皂化甘油蒸餾殘?jiān)厥占罢麴s工藝改造

蔣擁軍

（納愛(ài)斯集團(tuán)有限公司生產(chǎn)調(diào)度中心，浙江 麗水 323000）

皂化甘油蒸餾殘?jiān)厥占罢麴s工藝改造

蔣擁軍

（納愛(ài)斯集團(tuán)有限公司生產(chǎn)調(diào)度中心，浙江 麗水 323000）

本文介紹了從皂化甘油蒸餾殘?jiān)刑崛←}和甘油，綜合利用蒸餾殘?jiān)?，同時(shí)將間歇蒸餾改造為連續(xù)蒸餾的一種新工藝。

皂化甜水；甘油；甘油蒸餾殘?jiān)?；回收鹽；連續(xù)蒸餾

1.甘油蒸餾殘?jiān)漠a(chǎn)生原理

采用油脂皂化甜水生產(chǎn)的粗甘油中含有約10%左右的無(wú)機(jī)鹽、少量游離堿（氫氧化鈉）以及在油脂皂化時(shí)帶入的膠質(zhì)、色素及肥皂等。在蒸餾過(guò)程中，這些物質(zhì)大部分無(wú)法氣化蒸出，在間歇蒸餾時(shí)無(wú)法連續(xù)從液相排出，會(huì)不斷濃縮。由于游離堿也在濃縮，溶液pH值會(huì)從9升高到13或更高（pH試紙測(cè)試），在這種情況下，甘油較容易聚合，會(huì)產(chǎn)生部分聚合甘油。聚合甘油沸點(diǎn)很高，無(wú)法蒸出。隨著蒸餾的進(jìn)行，這些物質(zhì)的濃度會(huì)逐漸升高。達(dá)到一定濃度后，液相中剩余的少量甘油也會(huì)無(wú)法蒸出，無(wú)機(jī)鹽、膠質(zhì)、色素、肥皂、聚合甘油和甘油共同組成了甘油蒸餾殘?jiān)詈笮瓒ㄆ谂懦?，冷卻后為棕黑色固體。

目前國(guó)內(nèi)皂化甘油蒸餾采用的工藝主要為連續(xù)蒸餾或間歇蒸餾。連續(xù)蒸餾技術(shù)含量高，可以連續(xù)出渣，但設(shè)備復(fù)雜，一般需要用到薄膜蒸發(fā)器；間歇蒸餾設(shè)備簡(jiǎn)單，產(chǎn)量低，需要間歇排渣。無(wú)論是間歇蒸餾還是連續(xù)蒸餾，都有一定比例的廢渣排出，區(qū)別在于連續(xù)蒸餾可以不用洗鍋，蒸餾過(guò)程中產(chǎn)生的聚合甘油比間歇蒸餾要少，廢渣也比間歇蒸餾少，且廢渣可以填埋。國(guó)內(nèi)很多企業(yè)目前在皂化甘油生產(chǎn)中仍采用間歇蒸餾工藝。

2.油蒸餾廢渣及組成

以標(biāo)稱(chēng)15噸/天生產(chǎn)能力的間歇蒸餾生產(chǎn)線為例，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般每開(kāi)車(chē)3天為一個(gè)周期，每個(gè)周期可處理粗甘油60噸，每個(gè)周期結(jié)束時(shí)需進(jìn)行“烤腳”，以提高甘油得率，“烤腳”結(jié)束后排出廢渣。整個(gè)周期消耗60噸粗甘油（80%），產(chǎn)出成品甘油46.03噸（折算為100%），甘油得率約為95.9%，烤腳結(jié)束后排出約8.57噸甘油蒸餾殘?jiān)?。?是15噸/天間歇蒸餾工序的物料衡算表。

殘?jiān)叵聻樽睾谏腆w。根據(jù)化驗(yàn)分析，其主要成分一般是70%無(wú)機(jī)鹽，15%甘油，另外15%是聚合甘油和其他有機(jī)雜質(zhì)，換算成每生產(chǎn)1噸100%甘油要產(chǎn)生0.19噸蒸餾殘?jiān)?。目前一般是進(jìn)行填埋處理，對(duì)環(huán)境有一定影響。為減輕環(huán)境負(fù)荷，響應(yīng)國(guó)家發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的倡議，我們對(duì)甘油廢渣回收進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了甘油殘?jiān)厥仗幚砉に嚶肪€并進(jìn)行了實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)，結(jié)果非常理想。

表1 15噸/天間歇蒸餾工序物料衡算表

3.蒸餾殘?jiān)奶幚?/h2>

分析殘?jiān)M成，可以看出其中大部分物質(zhì)是可回收的：鹽可以回用到皂化，甘油可以大部分回收。目前不能分離提取的只是其中的聚合甘油和色素膠質(zhì)等，但僅占廢渣總量的15%。

將殘?jiān)芙夂蟀l(fā)現(xiàn)，其色澤很深，還有部分在高溫蒸餾過(guò)程中形成的不溶性雜質(zhì)。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚磉^(guò)程后，可以去除其中很大一部分色素、膠質(zhì)和皂類(lèi)，色澤也有很大改善。

將殘?jiān)M(jìn)行了收集溶解，經(jīng)過(guò)酸處理、三氯化鐵處理、堿處理，得到澄清的精廢液，然后通過(guò)蒸發(fā)、結(jié)晶去除大部分無(wú)機(jī)鹽，得到二次粗甘油。表2為殘?jiān)幚碚舭l(fā)工序物料衡算表。

