化工專業(yè)畢業(yè)論文---淺析蒸餾在脂肪酸工業(yè)中的應(yīng)用

1、<p><b>　　XX學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　題目 </p><p>　　教 學(xué) 點(diǎn)

2、 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　年 級(jí)

3、 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p&g

4、t;<p>　　定稿日期： 年 月 日</p><p><b>　　XX學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文任務(wù)書(shū)</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　引言………………………………………

5、………………………1</p><p>　　蒸餾的原理………………………………………………………1</p><p>　　蒸餾在脂肪酸工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用…………………………………1</p><p>　　簡(jiǎn)單蒸餾…………………………………………………2</p><p>　　1.間歇式蒸餾……………………………………………………2</p>

6、<p>　　2.半連續(xù)蒸餾……………………………………………………3</p><p>　　3.連續(xù)蒸餾………………………………………………………3</p><p>　　水蒸汽蒸餾………………………………………………4</p><p>　　精餾………………………………………………………4</p><p>　　1.連續(xù)精餾…………………

7、……………………………………4</p><p>　　2.間歇式精餾……………………………………………………6</p><p>　　結(jié)語(yǔ)………………………………………………………………………6</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………7</p><p>　　致謝……………………………………………………………

8、…………7</p><p>　　淺析蒸餾在脂肪酸工業(yè)中應(yīng)用</p><p><b>　　XX</b></p><p>　　摘 要：簡(jiǎn)要介紹了普通脂肪酸蒸餾的原理和方法，對(duì)蒸餾方法在天然脂肪酸工藝中的應(yīng)用作了簡(jiǎn)要評(píng)述。結(jié)合脂肪酸的一些特性，著重探討精餾工藝的應(yīng)用及其今后的發(fā)展前景。本文對(duì)從事油脂生產(chǎn)的人員依據(jù)原料脂肪酸的特性選擇相應(yīng)的蒸餾方法具有

9、參考學(xué)習(xí)價(jià)值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：天然脂肪酸 精餾 油脂生產(chǎn) 工業(yè)應(yīng)用</p><p><b>　　1.引言</b></p><p>　　脂肪酸是基本的有機(jī)化工原料，廣泛應(yīng)用于洗滌劑、橡膠、塑料、醫(yī)藥、化工、食品、紡織和化妝品行業(yè)。工業(yè)上幾乎所有的脂肪酸產(chǎn)品均通過(guò)蒸餾來(lái)精制或加工，蒸餾已經(jīng)越來(lái)越成為脂肪酸工業(yè)中最重要的分離方法之一

10、，特別是近年來(lái)，隨著各行業(yè)的加速發(fā)展，多種品質(zhì)更加優(yōu)良、性能更加穩(wěn)定的高檔產(chǎn)品急待開(kāi)發(fā)，這就對(duì)作為化學(xué)中間體的脂肪酸的純度等指標(biāo)提出了新的更高要求，以便滿足不同特殊用戶的要求。為達(dá)到此目的，蒸餾（含精餾）的合理應(yīng)用，就是一條生產(chǎn)各類脂肪酸產(chǎn)品的優(yōu)選。</p><p><b>　　2.蒸餾的原理</b></p><p>　　蒸餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)度不同，即在同

11、一溫度下具有不同飽和蒸汽壓的性質(zhì)使之達(dá)到分離的提純液態(tài)混合物的單元操作。</p><p>　　將液體混合物加熱至沸騰，引出生成的蒸汽并使之冷凝為液體；由于生成的蒸汽（或冷凝后的液體）中比原混合物中含有較多的易揮發(fā)組分，在剩余的混合物中則含有較多的難揮發(fā)組分，故通過(guò)蒸餾可使原混合物中各組分得到分離提純。</p><p>　　蒸餾的方法很多，有簡(jiǎn)單蒸餾、水蒸汽蒸餾、真空蒸餾、萃取蒸餾、恒沸蒸餾

12、和分子蒸餾等，應(yīng)用最多的是真空蒸餾，主要用于物質(zhì)的精制和混合物之間的分離。由于蒸餾技術(shù)比較成熟，大小規(guī)模均能適用。同時(shí)，在一般情況下，蒸餾的費(fèi)用也較低，故在化工、石油、輕工和日化等部門得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　3.蒸餾在脂肪酸工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用</p><p>　　該應(yīng)用方法主要為真空蒸餾，包括真空條件下的簡(jiǎn)單蒸餾、水蒸汽蒸餾和精餾。</p><p>　　

