脂肪酸教案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第二章第二章 工业脂肪酸工业脂肪酸Industrial fatty acid 天然脂肪酸天然脂肪酸 工业脂肪酸工业脂肪酸 合成脂肪酸 天然脂肪酸原料起源:天然脂肪酸原料起源:动物植物油脂、皂脚、脱臭馏出物皂脚、脱臭馏出物,海生动物油以及妥尔油。脂肪酸产品:脂肪酸产品:混合脂肪酸、油酸、硬脂酸、亚油酸、芥酸等。第1页混合脂肪酸 硬脂酸精馏油酸第2页第一节第一节 工业脂肪酸制取工业脂肪酸制取 一、植物油皂脚制取脂肪酸一、植物油皂脚制取脂肪酸 肥皂肥皂约60%60%60%60%75%75%75%75%(干基);干基 中性油约中性油约25%25%25%25%40%40%40%40%(干基)(干基);油
2、脂碱炼油脂碱炼油脂碱炼油脂碱炼 35%35%35%35%50%50%50%50%少许类脂物、游离碱、饼屑少许类脂物、游离碱、饼屑 皂脚组成皂脚组成 及粕末等。及粕末等。水分:50%50%50%50%65%65%65%65%。脂肪酸用途:脂肪酸用途:日用化学品原料、化学工业原料等。本章主要内容:本章主要内容:第3页 (一)植物油皂脚制取脂肪酸方法(一)植物油皂脚制取脂肪酸方法 1.1.提取方法提取方法 皂化酸解法皂化酸解法 酸化水解法酸化水解法 2.2.油脂水解方法油脂水解方法 依据水解操作操作不一样:间歇水解法 连续水解法 依据水解压力不一样和是否采取催化剂:依据水解压力不一样和是否采取催化剂
3、:常压(或低压)催化水解法常压(或低压)催化水解法 催化或非催化中压水解法催化或非催化中压水解法 连续非催化高压逆流水解法连续非催化高压逆流水解法 甚高压脂肪并流水解法甚高压脂肪并流水解法 催化低压高温水解法催化低压高温水解法 油脂酶促水解法油脂酶促水解法第4页 CH2OCOR RCOONa CH2OH CHOCOR3NaOH RCOONa CHOH CH2OCOR R COONa CH2OH 2RCOONaH2SO42RCOOHNa2SO4 (二)植物油皂脚制取脂肪酸(二)植物油皂脚制取脂肪酸 1 1皂化酸解法皂化酸解法 皂皂化化酸酸解解反反应应原原理理:皂脚先用用碱碱液液补补充充皂皂化化,
4、使其中中性油转化为肥皂和甘油;然后将所得皂胶用硫硫酸酸进进行行酸酸解解,使肥皂转变脂肪酸。第5页 工艺流程示意图以下:碱液碱液 盐盐 硫酸硫酸 清水清水 皂脚皂脚皂脚皂脚皂化盐析皂化盐析皂化盐析皂化盐析酸解酸解酸解酸解水洗水洗水洗水洗 粗脂肪酸粗脂肪酸粗脂肪酸粗脂肪酸 废水废水 废酸水废酸水 洗涤废水洗涤废水 工艺设备流程图:第6页 第7页 补充皂化及盐析补充皂化及盐析 目标目标是皂化皂脚中中性油,使其转变成皂化皂脚中中性油,使其转变成肥皂和甘油,并将蛋白质、色素及其它胶杂肥皂和甘油,并将蛋白质、色素及其它胶杂排出,要求皂化率达排出,要求皂化率达97%97%左右。左右。加碱量计算公式加碱量计算
5、公式 固体烧碱量固体烧碱量固体烧碱量固体烧碱量0.713100.713100.713100.71310-3-3-3-3皂脚皂化价皂脚皂化价皂脚皂化价皂脚皂化价皂脚重量皂脚重量皂脚重量皂脚重量 超碱量超碱量超碱量超碱量=5=5=5=510101010理论加碱量理论加碱量理论加碱量理论加碱量 皂化皂化工艺条件工艺条件 碱液浓度:碱液浓度:3636B Be e,直接蒸汽翻煮直接蒸汽翻煮h h,呈均匀闭合状态。终了时,应保持在应保持在p p10101111不变不变。第8页 硫酸酸解硫酸酸解 酸解工艺条件酸解工艺条件 使肥皂转变为脂肪酸;加料重40%40%清水清水煮沸;加入95%95%98%98%浓硫酸
