油脂高压水解副产物粗甘油的精制工艺研究

陈万宝 王明权 张金龙 郭盼盼

（南京化工职业技术学院 化学工程系，江苏 南京210048）

0 引言

随着油脂加工行业的不断发展扩张，促使粗甘油市场出现过剩。据统计，2006 年，仅在欧洲大约有50 万t 的甘油涌入市场，而这已经远远超过了市场的承载能力。宝洁公司预测，2010 年世界甘油产量将超过120 万t。甘油产量的剧增必将导致甘油的价格下降。目前甘油的来源主要有两个渠道，一个是生物柴油副产的甘油，另外一个是脂肪酸的生产过程中副产的甘油，他们的产量约占油脂原料的10%，也就是说每生产1 吨生物柴油或脂肪酸就会产生0.1 吨的甘油。

高纯度甘油是无毒、安全物质，在医药、食品、纺织、化工等领域有着相当广泛的应用，而且范围正在不断延伸和扩展[1]。我国甘油一直处于供不应求的状况，尤其是高纯度甘油(99.5%)几乎全部依靠进口[2]，主要从马来西亚和印度尼西亚进口。粗甘油精制的方法主要有减压蒸馏法[3-4]、离子交换法[5]和膜过滤法[6]。

我国目前的甘油主要是生产脂肪酸过程中副产的甘油，甘油的精制工艺是：甜水的预处理、蒸馏、减压精馏、脱色。采用该工艺能得到99.5%以上的高纯度甘油，但是在精馏过程中能耗较高且可能会发生甘油中氯化物含量超标的现象。甜水的预处理工艺主要是通过加盐酸对甜水乳液进行破乳分离出其中的脂肪酸& 脂，再通过加入净水剂和絮凝剂经过滤后得到相对纯净的甜水；蒸馏工艺是将甜水的浓度提升到90%左右； 减压精馏工艺是进一步提高甘油的浓度，能达到99.5%以上；最后的脱色工艺是让精馏后的甘油通过活性炭炭床，进行脱色[7]和脱臭使得甘油的品质得到进一步提升。由于在甜水预处理过程中加入了盐酸、纯碱和偏铝酸钠等化学品，因此在甘油中存在一定浓度的无机盐，这些无机盐在甘油蒸馏和精馏过程中会造成能耗较高，特别是在精馏过程中若产生液沫夹带会造成甘油中氯化物含量超标，并且甘油精馏残渣（也叫做甘油沥青）会非常粘稠，很难排出，这样的甘油沥青目前也没有好的办法加以处理，给环境带来一定的危害。本文在此工艺的基础上进行改进即在甜水预处理后增加一道离子交换树脂脱盐的工艺，这样就可以有效的解决上述工艺中存在的问题。

1 材料与方法

1.1 原材料

高压水解后的甜水（浓度约20%）；阳离子交换树脂；阴离子交换树脂；盐酸；纯碱；偏铝酸钠；絮凝剂。

1.2 主要仪器和设备

磁力搅拌加热器；分液漏斗；电子天平；pH 仪；恒温水浴槽；层析柱；马弗炉。

1.3 试验方法

在恒温水域槽中加入一定量的甜水，升温到60 摄氏度，加入一定量的盐酸。静置一段时间后，取出一定量加入到分液漏斗中去除上层的油脂。将下层液体放入烧瓶中，加入一定量的纯碱调节pH 值，然后再加入一定量的偏铝酸钠，待产生大量絮凝物后加入一定量的絮凝剂，持续搅拌几分钟后过滤。过滤后的甜水依次通过装有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂和阴阳离子交换树脂的层析柱。检测经过层析柱后的甜水中的盐含量，采用测其灰分的办法来进行检测。

2 结果与讨论

2.1 甜水的脂肪酸& 脂的去除

油脂高压水解产生的甜水是以一种O/W 的乳液的形式存在，通过加热和加入盐酸调节pH 值在3～4 之间，可以有效地破乳，脂肪酸& 脂的去除率达到95%以上。

2.2 甜水的聚沉、絮凝及过滤

去除脂肪酸& 脂后的甜水，加入纯碱调节pH 值在5～6.5 之间，加入一定量的偏铝酸钠，充分搅拌后，再加入微量的絮凝剂充分搅拌后过滤，甜水中的悬浮物去除率能达到90%以上，甜水的清澈度明显提高。

2.3 甜水的脱盐

2.3.1 甜水浓度对脱盐的影响

甘油浓度的高低会影响到甜水的粘度，这样在通过离子交换柱的时候必然会对脱盐有一定的影响。经调配制成不同质量分数的甘油溶液为原料，经过3 根阳离子交换树脂层析柱、3 根阴离子交换树脂层析柱和1 根阴阳离子混合树脂交换柱，在室温条件下进行脱盐试验，结果见表1。

从表1 可以看出，甘油中无机盐的去除率随甘油质量分数的降低而增加，当甘油质量分数低于20%时盐分去除率可达99.50%以上，且随甘油质量分数继续降低去除率变化不大。

2.3.2 层析柱的数量对脱盐的影响

将20%甘油浓度的甜水依次通过1 根阳离子交换树脂层析柱、1根阴离子交换树脂层析柱和1 根阴阳离子混合树脂交换柱，在室温条件下进行脱盐试验，收集脱盐后的甜水检测其灰分。同样的操作方法，2 根阳离子交换树脂层析柱、2 根阴离子交换树脂层析柱和1 根阴阳离子混合树脂交换柱。同样的操作方法，4 根阳离子交换树脂层析柱、4 根阴离子交换树脂层析柱和1 根阴阳离子混合树脂交换柱。具体结果见表2。

项目层析柱比例1：1：1层析柱比例2：2：1层析柱比例3：3：1层析柱比例4：4：1脱盐前 脱盐后 脱盐前 脱盐后 脱盐前 脱盐后 脱盐前 脱盐后灰分/% 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

从表2 可以看出，随着阴、阳离子交换树脂的层析柱数量的增加，甘油中的盐分的脱除效果就越来越好，但是超过3 根以后，盐分的去除率增加的程度就变得很小了。

3 结论

研究得出，甜水中脂肪酸& 脂的去除，可以采用盐酸调节甜水pH值在3～4 之间，可以有效地破乳，脂肪酸& 脂的去除率达到95%以上；加入纯碱调节pH 值在5～6.5 之间，加入一定量的偏铝酸钠后，再加入微量的絮凝剂过滤后，甜水中的悬浮物去除率能达到90%以上；甘油中无机盐的去除率随甘油质量分数的降低而增加，当甘油质量分数低于20%时盐分去除率可达99.50%以上，且随甘油质量分数继续降低去除率变化不大；阴、阳及混合离子交换树脂层析柱的比例为3：3：1 是比较合适的组合。

［1］Y.H.Hui.油脂化学与工艺学(第五卷)[M].徐生庚，裘爱泳.北京：中国轻工业出版社，2001.

［2］陈文伟，高荫榆，林向阳，等.生物柴油副产物甘油精制新法[J].中国油脂，2006，31（05）：62-64.

［3］忻耀年.连续化粗甘油蒸馏技术[J].中国油脂，2002，27（03）：67—69.

［4］宫胜臣.植物油皂脚制备脂肪酸甲酯及甘油[J].丹东纺专学报，2002，9（04）：7—8.

［5］刘汉勇，宁春利，张春雷，等.生物柴油副产物粗甘油的精制工艺研究[J].化学世界，2009，50（03）：174—177.

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

［7］王明权，何丽美.不同活性炭对甘油脱色的影响[J].科技信息，2008，17：273.