Glicerina a fost obținută pentru prima dată în 1779 de către Scheele când saponifică uleiul de măsline în prezența oxidului de plumb. Producția industrială de glicerină a început să se dezvolte la mijlocul secolului al XIX-lea.
Nevoia de creșteri de glicerină datorită dezvoltării unui număr de industrii, în special producția de materiale plastice (rășini epoxidice și poliamidice, polietilenă, etc.), Producerea de lacuri si vopsele produse, alimente, parfyumsrno, produse cosmetice și farmaceutice. Glicerolul este utilizat pe scară largă la fabricarea țesăturilor, clase speciale de hârtie, cauciuc, copiatoare cerneală de imprimare cu cerneală, clei, gelatină, pentru ore de lubrifiere și mașini, în fotografie, în săpunuri de fabricație, alcooli superiori grași, rășini alchidice, aminele alifatice, plastifianți în fabricarea cauciucului - produse tehnice, lubrifianți pentru mătase, țesături din lână și bumbac.
Glicerina și acizii grași sunt obținuți din grăsimi prin hidroliză. Metodele de hidroliză sunt diverse: hidroliza enzimatică folosind o lipază, saponificare alcalina a grăsimilor, hidroliză acidă, hidroliză utilizând catalizatori heterogeni (oxizi metalici) hidroliza nereactive.
Prelucrarea grăsimilor în scopul obținerii glicerinei și a acizilor grași (sau a sărurilor acizilor grași) se realizează în principal în două moduri:
1. hidroliza nonreactive grăsimilor pentru a obține acizi grași și glicerol apă, care este purificată, și apoi se concentrează pentru a obține un produs comercial - glicerol brut;
2. saponificarea alcalină a grăsimilor cu producerea de săpunuri și soluții saponificate și extracția ulterioară a glicerinei din alcalina de săpun.
Principala dintre aceste două metode este prima metodă, a doua metodă fiind rar utilizată, deoarece prepararea săpunului este în prezent efectuată din acizi grași.
Producția de glicerină printr-o metodă nereactivă permite obținerea unei calități mai ridicate a glicerolului și reducerea pierderilor de producție, în comparație cu alte metode. Pentru a produce soiuri de înaltă calitate de glicerină și acizi grași, glicerina brută și acizii grași sunt distilate, rezultând glicerina distilată.
Producția de glicerină sintetică este organizată în industria chimică. Cele mai multe metode se bazează pe utilizarea propilenei ca materie primă. Acizii grași sintetici produși prin oxidarea hidrocarburilor parafinice cu oxigenul atmosferic în prezența unui catalizator (soluție 0,2% de permanganat de potasiu), și amestecul de greutate moleculară mică și acizi grași cu greutate moleculară mare și alte produse oxigenate este saponificat cu săpun de sodă calcinată obținută se descompune cu fracționare de acid sulfuric.
Hidroliza (saponificarea) grăsimilor este un proces de interacțiune chimică a gliceridelor cu apă. Rezultatul final este exprimat prin ecuația de reacție: CH2 OCOR
CHOCOR + 3 H20 = CHOH + 3 RCOOH
Hidroliza gliceridelor are loc, ca regulă, în mod progresiv, cu formarea de produse intermediare ale di- și monogliceridelor. Diferitele grăsimi conțin între 9,7 și 13% glicerol. Teoretic glicerol randament prin hidroliza grăsime,% X = (h un -.... Pentru h) x 0.0547 în care h o.- saponificare mgKOH grăsime \ z la h -... număr Acid Grăsime în mg KOH \ g, 0.0547 - coeficient care indică faptul că debitul de 1 mg de hidroxid de potasiu în întregime saponificare neutru separarea grăsimii 0.0547 mg glicerol. Ieșirea reală este întotdeauna mai mică decât glicerolul teoretică datorită pierderilor în diferite stadii de producție (hidroliza incompletă, formarea intermediarilor)
Principalul indicator care caracterizează nivelul tehnic al producției de glicerol este randamentul de 88% glicerol. Exprimat ca procent din masa de grăsime anhidră alimentată la hidroliză. Rata de randament de 88% glicerol la grăsimi alimentare gidrodlize și animale nonreactive, uleiurile vegetale variază între 9,40-10,59, hidroliza grăsimilor tehnice 7,0-10.2%.