6、浓硫酸使结块渐渐消失;操作时间约2 23h3h。盐析工艺条件盐析工艺条件 投盐量约为皂脚8%8%12%12%;用直接蒸汽翻动1 12h2h;静置2 24h4h。放出废酸液,用废水冲淡或用1010石灰乳中和后,排入废水处理系统。第9页 水洗水洗 加水量加水量:脂肪酸重脂肪酸重3030303050505050,洗涤2 2 2 23 3 3 3次次次次。主要设备是皂化酸解锅如图。第10页 2RCOONaH2SO42RCOOHNa2SO4 CH2OCOR RCOOH CH2OH CHOCOR 3H2O RCOOH CHOH CH2OCOR R COOH CH2OH 优点优点:设备简单,操作方便,生产周
7、期短,设备简单,操作方便,生产周期短,水蒸汽消耗水蒸汽消耗少少。不足不足:该方法酸、碱消耗多该方法酸、碱消耗多,生产成本较大。生产成本较大。2 2酸化水解法酸化水解法 (1)(1)(1)(1)生生生生产产产产原原原原理理理理:酸酸化化水水解解法法是是将将皂皂脚脚中中肥肥皂皂先先经经硫硫酸酸分分解解,得得到到脂脂肪肪酸酸与与中中性性油油混混合合物物,这这种种混混合合物物通通常常称称为为酸酸化化油油,然然后后再再水水解解其其中中中中性性油油得得到到粗粗脂肪酸。脂肪酸。第11页 酸化酸化 酸化工艺条件酸化工艺条件 加水量加水量:为料重20%20%左右左右;预热温度预热温度:80808585;浓硫酸浓
8、硫酸:为皂脚重7%7%10%10%;9090下保温静置下保温静置1 12h2h;(热水洗涤热水洗涤1 12 2次次。)。)得到中性油和脂肪酸混合物酸化油酸化油。提升油脂水解度;提升油脂水解度;提升油脂水解反应速度。提升油脂水解反应速度。(2)(2)生产工艺及其工艺条件生产工艺及其工艺条件 皂脚皂脚酸化酸化(水洗)(水洗)水解水解水洗水洗粗脂肪酸粗脂肪酸第12页 加水量:油重30%30%;第二段水第二段水 催化剂约:油重3%3%;解工艺条件解工艺条件 浓硫酸:0.5%0.5%3%3%;水解时间:8h8h左右左右;静置分层:303040min40min;水解率:95%95%以上以上。酸化油水解酸化
9、油水解(油脂水解)(油脂水解)常压催化水解常压催化水解(水解分两次进行)(水解分两次进行)加水量:油重30%30%;催化剂约:油重3%3%;第一段水第一段水 浓硫酸:%;解工艺条件解工艺条件 水解时间:8 810h10h;静置分层:303040min40min;水解率:80%80%85%85%以上以上。第13页 常压催化水解设备工艺流程常压催化水解设备工艺流程第14页 脂肪酸层用20%20%清水屡次洗涤清水屡次洗涤。特特点点:酸化常压催化水解法投资少,操作轻易控制,适合用于小规模脂肪酸生产。催化或非催化中压水解法催化或非催化中压水解法 催化剂:碱性催化剂催化剂:碱性催化剂,即金属氧化物即金属氧
10、化物。在水解过程中使用少许(油重0.1%0.2%)锌粉能改进脂肪酸色泽。第15页 加水量:油重30%30%60%60%;催化剂约催化剂约:油重油重0.5%0.5%4%4%;中压催化水中压催化水 水解压力:1.01.03.4Mpa3.4Mpa;解工艺条件解工艺条件 水解时间:6 610h10h;静置分层:303040min40min;水解率:95%95%以上以上。油脂水解要求:油脂水解要求:通通入入蒸蒸汽汽排排出出物物料料中中、水水解解罐罐顶顶部部空空间间空气,连续水解时油水接触要均匀。空气,连续水解时油水接触要均匀。充分利用工艺过程中热能。充分利用工艺过程中热能。假如采取是假如采取是中压催化水