本工序投入8.57噸殘?jiān)?，在處理過(guò)程中去除約0.2噸雜質(zhì)，回收5.89噸鹽，回收的鹽色澤較好，可以回用到皂化工序。產(chǎn)出約2.69噸二次粗甘油，其中含有約47%甘油，需要進(jìn)行二次蒸餾，回收其中的甘油。

4.二次粗甘油蒸餾

二次粗甘油積累到一定數(shù)量后就可以集中進(jìn)行二次蒸餾，回收其中的甘油，控制方法與普通蒸餾相同，物料衡算如表3。

二次蒸餾過(guò)程回收0.94噸甘油，可以提高蒸餾工序收得率約2%。

最后剩余約1.54噸二次殘?jiān)?，組成是7%無(wú)機(jī)鹽和 93%有機(jī)物（聚合甘油濃度可能達(dá)到80%），比原來(lái)減少82%。二次殘?jiān)谡麴s釜內(nèi)呈稀薄液體，黏度約為60mPa·s（100℃），常溫下是黏稠膠體，熱值可達(dá)4000kcal/kg，可以方便地噴灑到煤中燃燒，從而達(dá)到基本上回收利用蒸餾殘?jiān)哪康摹?/p>

二次殘?jiān)部梢栽O(shè)法回收其中的聚合甘油，提高利用價(jià)值。但由于其中雜質(zhì)含量太高，目前來(lái)看其利用尚有一定難度，國(guó)內(nèi)也未見(jiàn)殘?jiān)酆细视统晒玫南壤?。制成二次殘?jiān)?，由于聚合甘油的濃度大大提高，為開(kāi)發(fā)新的用途創(chuàng)造了有利條件。

表2 殘?jiān)幚碚舭l(fā)工序物料衡算表

表3 物料衡算表

由于目前皂化使用的液堿已經(jīng)改為離子膜堿，不含鹽，油脂皂化需要外購(gòu)補(bǔ)充部分食鹽或工業(yè)鹽，以彌補(bǔ)皂基中氯化鈉攜帶造成的損失。因此，殘?jiān)厥整}可以全部回用到皂化工序，不會(huì)產(chǎn)生回收多余鹽的問(wèn)題。本工藝路線產(chǎn)生的費(fèi)用主要是廢水蒸發(fā)過(guò)程中的蒸汽消耗和二次粗甘油蒸餾過(guò)程中的蒸汽消耗。但回收的鹽和甘油的價(jià)值，以及二次殘?jiān)紵a(chǎn)生的熱能，可以完全補(bǔ)償回收處理的成本，并略有結(jié)余。當(dāng)然，最大的效益是消除了蒸餾殘?jiān)蟠鬁p輕了環(huán)境負(fù)擔(dān)，社會(huì)效益是主要的。

5.間歇蒸餾工藝的改進(jìn)

為了提高蒸餾效率，下面設(shè)計(jì)了一套新的連續(xù)蒸餾工藝路線，供讀者參考。其特點(diǎn)是，取消間歇蒸餾的“烤腳”和間歇排渣操作，在蒸餾時(shí)連續(xù)排出一次殘?jiān)?，使蒸餾釜中甘油、聚合甘油、無(wú)機(jī)鹽、色素雜質(zhì)濃度、pH值等維持在一個(gè)恒定的水平，蒸餾溫度也保持在基本恒定水平，蒸餾過(guò)程始終保持在一個(gè)良好的環(huán)境中進(jìn)行，避免間歇蒸餾后期惡劣的蒸餾環(huán)境，并可提高甘油收得率和質(zhì)量。

排出的一次殘?jiān)?jīng)加水溶解、處理、過(guò)濾、去除部分色素雜質(zhì)后，再進(jìn)行蒸發(fā)，使其中的鹽結(jié)晶回收，并蒸發(fā)到合適的濃度。將pH值調(diào)整到適當(dāng)范圍，制成二次粗甘油，然后再將其返回到第二蒸餾器進(jìn)行蒸餾，提取大部分甘油后，排出二次殘?jiān)?，整個(gè)過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。由于第二蒸餾器與主蒸餾釜合并使用一套真空系統(tǒng)和冷凝系統(tǒng)，與將二次粗甘油收集后單獨(dú)進(jìn)行間歇蒸餾比較，可以減少殘?jiān)麴s時(shí)的蒸汽消耗（真空系統(tǒng)汽耗）。

熟悉油脂水解甜水甘油蒸餾系統(tǒng)的讀者可以發(fā)現(xiàn)，新的蒸餾系統(tǒng)與水解甜水甘油蒸餾系統(tǒng)有些類(lèi)似，不同點(diǎn)在于改進(jìn)后的蒸餾系統(tǒng)多了一套殘?jiān)}工序，而水解甜水甘油蒸餾由于甜水中含鹽量很低，一般是將一次殘?jiān)苯优湃氲诙麴s器，回收部分甘油后排放二次殘?jiān)?。與現(xiàn)有的皂化甘油連續(xù)蒸餾系統(tǒng)相比，不同點(diǎn)主要是沒(méi)有用到薄膜蒸發(fā)器，可以降低設(shè)備制造難度，提高蒸餾系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。圖1為改進(jìn)后的甘油蒸餾工藝流程。

圖1 改進(jìn)后的甘油蒸餾工藝流程