Rata de hidroliză este afectată de diferiți factori. natura chimică a grăsimii originale etc.
Procesul de hidroliză este un proces catalitic, catalizatorii fiind ionii de hidrogen și ionii de hidroxid.
2. Rafinarea grăsimilor înainte de hidroliză
Hidroliza primește grăsimi cu grade diferite de puritate. Cuprinzând proteine, carbohidrați, fosfatide, din cauza care încetinește procesul de hidroliză, datorită faptului că acestea sunt concentrate la interfața grăsime-apă și pentru a reduce posibilitatea de contact a reactanților. Alegerea metodei depinde de rafinare grăsime calitatea materiei prime, printre metodele majore de rafinare materia primă grăsime pentru producerea de glicerol.
tratament cu acid sulfuric (tratamentul se efectuează cu acid sulfuric concentrat într-o cantitate de 5% în greutate grăsime timp de 3-4 ore cu agitare abur la o temperatură de 140-150 ° C; substanțe înrudite sunt eliminate foarte eficient, dar devine grasime maro ..
Sedimentarea și centrifugarea (precipitarea naturală sau centrifugarea pe separatoare). grăsimi animale tehnice purificate conform schemei: centrifugare - tratament cu acid fosforic (0,1-0,2% în greutate) - albire (cantitate de sorbent 12% în greutate).
H. Metode de hidroliză a grăsimilor
Așa cum este indicat mai sus metoda progresivă și cea mai comună este hidroliza nonreactiv grăsimilor, care se efectuează în autoclave, la o temperatură de 200-225 ° C, la o presiune de 2-2,5 MPa, fără utilizarea catalizatorilor. Metoda asigură producerea de produse de înaltă calitate, randament ridicat al glicerinei și acizilor grași. În străinătate glicerol obținut ca un plante de tip coloană, la o presiune de 4 MPa și o temperatură de 250 °
Procesul de hidroliză enzimatică cu utilizarea lipazei se efectuează la o temperatură de 40 ° C.
Aplicați o metodă periodică și continuă de hidroliză a grăsimilor. Într-un proces discontinuu folosind o autoclavă de 10 m³, procesul se desfășoară în două perioade, cantitatea totală de 4000 kg de alimentare cu materie primă, o presiune de 2,5 MPa. Temperatura este de 220-225 ° C. Durata procesului este de 3 ore, cu evacuare continuă, adâncimea de hidroliză este de 85%. După repaos (15 min), sistemul este împărțit în două faze, prima gliceric a apei (10-14% glicerol) este extrudat din autoclavă sub presiune în aparatul de reducere a presiunii.
Pentru a doua perioadă, în autoclav se adaugă un condensat în cantitate de 1200-1400 kg, se încălzește la aceeași temperatură și se fierbe timp de 2 ore urmată de separarea fazelor. - a doua apă glicerină (4-5% glicerină) și acizii grași. Acesta din urmă este descărcat din autoclav sub presiune de abur. Adâncimea hidrolizei este de 95-96%. Durata totală a procesului este de 8 ore, capacitatea autoclavului la încărcarea a 4000 kg este de 10-10,8 tone pe zi de acizi grași.
Acizii grași după separare conțin o anumită cantitate de glicerină dizolvată și emulsionată. Pentru a preveni pierderile, ele sunt spălate cu un condensat de apă caldă de 10% la greutatea acizilor grași la o temperatură de 95 ° C și după agitare, după spălare, trebuie să conțină 0,5 glicerol. Capacitatea autoclavelor în modul lot este utilizată doar de 60%, 40% din timp este cheltuită pentru operațiile auxiliare (încărcare-descărcare).
Intr-un proces continuu utilizând o instalație de tip coloană ( „Bernardini“), performanța este determinată de către client, hidroliza este efectuată la o temperatură de 255-265 ° C, sub o presiune de 5,5-6,5 MPa în apă contracurent - grăsime. Adâncimea hidrolizei este de 98-99%. coloană înălțime 21 m diametru 1,5 m Instalațiile de tip coloană sunt mai profitabile din punct de vedere economic și tehnologic decât autoclavele.