13、一般來(lái)說(shuō)，來(lái)自動(dòng)、植物油的天然脂肪酸，其沸點(diǎn)較高。據(jù)資料記載，某些脂肪酸在不同壓力下的沸點(diǎn)見(jiàn)表1。從表1可見(jiàn)，脂肪酸的沸點(diǎn)與真空度密切有關(guān)，真空越高，沸點(diǎn)越低，故蒸餾常采用高真空蒸餾或水蒸氣真空蒸餾。</p><p>　　脂肪酸屬熱敏性物質(zhì)，隨著加熱溫度的升高，會(huì)發(fā)生聚合、降解等反應(yīng)。高溫和長(zhǎng)時(shí)間高溫下的停留會(huì)加快這些反應(yīng)的進(jìn)行。當(dāng)脂肪酸的加熱溫度超過(guò)250℃以上，脂肪酸的部分分解作用和部分聚合反應(yīng)都會(huì)增加，因此

14、在蒸餾中，脂肪酸的溫度宜控制在250℃以下，而且加熱介質(zhì)的溫度不超過(guò)脂肪酸汽化溫度20℃以上，以免局部過(guò)熱。另外有文獻(xiàn)報(bào)道，還必須注意脂肪酸的碘值及在高溫區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間，見(jiàn)表2。</p><p><b>　　3．1簡(jiǎn)單蒸餾</b></p><p>　　工業(yè)上，將混合液置于蒸餾釜中，在一定壓力下，加熱使其沸騰，不斷地將產(chǎn)生的蒸汽移出并經(jīng)冷凝器冷凝，得到餾出液。將不同組成

15、范圍的餾出液分別導(dǎo)入容器中貯存，這種操作稱為簡(jiǎn)單蒸餾。在簡(jiǎn)單蒸餾過(guò)程中，因蒸出氣體中含較多易揮發(fā)物，因而釜液中易揮發(fā)物的含量逐漸降低，沸點(diǎn)相應(yīng)升高，而產(chǎn)生的蒸汽中易揮發(fā)物含量也逐漸減少。顯然，簡(jiǎn)單蒸餾只能使混合液部分的分離，而不能分離為純組分，所以只適用于分離較易揮發(fā)的液體中溶解的不揮發(fā)或極難揮發(fā)的固體雜質(zhì)。例如可用于來(lái)自油脂水解后或由皂角制的粗脂肪酸的脫氣、脫水或精制等。</p><p>　　簡(jiǎn)單蒸餾可分為間歇

16、式、半連續(xù)式和連續(xù)式，現(xiàn)就該三種方式分述如下。</p><p>　　表一不同壓力下某些脂肪酸的沸點(diǎn)（壓力：mmHg 溫度： ℃（表頭加粗，做成三線表,下同）</p><p>　　表二：停留時(shí)間下的最高允許沸點(diǎn)溫度℃</p><p>　　3.1.1間歇式蒸餾</p><p>　　該流程示意圖如附圖1所示</p><p&

17、gt;　　該工序的的操作程序?yàn)椋洪g歇脫水脫氣→間歇進(jìn)料→蒸出脂肪酸→放出殘?jiān)Ｔ摲绞降母鞴ば蛉繛殚g歇操作，導(dǎo)致功效特別低；而且使用的熱源往往為直接火或輻射熱，如果不使用碘傎較低的原料脂肪酸。那么在蒸餾過(guò)程中，就存在著停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和局部過(guò)熱現(xiàn)象，釜內(nèi)物料易產(chǎn)生聚合、裂解等反應(yīng)。不僅使成品脂肪酸的異味和殘壓增加，而且殘?jiān)臄?shù)量也將增多，尤其是使用高的原料時(shí)更加顯著。</p><p>　　這種工藝損耗高、產(chǎn)量和質(zhì)量均

18、較低。但由于投資小，過(guò)去多為條件簡(jiǎn)陋的小廠采用目前已很少使用。</p><p>　　3．1．2半連續(xù)蒸餾</p><p>　　稍具規(guī)模的企業(yè)基本上采用半連續(xù)式的蒸餾，如附圖二所示：</p><p>　　其操作程序?yàn)椋哼B續(xù)脫水→交替連續(xù)蒸餾釜蒸出脂肪酸→定期排出殘?jiān)?。該流程增加了兩只預(yù)熱器和兩個(gè)中間貯槽，省去了間歇法的靜止升溫和逐漸濃縮的時(shí)間，使被蒸物料在輸送的短時(shí)間

