油脂高压连续水解工艺

油脂高压连续水解工艺摘要：油脂，化学名称为甘油三酸脂，主要是指天然植物油、动物油和混合油。 天然植物油主要有：棕榈油、椰子油、棉籽油等；动物油主要指：牛羊油等动物 油；混合油指动物油与植物油的混合体。油脂的水解，是指油脂与水反应，反应 生成脂肪酸和甘油，其甘油的低浓度水溶液又称为甜水。本文首先介绍了油脂高 温高野连续水解机理，其次探讨了油脂高压连续水解工艺流程，最后主要水解反 应控制、水解率和甜水浓度提高和安全环保控制等方面进行开展研究和讨论。共 相关人员参考。关键词：油脂；水解；脂肪酸；1、油脂高温高压连续水解机理油脂的水解是油与水两相接触的反应。增大油水的互溶性，即使油脂获得更多的反应所 需的H+和OH-，就成油脂水解的关键。从现有的催化水解的研究发现，水在油中的溶解度大 于油在水中的溶解度。催化水解是通过加人适当的催化剂，借催化剂的表面活性，使油水生 成一种油包水的微乳，增加水在油中的溶解度，而高温高压连续水解是从提高体系温度的方 式，来提高水在油中的溶解度，并以适当的高温来促进水电离，为油脂水解提供所需的H+和 OH-。油脂高温高压连续水解装置的核心是一个逆流反应的反应塔。结构如图1所示。塔大致 可划分为中部的裂解区和上、下两个分离区。油在中部裂解区，在高压蒸汽的作用下，温度 升到240摄氏度以上，在蒸汽搅动下，油、水充分混后，形成油包水的均相，增大了油和水 的接触面积，使水解反应得到以快速进行。裂解后生成的脂肪酸和甘油水溶液（甜水）。由 于其比重的差异分别向上和向下运动，脱离反应体系，进一步使得反应平衡向产物方向移动。 顶部的脂肪酸与进人的水混合，一方面与水混合换热，热量得以回收；另一方面水也作为一 种萃取剂，将混合在脂肪酸中未完全水解的一甘醋、二甘醋以及其产物甘油冲洗下来，带回 裂解区水解。脂肪酸在压力的作用下被排出来。甜水溶液由于其比重较大，向塔底沉降。在 此过程中甜水溶液与塔底进人的油换热，油将甜水溶液中未水解完全的油溶性物质带走，回 到裂解区继续水解。甜水则在重力作用下在塔底沉降富集，最终在压力作用下从塔底排出。图1高温高压连续逆流水解塔结构示意图2、油脂高压连续水解工艺流程油脂水解方法有很多种，包括酸化法、酶分解法和催化剂法等等。随着技术的开发和先 进工艺的引进，现在已实现高温、高压、无催化且能连续操作的工业模式，其产量也随之增 大。德国鲁奇公司就是采用连续高压水解工艺技术。其采用单塔逆流原理，使油脂在水解塔 内上升过程中，逐渐分解成脂肪酸和甘油。甘油水从水解塔底部分离区排出，同时脂肪酸从 水解塔的上部分离区排出，避免了油脂进入甘油水发生乳化现象。其优点是操作管理简单、 油脂水解率高、产品比较干净、工艺生产稳定及物料消耗较低等优点。原料油脂用高压泵注入水解塔的下部，同时6. 3MPa （表压）的高压蒸汽分别从水解塔 的上中下部四点进入，也有一流股原料油脂由高压泵注入水解塔的顶部，水解塔顶部藏有一 个泡罩式热交换器，能把脂肪酸的热量传递给水解水。这是油脂高压连续水解的关键，也是 核心技术部分。解水由上分离区的下部进入，水与脂肪酸在上部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，使其均布在水 解塔的裂解区。水与油脂微粒直接接触，在250255C的高温下使油脂水解为甘油和游离态 脂肪酸。而甘油易溶于水中，形成甘油水，甘油水在250C时比重为1010kg/m3，则甘油水 会靠重力聚积于塔釜中，视釜底液位的高度，甘油水可连续从塔出料口流入甘油闪蒸罐。闪 蒸罐分离出的气相部分经三级浓缩分离器冷却，冷凝后的工艺水进入罐区储备。