4. Purificarea apei glicerine
Apele de glicerină ale hidrolizei nereactive a grăsimilor, cu excepția glicerolului și a apei, conțin impurități de minerale organice. Cantitățile în care sunt variate și condiționate de sortimentul și calitatea materiilor prime grase. Majoritatea impurităților sunt lipide, în principal acizi grași. Conținut în intervalul 0,3-1,5% din greutatea glicerolului
Waters, include, de asemenea, aminoacizi (0,02-0,04%), 0,04-0.08% carbonili, carbohidrați 0.004-0,008%), săruri minerale și alte concentrație de glicerol. Înainte ca apa este purificată pentru a obține glicerol cerințe standard de documentație corespunzătoare , pune în aplicare evaporarea regimurilor tehnologice optime preveni formarea spumei echipamente de siguranță glicerol la coroziune.
Metode de curățare: baza - stabilitatea sistemului coloidal, distrugerea emulsiei lipidice cu apă glicerină, îndepărtarea lipidelor, compuși solubili în apă. se aplică:
Stabilirea (pe baza diferenței de densități a apei grase și a acizilor grași, cea din urmă, deoarece cele mai ușoare plutesc în sus)
Fierbere (pe baza distrugerii emulsiei de apă-grăsime cu eliberarea acizilor grași, a grăsimii neutre și separarea ulterioară a sistemului prin sedimentare);
Răcirea se bazează pe scăderea solubilității impurităților, cristalizarea, agregarea acizilor grași solubili, care plutesc la suprafață și sunt îndepărtați prin filtrare).
Neutralizarea cu hidroxid de calciu (formarea de săpunuri care au o suprafață dezvoltată și coloranți adsorbanți și alte impurități (temperatura 80 ° C, exces de alcalii)
Separare (aplicarea separatoarelor de disc, capacitate: 2,5-3 t / h, temperatura 70-80 ° C, presiune 0,3 MPa, frecvența de rotație a tamburului 83 s "1).
Tratarea acidă a apei de glicerină (îndepărtarea surfactanților prin acid sulfuric concentrat mineral la o temperatură de 80-95 ° C
Metoda de schimb ionic (pentru purificarea apei glicerol impurităților de ioni de gene, folosind rășini schimbătoare de ioni (schimbătoare de ioni) Utilizare cationi. - CG-1, CG-2 anion -EDE 10P-AB-17.
5. Producerea glicerinei brute
Pentru a obține glicerina brută, o concentrație de 88%, apa glicerolă purificată este concentrată (evaporată). În timpul evaporării, o parte din glicerină este îndepărtată, aceasta este pierderea și cu cât sunt mai mari, cu atât este mai mare temperatura procesului. Pentru a preveni influența factorului de temperatură, se folosesc evaporatoare de vid. Având în vedere că glicerină spumează puternic la reflux, folosind doar un aparat vertical cu spațiu de vapori suficientă și o capcană pentru captarea lichidului. se folosesc dispozitive de diferite modele, de obicei, cu încălzire exterioare, adesea folosiți instalare cocă dublă cu două vaporizatoare, mai întâi operat la o presiune de 0,1 MPa, al doilea - sub vid - 86-90 kPa.
Glicerolul brut este filtrat pe cadru de filtrare pentru separarea grăsimilor Ucide acizii care se încadrează la concentrare, pentru a îmbunătăți rafinarea culorii de adsorbție se realizează prin tratare cu cărbune activ într-o cantitate de 0,25-0,50% în greutate glicerină brută la o temperatură de 75-80 ° C și agitare puternică, urmată de separarea prin filtrare, sorbent.
Conform parametrilor organoleptici, glicerina brută din clasele I și II este transparentă. Nu are nicio spumă pe suprafață, galben deschis sau maro deschis. În glicerina brute 3 soiuri - poate exista un sediment suspendat, culoarea - maro.
6. Producerea glicerinei distilate
Principalele metode de obținere a glicerinei distilate;
Distilarea glicerinei brute;
Schimbul de ioni de purificare a apei glicerol cu concentrație ulterioară.