19、內(nèi)完成升溫和部分汽化過(guò)程，將其在剛進(jìn)入釜內(nèi)時(shí)及迅速汽化并分離至冷凝器，相對(duì)降低了在高溫區(qū)的停留時(shí)間并由此避免了因聚合、裂解所引起的損耗。另外，在蒸餾釜?dú)庀喑隹谠O(shè)有除沫器，使物料快速蒸發(fā)和在規(guī)定的氣速范圍內(nèi)可防止高沸點(diǎn)組分的液灌滴被夾帶至冷凝器中去。</p><p>　　與間歇相比，此法中的脫水脫氣罐和蒸餾釜的容積可相應(yīng)減小，產(chǎn)率和產(chǎn)量可明顯提高，產(chǎn)品質(zhì)量有所改善。最近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)有條件的廠家基本上都將供熱方式由直

20、接為或電熱加熱改為現(xiàn)代通用的熱效高、安全、易控制的導(dǎo)生油循環(huán)加熱。</p><p><b>　　3．1．3連續(xù)蒸餾</b></p><p>　　連續(xù)蒸餾不但要將脂肪酸連續(xù)蒸出，而且要完成釜內(nèi)殘?jiān)倪B續(xù)排出。在排出殘?jiān)?，還必須對(duì)其進(jìn)行再加工，以回收殘?jiān)械臍堄嘁讚]發(fā)脂肪酸。目前在國(guó)外的先進(jìn)設(shè)計(jì)中，該工藝僅采用一只蒸餾釜，然后在釜的兩旁各浸一只降膜式蒸發(fā)器完成的。&l

21、t;/p><p>　　連續(xù)直接蒸餾的特點(diǎn)是，它大大減少了被蒸餾物料在高溫區(qū)的停留時(shí)間，使之盡可能地避開(kāi)了被聚合和裂解的條件，產(chǎn)率和質(zhì)量均得到了進(jìn)一步的提高。</p><p>　　當(dāng)前，脂肪酸的連續(xù)蒸餾已發(fā)展和完善到了很高的程度（如附圖三）：</p><p>　　脫水和脫氣采用高效快速的膜式脫氣塔；</p><p>　　脂肪酸的主要組成在蒸餾前，先

22、經(jīng)一預(yù)切割蒸餾，除去含量較少，影響產(chǎn)品性能的低沸點(diǎn)物；</p><p>　　主產(chǎn)品的蒸餾及與之同樣必要的殘?jiān)偌庸ぞ轻槍?duì)脂肪酸的熱敏性而設(shè)計(jì)的降膜式蒸發(fā)器；</p><p>　　采用往原料中添加硼酸化合物或其它抗氧化物，以改善餾出產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性和降低其沸點(diǎn)含量</p><p>　　對(duì)全系統(tǒng)熱能進(jìn)行互相利用，使能耗盡量降低；</p><p>

23、　　裝置操作可實(shí)行DCS全自動(dòng)化控制；</p><p>　　對(duì)環(huán)境的影響符合環(huán)保要求。</p><p><b>　　3．2水蒸氣蒸餾</b></p><p>　　當(dāng)一種與水不相溶的物質(zhì)，與水形成為兩層的混合液后在一起受熱蒸發(fā)時(shí)，根據(jù)道爾頓分壓定律，該混合液液面上方和蒸汽總壓理論上就應(yīng)等于該溫度下各組分的蒸汽分壓之和。若外壓為大氣壓，則只要混合液

24、中兩組分的蒸汽分之和等于0.1MPa,該混合液即沸騰,此時(shí)它們的沸點(diǎn)較任一組分在該外壓下的沸點(diǎn)要低,這就是水蒸氣蒸餾的原理。</p><p>　　當(dāng)蒸餾釜中僅有一層蒸餾存在而無(wú)水層時(shí)，這時(shí)蒸餾的蒸發(fā)溫度即隨通入的直接蒸汽量而變化，蒸汽量越大，沸點(diǎn)溫度就越低，但一般均比有水層出現(xiàn)時(shí)的蒸餾溫度要高。由于水蒸氣蒸餾的直接蒸汽入口總是在蒸發(fā)器底部，這里是最高的溫度和最長(zhǎng)停留時(shí)間的地方，脂肪酸出現(xiàn)氧化、聚合、降解均在此處發(fā)

