒、安全物質(zhì)，在醫(yī)藥、食品、紡織、化工等領(lǐng)域有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，而且范圍正在不斷延伸和擴(kuò)展[1]。我國(guó)甘油一直處于供不應(yīng)求的狀況，尤其是高純度甘油(99.5%)幾乎全部依靠進(jìn)口[2]，主要從馬來(lái)西亞和印度尼西亞進(jìn)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(guò)濾法[6]。

我國(guó)目前的甘油主要是生產(chǎn)脂肪酸過(guò)程中副產(chǎn)的甘油，甘油的精制工藝是：甜水的預(yù)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(guò)程中能耗較高且可能會(huì)發(fā)生甘油中氯化物含量超標(biāo)的現(xiàn)象。甜水的預(yù)處理工藝主要是通過(guò)加鹽酸對(duì)甜水乳液進(jìn)行破乳分離出其中的脂肪酸& 脂，再通過(guò)加入凈水劑和絮凝劑經(jīng)過(guò)濾后得到相對(duì)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(jìn)一步提高甘油的濃度，能達(dá)到99.5%以上；最后的脫色工藝是讓精餾后的甘油通過(guò)活性炭炭床，進(jìn)行脫色[7]和脫臭使得甘油的品質(zhì)得到進(jìn)一步提升。由于在甜水預(yù)處理過(guò)程中加入了鹽酸、純堿和偏鋁酸鈉等化學(xué)品，因此在甘油中存在一定濃度的無(wú)機(jī)鹽，這些無(wú)機(jī)鹽在甘油蒸餾和精餾過(guò)程中會(huì)造成能耗較高，特別是在精餾過(guò)程中若產(chǎn)生液沫夾帶會(huì)造成甘油中氯化物含量超標(biāo)，并且甘油精餾殘?jiān)ㄒ步凶龈视蜑r青）會(huì)非常粘稠，很難排出，這樣的甘油瀝青目前也沒(méi)有好的辦法加以處理，給環(huán)境帶來(lái)一定的危害。本文在此工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)即在甜水預(yù)處理后增加一道離子交換樹(shù)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(wèn)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(yáng)離子交換樹(shù)脂；陰離子交換樹(shù)脂；鹽酸；純堿；偏鋁酸鈉；絮凝劑。

1.2 主要儀器和設(shè)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(yàn)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(shí)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(diào)節(jié)pH 值，然后再加入一定量的偏鋁酸鈉，待產(chǎn)生大量絮凝物后加入一定量的絮凝劑，持續(xù)攪拌幾分鐘后過(guò)濾。過(guò)濾后的甜水依次通過(guò)裝有陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、陰離子交換樹(shù)脂和陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的層析柱。檢測(cè)經(jīng)過(guò)層析柱后的甜水中的鹽含量，采用測(cè)其灰分的辦法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 甜水的脂肪酸& 脂的去除

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

2.2 甜水的聚沉、絮凝及過(guò)濾

去除脂肪酸& 脂后的甜水，加入純堿調(diào)節(jié)pH 值在5～6.5 之間，加入一定量的偏鋁酸鈉，充分?jǐn)嚢韬螅偌尤胛⒘康男跄齽┏浞謹(jǐn)嚢韬筮^(guò)濾，甜水中的懸浮物去除率能達(dá)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(duì)脫鹽的影響

甘油濃度的高低會(huì)影響到甜水的粘度，這樣在通過(guò)離子交換柱的時(shí)候必然會(huì)對(duì)脫鹽有一定的影響。經(jīng)調(diào)配制成不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的甘油溶液為原料，經(jīng)過(guò)3 根陽(yáng)離子交換樹(shù)脂層析柱、3 根陰離子交換樹(shù)脂層析柱和1 根陰陽(yáng)離子混合樹(shù)脂交換柱，在室溫條件下進(jìn)行脫鹽試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1 可以看出，甘油中無(wú)機(jī)鹽的去除率隨甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低而增加，當(dāng)甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于20%時(shí)鹽分去除率可達(dá)99.50%以上，且隨甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)降低去除率變化不大。

2.3.2 層析柱的數(shù)量對(duì)脫鹽的影響

將20%甘油濃度的甜水依次通過(guò)1 根陽(yáng)離子交換樹(shù)脂層析柱、1根陰離子交換樹(shù)脂層析柱和1 根陰陽(yáng)離子混合樹(shù)脂交換柱，在室溫條件下進(jìn)行脫鹽試驗(yàn)，收集脫鹽后的甜水檢測(cè)其灰分。同樣的操作方法，2 根陽(yáng)離子交換樹(shù)脂層析柱、2 根陰離子交換樹(shù)脂層析柱和1 根陰陽(yáng)離子混合樹(shù)脂交換柱。同樣的操作方法，4 根陽(yáng)離子交換樹(shù)脂層析柱、4 根陰離子交換樹(shù)脂層析柱和1 根陰陽(yáng)離子混合樹(shù)脂交換柱。具體結(jié)果見(jiàn)表2。

項(xiàng)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(yáng)離子交換樹(shù)脂的層析柱數(shù)量的增加，甘油中的鹽分的脫除效果就越來(lái)越好，但是超過(guò)3 根以后，鹽分的去除率增加的程度就變得很小了。

3 結(jié)論

研究得出，甜水中脂肪酸& 脂的去除，可以采用鹽酸調(diào)節(jié)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(dá)到95%以上；加入純堿調(diào)節(jié)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(guò)濾后，甜水中的懸浮物去除率能達(dá)到90%以上；甘油中無(wú)機(jī)鹽的去除率隨甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低而增加，當(dāng)甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于20%時(shí)鹽分去除率可達(dá)99.50%以上，且隨甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)降低去除率變化不大；陰、陽(yáng)及混合離子交換樹(shù)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(xué)與工藝學(xué)(第五卷)[M].徐生庚，裘愛(ài)泳.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2001.

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