11、解中压催化水解,脂肪酸中含有脂肪酸中含有一定量金属皂一定量金属皂,要进行酸化处理和水洗;第16页假如采取是假如采取是中压非催化水解中压非催化水解,上层脂肪酸则可上层脂肪酸则可直接送往蒸馏工段进行精制。直接送往蒸馏工段进行精制。中压连续水解生产工艺设备流程图中压连续水解生产工艺设备流程图中压连续水解生产工艺设备流程图中压连续水解生产工艺设备流程图第17页 要求:要求:工艺所用水,通常是工艺所用水,通常是蒸汽冷凝水蒸汽冷凝水、去离子(无氯离子)和脱气水去离子(无氯离子)和脱气水。其余与中压连续水解要求相同。其余与中压连续水解要求相同。连续非催化高压逆流水解法连续非催化高压逆流水解法 加水量:油重4
12、040404050505050;连续非催化连续非催化 水解压力:4.84.84.84.85.2Mpa5.2Mpa5.2Mpa5.2Mpa(260260260260);高压逆流水高压逆流水 水解时间:2 2 2 23 3 3 3小时小时小时小时;解工艺条件解工艺条件 水解率:98989898以上以上以上以上。特点:生产周期短特点:生产周期短,蒸汽消耗量少蒸汽消耗量少,工工艺用水少,艺用水少,酸化油水解废水中甘油浓度较高,甘油浓度较高,生产成本低,操作简单;生产成本低,操作简单;但设备投资较大设备投资较大。适合用于较大规模脂肪酸生产厂家。第18页 特点:特点:实现连续化工业生产;连续化工业生产;反
13、应过程中产生脂脂肪肪酸酸和和甘甘油油能能及时地连续不停地分离出去,水解度高水解度高(99.5%)(99.5%)生产周期短生产周期短,热能利用率高热能利用率高,蒸汽消耗少蒸汽消耗少,生产成本低;生产成本低;不足不足:对水解原料有其对水解原料有其适应范围适应范围,操作操作难度大难度大,设备投资费用高;设备投资费用高;总之,连续非催化高压逆流水解法是当代连续非催化高压逆流水解法是当代脂肪酸工业生产中最先进水解技术。脂肪酸工业生产中最先进水解技术。第19页 2.2.油脂水解工艺对脂肪酸生产影响油脂水解工艺对脂肪酸生产影响 水分水分 提升反应物水分在体系中浓度;提升反应物水分在体系中浓度;水量水量 使反
14、应生成甘油得到稀释;使反应生成甘油得到稀释;高温下水本身离解为高温下水本身离解为H H+及及OHOH-量增大量增大.(三)影响脂肪酸生产原因(三)影响脂肪酸生产原因 1.1.原料:原料:原料品种(组成)及其纯度。原料品种(组成)及其纯度。甘油甘油 适当加水量;从反应体系中引出甘油,重新加新鲜水或或低浓度甘油水进行水解。第20页 温度温度 温度是油脂水解反应速度函数温度是油脂水解反应速度函数.升升高高温温度度,可可降降低低油油-水水两两相相界界面面张张力力,增加水在油中溶解度,并加剧分子运动。增加水在油中溶解度,并加剧分子运动。高温下高温下,水离解而产生水离解而产生H H+及及OHOH-浓度增加
15、,浓度增加,也有利于提升也有利于提升反应速度。反应速度。油脂水解体系中必须确保有足够液态水液态水,使生成甘油溶解在液态水中。第21页 催化剂种类催化剂种类 酸性催化剂优于碱性催化剂。酸性催化剂优于碱性催化剂。酸性催化剂(催化活性):酸性催化剂(催化活性):烷基苯磺酸烷基磺酸特催契尔烷基苯磺酸烷基磺酸特催契尔(TwitchellTwitchell)也可用其盐类作乳化剂。碱性催化剂(催化活性):碱性催化剂(催化活性):只只有有在在用用加加压压水水解解法法生生产产脂脂肪肪酸酸时时,才才可可选选取取碱碱性催化剂。性催化剂。ZnO ZnO MgO MgO CaO CaO liOH liOH NaOH N
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