25、生，由它影響而形成的低沸物終將被帶入真空系統(tǒng)，產(chǎn)生污染，因此該法目前國(guó)內(nèi)以被淘汰。目前尚可用直接蒸汽于脂肪酸的脫水、脫氣，以幫助除去不必要的氣味，因?yàn)樵摬僮鳒囟戎挥?00℃左右。</p><p><b>　　3．3精餾</b></p><p>　　精餾，又稱分餾，是將由揮發(fā)度不同的各組分組成的混合液，反復(fù)地進(jìn)行多次部分氣化和部分冷凝，從而將其分離為各種高純度組分地操作

26、。</p><p>　　精餾區(qū)別于直接蒸餾的最大特點(diǎn)是：a、它具有回流裝置；b、在塔體垂直方向設(shè)有若干次的簡(jiǎn)單蒸餾于一體的設(shè)備即為精餾塔。</p><p>　　精餾塔通?？砂岩后w混合物分離為塔頂產(chǎn)品（餾出液）和塔底產(chǎn)品（釜液）兩部分，也可分成兩個(gè)以上的部分。根據(jù)操作方法，又將其分成連續(xù)精餾和間歇精餾。</p><p><b>　　3．3．1連續(xù)精餾<

27、/b></p><p>　　圖四為連續(xù)精餾過(guò)程，如棕櫚油的混合脂肪酸，經(jīng)脫水、脫氣后，再經(jīng)過(guò)預(yù)熱至沸點(diǎn)溫度，自塔中部適當(dāng)位置連續(xù)加入塔內(nèi)。塔頂蒸汽冷凝后，一部分作為回流重新入塔，其余作產(chǎn)品連續(xù)排出，塔底裝有再沸器以導(dǎo)生油加熱產(chǎn)生蒸汽上升與下降的液體逆流接觸并進(jìn)行傳遞組分，最后流到塔底并連續(xù)排出部分作為塔底產(chǎn)品。</p><p>　　由于脂肪酸工業(yè)中被加工的原料脂肪酸大多為含有多種組分

28、且富集程度不一的混合物，故在連續(xù)精餾的應(yīng)用中，以分為單塔和多塔流程幾種。</p><p>　　單塔，一般用于需要分離出的主要組分僅為一種時(shí)，且根據(jù)沸點(diǎn)又排列在多組分的兩頭，即沸點(diǎn)最低和最高的組分，這樣便可利用塔底或塔頂連續(xù)得到穩(wěn)定的純餾分產(chǎn)品，如棕櫚油脂肪酸分餾制取軟脂酸和硬脂酸即是一例。</p><p>　　多塔，如果需要原料脂肪酸中的主要組分被分離出二種以上時(shí)，則宜采用多塔流程。目前在

29、天然脂肪酸精餾應(yīng)用中的多塔一般在2—3個(gè)，太多則引起設(shè)備費(fèi)用過(guò)高。如魚(yú)油 脂肪酸的精餾，部分廠家用雙塔，而部分廠家用3塔，各有其優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　另外，用于脂肪酸蒸餾的塔型還分為板式塔和填料塔，但自從蘇爾茲公司1961年開(kāi)發(fā)金屬絲網(wǎng)紋填料后，脂肪酸精餾就逐漸采用填料塔了。該填料塔具有分離效率高、壓降低、滯液量小等優(yōu)點(diǎn)，大大越過(guò)了原泡罩塔的性能，特別適合于高真空操作。但這種填料也存在價(jià)格昂貴，抗腐蝕性能

30、較差等不足。后來(lái)于70年代初，又開(kāi)發(fā)了一種金屬壓延孔板波紋填料，例如MALLAPAK型，這類填料由于具有良好的潤(rùn)濕特性，在國(guó)外被稱作模式填料。該填料目前在國(guó)內(nèi)許多油脂廠的分餾塔中被廣泛應(yīng)用，效果較好。</p><p>　　如附圖三（按順序編號(hào)，并為附圖命名）所示。</p><p>　　該工藝分五個(gè)階段：a、脫水脫氣；b、預(yù)分餾；c、主餾分分離；d、較高沸點(diǎn)的主餾分分離；e、殘?jiān)麴s并回收

31、殘?jiān)舅帷Ｆ渲芯s塔和殘?jiān)墓釟饣糠志捎酶咝阅艿慕的な秸舭l(fā)器；精餾塔內(nèi)則采用高效低壓降的膜式填料；冷凝器用水均采用循環(huán)的軟水；導(dǎo)熱油供熱。</p><p>　　由上述內(nèi)容可看出，連續(xù)精餾塔具有的特點(diǎn)是：①其操作為一穩(wěn)定過(guò)程，各參數(shù)不隨時(shí)間而變化；②精餾段和提餾段并存，使之實(shí)現(xiàn)從塔底或塔頂或頂、底同時(shí)獲得較純的組分；③單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量高、且穩(wěn)定；④若采取高真空操作，應(yīng)注意空氣的漏入。</p>

32、<p>　　連續(xù)精餾適用于：①批量大、原料組成相對(duì)穩(wěn)定的情況下生產(chǎn)大批量產(chǎn)品；②可用于分離熱穩(wěn)定性差的組分的原料；③原料組成較簡(jiǎn)單、且較密集的混合脂肪酸，或組分較雜散但只需切取易餾分產(chǎn)品的那些原料。</p><p><b>　　3．3．2間歇精餾</b></p><p>　　間歇精餾也叫分批精餾，即把一批物料一次投入精餾塔內(nèi)后再進(jìn)行精餾操作。從塔頂蒸出的

33、物料蒸汽經(jīng)冷凝后，一部分作為塔頂產(chǎn)品，其余部分回流入塔頂，直至精餾到所需的全部餾出產(chǎn)品后，或以塔釜中的料液達(dá)到指定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)為止。排出釜內(nèi)的物料，加入另一批物料進(jìn)行下次操作。其流程如附圖六。</p><p>　　在操作過(guò)程中，由于塔頂不斷餾出易揮發(fā)的組分，因此釜液中的易揮發(fā)組分的濃度逐漸降低，導(dǎo)致塔內(nèi)的參數(shù)也不斷的隨時(shí)間而變化，是一個(gè)不穩(wěn)定的操作過(guò)程。同時(shí)，被精餾的原料是直接進(jìn)入塔釜，故間歇精餾塔只有精餾段而無(wú)提餾段

34、。</p><p>　　但間歇精餾在操作上比較靈活，特別是當(dāng)原料組成變化較大時(shí)，尤其便于調(diào)整操作程序，且對(duì)處理量不大的多組分原料，用一塔設(shè)備即可完成分離要求，但由于它只有精餾段，故在同樣塔板數(shù)的塔內(nèi)達(dá)到同樣得分離要求，所需的回流比要大于連續(xù)精餾；另外，在每批精餾的后期，由于釜液中所含的易揮發(fā)組分濃度太低，只適合小批量生產(chǎn)；同時(shí)間歇精餾使用的原料脂肪酸，以低碘值的或經(jīng)過(guò)氫化后的原料為宜，以免發(fā)生裂解、聚合等反應(yīng)，從

35、而使產(chǎn)品的質(zhì)量收率降低。</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　根據(jù)上述蒸餾的各種方法比較，可以看出影響脂肪酸蒸餾的主要因素是溫度、操作壓力（真空）和停留時(shí)間。尤其是當(dāng)塔內(nèi)溫度超過(guò)240℃時(shí)的停留時(shí)間和脂肪酸的不飽和度。只要合理應(yīng)用蒸餾方法，就目前技術(shù)水品看，采用天然脂肪酸為原料，可獲純度達(dá)95%以上的單體脂肪酸。國(guó)外的精餾技術(shù)，已可把同碳

36、數(shù)的不飽和酸（油酸、亞油酸、亞麻酸）之間的分離問(wèn)題，一旦攻克這道難關(guān)后，必將使脂肪酸及衍生物的開(kāi)發(fā)應(yīng)用具有更加廣闊的發(fā)展前景。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　?、磐醺：?、陳薄等主編的《硬脂酸及脂肪酸衍生物生產(chǎn)工藝》、北京輕工出版社</p><p>　?、啤该馈筊.W.約翰E.弗里茲編《工業(yè)脂肪酸及其應(yīng)用》&l

37、t;/p><p>　　⑶秦宏萬(wàn)等編篡《油脂化學(xué)與工藝學(xué)》第二冊(cè)1989</p><p>　?、葏柷镌谰帯队筒俗训木C合利用》北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技再版社1987</p><p>　　參考文獻(xiàn)的引用部分在正文中對(duì)應(yīng)位置以序號(hào)加以標(biāo)注。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文是在X