闪蒸罐分离 出的液体，先在分离罐中除去脂肪类漂浮物，脂肪类漂浮物也收集进入罐区储备。从分离罐 出来的甘油经加热浓缩，浓缩后的甘油进入罐区储备。3、油脂高压无催化逆流连续水解的控制和水解率提升建议3.1、水解塔内油脂逆流水解反应过程中的介质流向与相变情况介绍水解塔正常运行情况下，油脂和水的走向和相变情况如下：3.1.1、油脂走向与相变情况：油脂通过高压柱塞泵从水解塔底部一定高度通过分布器进 入水解塔，作为非连续相的油脂液滴（液体流）受处于连续相下降的甜水加热后向上穿过油 水分离层、通过油水界面后汇入连续相的油脂层，连续相的油脂层随底部油脂的不断汇入而 向上移动，在向上移动过程中与向下移动的分散相甜水液滴（液体流）发生水解反应，此过 程一直到顶部泡罩板为止；在此过程中，连续相的油脂还得到各个高压蒸汽分布器加热而进 行油脂的水解，在达到顶部泡罩板下时，上升的连续相油脂逐步从油脂水解反应生成连续相 的脂肪酸液体，其水解率到达98%99%。3.1.2、水的走向与相变情况：参与反应的工艺水通过高压柱塞泵从水解塔顶部以液体流 状态进入泡罩，通过泡罩以液滴状态（分散相）进入向上移动的脂肪酸连续相并与脂肪酸中 的未反应的油脂不进行水解反应，液滴在下降过程中，通过不断与油脂进行水解反应，其水 滴变成甜水液滴向下移动，在此过程中，还得到高压蒸汽加热提供热量不断进行油脂水解反 应，此过程甜水液滴一直以分散相的状态达到底部油水界面为止，通过不断地进行水解反应， 且甜水液滴的甜水浓度不断提升；在甜水液滴下降过程中液滴不断增大（部分液滴会形成液 体流），一直到达水解塔底部油水界面（此时甜水浓度达到8%10%），再通过界面进入油 水分离层，通过分离层后，处于分散相的甜水液滴和甜水液体流汇成连续相的甜水向下移动， 并在下降过程中将甜水的热量交换与向上移动的油脂液滴（油脂液体流）。3.2、油脂高压无催化逆流连续水解率的操作控制要点油脂连续水解操作控制过程中，要达到高和理想的水解效果、提高水解率，应当从如下 方面做好控制：3.2.1、油脂高压连续水解在生产运行过程中，必须保持水解塔压力稳定，水解塔压力应 控制在水解塔温度对应蒸汽饱和蒸气压以上0.3-0.4MPa范围内。3.2.2、油脂高压连续水解在生产运行过程中，应保持进油和进水连续进行，尽量防止进 油、进水的中断。3.2.3、油脂高压连续水解在生产运行过程中，调整参数时幅度要小，实现精心操作。3.2.4、油脂高压连续水解在生产运行过程中，应随时观察甜水、脂肪酸的变化，发现有 异常应提前进行操作调整。3.2.5、对于油品品质不好的油脂，如高酸值油品、含骨胶的牛羊油以及含蛋白质油品和 杂质颗粒的油品，对高压连续水解装置生产，带来新的操作控制难度；主要是在连续水解过 程中可能发生油水分离层的乳化、导致水解塔油水界面消失，严重时从底部进油不能得到下 降甜水的加热上行，而是直接从底部甜水管道排出，最终导致水解塔停止进油和进水，只能 等待水解塔系统油水界面恢复后重新进水进油开车。3.2.6、针对高酸值油品、含骨胶的牛羊油，以及含蛋白质油品和有杂质颗粒的油品，在 连续水解装置生产时，对设备和环境要求高，要求企业必须有可靠的气味控制系统和抗污水 负荷冲击的污水处理装置。结束语综上所述，连续高压水解法是一种先进、节能、环保和高效的油脂水解生产脂肪酸和甘 油的方法，值得在有条件的大中型油脂化工厂中推广使用。参考文献：1 陈万宝，王明权，张金龙，郭盼盼.油脂高压水解副产物粗甘油的精制工艺研究J.山 东工业技术，2013（11）： 176+163.2 忻耀年，朱先龙.油脂连续高压水解制备脂肪酸的工艺和技术J.中国油脂，2002 （06）： 55-57.