Distilarea se realizează prin distilare cu vapori și sub vid, deoarece temperatura de fierbere, glicerol pur 290 ° C și la această temperatură este descompus pentru a forma acroleină. Distilarea cu abur la presiune atmosferică reduce temperatura procesului (în conformitate cu legile distilării), dar face imposibilă obținerea unui produs suficient de bun, cu toate acestea, distilarea se efectuează cu utilizarea vidului, care permite pornirea procesului la o temperatură de 170-180 ° C, în consecință, crește randamentul și calitatea produselor. Pentru glicerol distilat și note mai întâi sa supus la albire cu cărbune activ pentru a îmbunătăți culoarea și mirosul, precum și reducerea conținutului de reziduuri de acizi grași care sunt distilate în cantități mici, împreună cu glicerol. Cantitatea de cărbune activ este 0.25-0,75% în greutate glicerol, temperatura de proces este de 80 ° C, durata de 2-3 ore.
Folosit pentru distilarea fermă instalații de distilare glicerină „Ruymbek“ distilare care reprezintă cubul prevăzut cu barbotare de abur viu, temperatura de proces este 175-176 ° C, performanța de 6,2-8.6 m \ zi, precum și o instalație de distilare, dezodorizarea și fermă de albire glicerol „Mazzoni“ caracteristică este utilizarea unui tip de coloană distilator continuu, condensatorul cald și la rece pentru condensarea vaporilor de glicerină, dezodorizare pentru eliminarea substanțelor producătoare de miros, sistemul de adsorbție curățarea ionică. Procesul de distilare se realizează la o temperatură de 165 ° C și o presiune reziduală de 0.66-0.80 kPa, procesul de dezodorizare la temperatura de 130-14001, presiunea reziduală de 0,8 kPa, procedeul de albire se efectuează cu cărbune activ, la o temperatură 70-80ºS agitare o cantitate de cărbune - 0 5-1,0% din masa glicerinei, durata procesului de albire este de 6 ore. Capacitatea totală a unității este de 1000 kg pe oră de glicerină distilată. Consumul total de aburi pentru producerea unei tone de glicerină distilată este de 9,4 tone
Producția de glicerină distilată prin tratamentul cu schimb de ioni al apei glicerolice se efectuează conform schemei:
Curățarea profundă cu rășini schimbătoare de ioni de apă glicerină pre-degresată, urmată de concentrarea soluției de glicerol purificat într-un evaporator de vid modernizat. În acest fel, glicerina distilată îndeplinește cerințele standardului pentru dinamita glicerinei și glicerina de cea mai înaltă calitate. curățarea se efectuează în două etape pentru folosirea unui filtru de schimb de cationi KU-2, filtrul anionic EDE-10P; pentru 2 etape - schimb de cationi filtrat KU-2, anionit filtrant - АВ-17. Capacitatea unității este de 200 kg pe oră de glicerină distilată.
În legătură cu excepția procesului de distilare reduce consumul total de abur cu 45%, și este de 5,3 m, debitul apei este redusă în zona de lucru fără vapori de acroleină și alți contaminanți.
7. Producția de acizi grași
Materiile prime sunt uleiuri vegetale naturale și hidrogenate, grăsimi animale și săpunuri.
Pentru producerea de acizi grași, se utilizează procesul de distilare sub vid, datorită punctului de fierbere ridicat al acizilor grași. Modul de producție este periodic sau continuu. Distilatul obținut este un amestec de acizi grași liberi volatili separați de solvenți cu punct de fierbere ridicat, rășini, produse de oxidare, săpunuri, impurități minerale.
Capacitatea instalației continue de distilare a acizilor grași este de 100 tone / zi:
La o etapă, 60% din cantitatea totală de acizi grași este îndepărtată fără utilizarea aburului fierbinte și a unei presiuni reziduale de 0,26 kPa, la o temperatură de 250 ° C;
În două etape, acizii grași rămași din fracția mai greu sunt distilați la o temperatură de 230 ° C și o presiune reziduală de 0,66 kPa.
Reziduul de jos este un gudron, cu o temperatură de 230 ° C, care este răcit la 90 ° C și introdus în rezervor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: