Масложировая промышленность

Производство глицерина и жирных кислот

Химический состав, свойства, области применения глицерина и жирных кислот

Глицерин

Глицерин (>греч. glikeros – сладкий) – простейший трехатомный спирт СН2ОНСНОНСН2ОН. Это бесцветная, вязкая жидкость сладкого вкуса без запаха. Смешивается в любых соотношениях с водой. Поглощает влагу из воздуха (до 40 % от своей массы).

Благодаря наличию в молекуле трех реакционно способных гидроксильных групп может образовывать три ряда производных: моно-, ди- и три-. Глицерин впервые был получен в 1779 году шведским химиком Шееле при омылении оливкового масла в присутствии свинцового глета PbO. Однако промышленное производство глицерина начало развиваться только в середине 19 века.

Глицерин находит самое широкое применение в производстве пластических масс, лакокрасочных материалов, а также пищевых продуктов (производство моно- и диглицеридов), парфюмерно-косметических и фармацевтических препаратов. Глицерин используется также в текстильной, целлюлознобумажной, резинотехнической и других отраслях промышленности.

Жирные кислоты

Жирные кислоты, точнее высшие жирные кислоты (ВЖК) – это натуральные (природные) и синтетические карбоновые кислоты алифатического ряда с числом атомов углерода в молекуле не менее 6. В нашем случае интерес представляют натуральные ВЖК, или просто – жирные кислоты (ЖК).

Натуральные жирные кислоты представляют собой одноосновные кислоты нормального строения с четным числом атомов углерода в молекуле; могут быть как насыщенными, так и ненасыщенными. Кроме карбоксильной группы —СООН, они могут содержать другие функциональные группы, например, гидроксильную группу — ОН (рицинолевая оксикислота). В животных жирах и растительных маслах наиболее распространены кислоты с 10…22 атомами углерода в молекуле.

Жирные кислоты применяются для получения мыла, высших жирных спиртов, в производстве алкидных смол, сиккативов, алифатических аминов, в производстве пластификаторов, замасливателей для тканей и др. Как правило, в промышленности используют смеси жирных кислот. Для технических нужд выпускаются олеиновая, стеариновая и рицинолевая кислоты. Производство других индивидуальных жирных кислот, например, линолевой и линоленовой кислот и их метиловых и этиловых эфиров, не имеет большого распространения.

Следует заметить, что ресурсы производства натуральных жирных кислот, причем ресурсы возобновляемые, значительны. Однако фракционный состав их узок и ограничивается кислотами состава С12…С18, а главным образом – С16 и С18. Возросший интерес различных отраслей промышленности к кислотам, содержащим менее 12-ти и более 20-ти атомов углерода, стимулирует развитие производства жирных кислот из нефтехимического сырья, на долю которых в настоящее время приходится только около 10 %.

Теоретические основы процесса гидролиза жиров

Одним из распространенных способов получения глицерина и жирных кислот является гидролиз жиров, т.е. гидролиз триглицеридов растительного и животного происхождения. Способы осуществления процесса гидролиза весьма разнообразны:

  1. ферментативный гидролиз с применением жирорасщепляющих ферментов, в частности, липаз;
  2. гидролиз с использованием гетерогенных катализаторов, например, оксидов металлов;
  3. гидролиз с использованием кислотных катализаторов;
  4. гидролиз с использованием щелочных катализаторов (омыление);
  5. безреактивный (некаталитический) гидролиз.

Переработку жиров с целью получения глицерина и свободных жирных кислот или солей жирных кислот преимущественно осуществляют двумя последними способами – (4) и (5).

Гидролиз (омыление) жиров – это процесс химического взаимодействия триглицеридов жирных кислот с водой. Суммарная реакция процесса гидролиза жиров может быть представлена следующим образом:

Суммарная реакция процесса гидролиза жиров

Гидролиз триглицеридов протекает ступенчато с образованием разнообразных промежуточных продуктов в виде ди- и моноглицеридов:

Гидролиз триглицеридов протекает ступенчато с образованием разнообразных промежуточных продуктов в виде ди- и моноглицеридов:

Теоретический выход глицерина из жира Х при его гидролизе можно рассчитать по формуле (в %%):

Х = (ч.о. — к.ч.)⋅0,59 ,

где ч.о. и к.ч. – число омыления и кислотное число жира, мг КОН/г; 0,59 – эквивалент глицерина по КОН при полном омылении жира.

Фактический выход глицерина всегда меньше теоретического в связи с потерями на различных технологических стадиях его производства, а также в связи с обратимостью самого процесса гидролиза.

Влияние различных факторов

На скорость гидролиза жиров влияют различные факторы:

  • химическая природа исходного жира (жирнокислотный состав, α-, β-положение жирнокислотных остатков в молекуле триглицерида);
  • температура;
  • давление;
  • присутствие катализаторов.

Химическая природа жира

В общем случае скорость гидролиза сложноэфирной связи для низкомолекулярных жирных кислот выше, чем для высокомолекулярных, а для насыщенных кислот – больше, чем для равных им по молекулярной массе ненасыщенных жирных кислот. Данные закономерности объясняются следующим.

Гидролиз жиров является типичным гетерогенным процессом. Акты химического взаимодействия протекают на границе раздела двух фаз жир/вода. Молекулы триглицеридов ориентируются у межфазной границы таким образом, что полярные сложноэфирные группы ∼ОСО∼ находятся в контакте с водой, а неполярные углеводородные радикалы жирнокислотных остатков располагаются в жировой фазе. Причем молекулы триглицеридов, которые содержат остатки непредельных жирных кислот, контактируют с водой на межфазной границе не только сложноэфирной группой. Такой контакт весьма вероятен также и по месту положения слабо полярной двойной связи ∼СН=СН∼. Поэтому количество омыляющихся сложноэфирных групп, которое приходится на единицу межфазной поверхности, будет больше, например, у тристеарина, чем у триолеина (рисунок 1). Следовательно, скорость гидролиза тристеарина будет больше, чем скорость гидролиза триолеина.

Рисунок 1 - К влиянию природы жирных кислот на процесс гидролиза

Влияние на скорость гидролиза молекулярной массы остатков жирных кислот, входящих в состав триглицеридов, связано с их различной растворимостью в воде. Известно, что низкомолекулярные кислоты растворяются лучше, чем высокомолекулярные (у них выше «удельная полярность» молекул – полярность/мол.масса). В связи с этим в случае низкомолекулярных триглицеридов облегчается межфазное взаимодействие на границе жир/вода и, как следствие этого, скорость гидролиза возрастает.

Температура

Установлено, что омыление жира протекает преимущественно в жировой фазе, поэтому решающее влияние на скорость процесса в целом оказывает растворимость воды в жире. При температуре около 60 оС в жире растворяется приблизительно 1 % воды, а при температуре 250 оС – уже до 12…25 %. Увеличение растворимости воды в жире при повышении температуры связано, главным образом, с уменьшением поверхностного натяжения на границе раздела фаз жир/вода.

При некоторой «критической» температуре межфазное натяжение становится равным нулю, поверхность раздела фаз исчезает и происходит полное взаимное растворение компонентов. Система из гетерогенной переходит в гомогенную, что значительно ускоряет реакцию гидролиза жиров.

Величина такой «критической» температуры жирных кислот, например, животного жира (сала) составляет порядка 320 оС, а жирных кислот кокосового масла – 293 оС. Однако, проведение процесса гидролиза
при высоких температурах нецелесообразно по двум причинам:

  1. в условиях полного растворения жира в воде и воды в жире затруднено разделение образующихся при гидролизе жирных кислот и глицерина;
  2. ухудшаются качественные показатели, и снижается выход жирных кислот и глицерина в результате термического распада жира и ускорения окислительных процессов.

Поэтому на практике предельно допустимой температурой гидролиза жиров считается 260 оС.

Давление

Создание высокого давления позволяет проводить процесс гидролиза жиров при повышенных температурах, сохраняя при этом воду в жидком состоянии. В настоящее время большинство отечественных установок по промышленному гидролизу жиров работают под давлением от 0,6…0,8 до 2,0…2,5 МПа. За рубежом имеются колонные аппараты, которые работают под давлением 4 МПа и температуре до 250 оС.

Катализаторы

Скорость процесса гидролиза жира и его глубина могут быть увеличены (при прочих равных условиях) путем введения в реакционную систему катализаторов. В качестве катализаторов используют оксиды металлов (CaO, MgO, ZnO и др.), а также вещества, которые содержат или образуют в условиях реакции ионы Н+ или ОН. Большую роль в этом отношении играет резкое увеличение степени диссоциации воды с ростом температуры. Так, при температуре 25 оС ионное произведение воды составляет 1,04⋅10–14 моль22, а при 200 оС – 46⋅10–14 моль22. Такой концентрации ионов Н+ и ОН достаточно, чтобы обеспечить высокую скорость гидролиза жиров без добавления специальных катализаторов.

Важно отметить, что на скорость гидролиза жиров также оказывает влияние присутствие промежуточных продуктов реакции – моно- и диглицеридов. Обладая большей полярностью, чем триглицериды, они увеличивают растворимость воды в жире и, следовательно, увеличивают скорость гидролиза. Одновременно с этим, действуя как ПАВ, они способствуют образованию водно-жировой эмульсии, что увеличивает поверхность контакта водной и жировой фаз, и также ускоряет процесс гидролиза. Таким образом, присутствие в реакционной системе в начальный период гидролиза жиров моно- и диглицеридов обуславливает автокаталитический характер процесса.

Одним из факторов, влияющих на ход гидролиза жиров, является количество воды, которое находится в реакционной системе. Количество воды, теоретически необходимое для полного омыления глицеридов, составляет в среднем 6 % от массы жира. Однако на практике расход воды значительно выше. Это связано с тем, что вода при высоких температурах является одновременно и поставщиком ионов Н+ и ОН– катализаторов реакции гидролиза.

Кроме того, согласно принципу Ле Шателье, увеличение количества воды в реакционной системе приводит к смещению гидролитического равновесия вправо, т.е. в сторону образования глицерина и жирных кислот. Так, при добавлении воды к жиру в количестве 1/3 от массы жира равновесие при любой температуре наступает при глубине гидролиза, равной 77 %; увеличение количества воды в реакционной массе до 50 % повышает глубину гидролиза до 85 %; при соотношении вода/жир = 2 : 1 глубина гидролиза достигает 97 %.

Однако использование больших количеств воды приводит к значительному уменьшению концентрации образующегося глицерина в водной фазе (в так называемом «глицериновом растворе»), что увеличивает энергозатраты на его выпаривание.

В реальных условиях сдвиг равновесия и достижение большей глубины гидролиза достигаются путем проведения процесса в два и более периода (рисунок 2).

Рисунок 2 - К способам гидролиза жиров
Рисунок 2 — К способам гидролиза жиров

При этом, не добиваясь равновесного состояния, процесс гидролиза прерывают, водный глицериновый раствор удаляют и на второй период подают свежую воду, не содержащую глицерина. Выведение одного из продуктов реакции (глицерина) из сферы реакции смещает химическое равновесие вправо, что приводит к увеличению глубины гидролиза жира.

Промышленные способы гидролиза жиров

В настоящее время наиболее широкое распространение в промышленности получил безреактивный метод гидролиза жиров, который осуществляется при температуре 200…225 оС и давлении 2,0…2,5 МПа без применения катализаторов. Данный способ обеспечивает высокий выход продуктов гидролиза при стабильно хорошем качестве глицерина и жирных кислот.

Перспективным следует считать ферментативный (энзиматический) гидролиз жиров, который проводится в присутствии препаратов липазы.

Этот метод позволяет проводить гидролиз при обычном давлении и температуре около 40 оС.

Безреактивный метод

Данный метод может быть реализован как в периодическом так и в непрерывном варианте.

Периодический процесс гидролиза жиров безреактивным методом проводят в автоклавах. Автоклав представляет собой цилиндрический аппарат объемом 10…20м3, внутри которого расположена циркуляционная труба 1 (рисунок 3). В нижнюю часть трубы 1 подается острый пар. Жир и вода подаются по трубе, опущенной до дна автоклава; по этой же трубе производится выгрузка глицериновой воды после первого периода гидролиза. Другая труба (рисунок 3) служит для выгрузки жирных кислот после проведения 2-го периода гидролиза. В верхней части аппарата имеется штуцер для отвода пролетного (т.е. проходящего через аппарат, не сконденсировавшегося) пара (рисунок 3).

Рисунок 3 - Автоклав
Рисунок 3 — Автоклав

Работа автоклава

Процесс гидролиза жиров в автоклавах осуществляют в два периода. При этом соблюдают замкнутый поток глицериновых вод, при котором основное количество воды после второго периода используют для проведения процесса в первом периоде. Во втором периоде гидролиза используют водный конденсат.

В начале цикла работы в автоклав загружают жир на остаток глицериновой воды от предыдущей партии. Использование глицериновой воды, которая содержит некоторое количество полярных моно- и диглицеридов, обладающих поверхностно-активными свойствами, позволяет ускорить гидролиз жира. Смесь нагревают острым паром с давлением 2,4…2,5 МПа до температуры 220…225 оС и кипятят в течение 3-х часов при непрерывной подаче острого и отводе пролетного пара с целью интенсивного перемешивания содержимого автоклава. Глубина гидролиза жира после 1-го периода должна быть не менее 85 %.

После кратковременного отстаивания (~15 минут) реакционная смесь разделяется на две фазы. Первую глицериновую воду, содержащую 10…14 % глицерина, выводят из автоклава через специальный теплообменник – понизитель давления. Частично расщепленный жир остается в автоклаве.

Для проведения второго периода гидролиза в автоклав добавляют воду в виде конденсата. Содержимое автоклава кипятят при температуре 220…225 оС в течение 2-х часов с последующим разделением смеси отстаиванием на две фазы: жирные кислоты (верхний слой) и вторую глицериновую воду, которая содержит 4…5 % глицерина. Жирные кислоты выгружают через понизитель давления, глицериновая вода остается для гидролиза следующей партии жира.

Глубина гидролиза жира после второго периода составляет 95…96 %. Общая продолжительность гидролиза по описанной технологии составляет 8 часов.

Существенным недостатком периодического метода гидролиза жиров является то, что мощность автоклава используется лишь на 60 %, в то время как 40 % времени уходит на выполнение вспомогательных операций – загрузка-выгрузка, нагрев, отстаивание.

Непрерывный метод гидролиза жиров позволяет уменьшить или полностью исключить названные вспомогательные операции. В непрерывном методе гидролиза в качестве основного оборудования используется аппарат колонного типа, принцип работы которого следующий (рисунок 4).

Рисунок 4 - Колонный аппарат для гидролиза жиров
Рисунок 4 — Колонный аппарат для гидролиза жиров

В колонну 1 насосами-дозаторами высокого давления 2 подают снизу жир, а сверху – воду. Для обеспечения необходимой температуры к колонне подводится водяной пар. Образующийся глицерин, растворяясь в воде, направляется вниз, а жир и жирные кислоты как более лёгкие – вверх. При этом почти полностью расщепленный жир в верхней части колонны встречается с потоком чистой воды. Она гидролизует оставшиеся глицериды и вымывает глицерин, растворенный в жирных кислотах, что сводит к минимуму протекание обратной реакции – реакции этерификации. Этот факт, а также непрерывное удаление из системы образующихся продуктов реакции обуславливают достижение более высокой глубины гидролиза жира в колонне (98…99 %) по сравнению с автоклавом при одинаковом соотношении воды и жира (6 : 10) в обоих аппаратах.

Процесс гидролиза в колонном аппарате осуществляется при температуре 250…260 оС и давлении до 5 МПа. При таких условиях в результате повышения растворимости воды в жире и увеличения степени диссоциации воды скорость реакции омыления жира значительно возрастает по сравнению с периодическим процессом в автоклаве.

Для обеспечения достаточного времени пребывания жира в колонне аппарат (рисунок 4) имеет большую высоту – до 21 м, диаметр колонны достигает 1,5 м. В случае предварительного подогрева жира и воды вне колонны высота аппарата составляет 15…16 м. Установки колонного типа являются экономически и технологически более эффективными, чем автоклавные установки, т.к. позволяют повысить производительность труда приблизительно на 40 % и сократить расход пара, электроэнергии и воды на 10…15 %.

Таким образом, в результате гидролиза жиров, проведенного периодическим или непрерывным методом, получаются два полуфабриката: глицерин в виде глицериновой воды и жирные кислоты. Для приобретения товарного вида оба продукта нуждаются в очистке и концентрировании.

При выполнении этого цикла технологических операций глицерин проходит 3 этапа переработки:

  1. очистка глицериновых вод;
  2. получение технического (сырого) глицерина;
  3. получение дистиллированного глицерина.

Очистка глицериновых вод

Глицериновые воды, которые получаются при безреактивном гидролизе жиров, кроме воды и глицерина содержат примеси органической и минеральной природы. Бóльшую часть примесей составляют липиды, преимущественно жирные кислоты, присутствующие в количестве 0,3…1,5 % от массы глицериновой воды. Кроме того, в состав примесей входят аминосоединения в количестве 0,05…0,10 %, карбонильные соединения – 0,04…0,08 %, углеводы – 0,004…0,008 % и минеральные соли. Большинство этих соединений обладает поверхностно-активными свойствами, что способствует образованию стойких водно-жировых эмульсий, которые затрудняют переработку глицериновых вод.

Перед концентрированием глицериновые воды подвергают очистке от указанных примесей. При очистке преследуются следующие цели:

  • получение глицерина, который отвечает требованиям стандарта по чистоте продукта;
  • обеспечение наиболее благоприятных технологических условий выпаривания глицериновых вод: уменьшение образования накипи на стенках оборудования, предотвращение вспенивания глицерина в вакуум-аппарате и др.;
  • необходимость предохранения аппаратуры от коррозионного разрушения.

Способы очистки глицериновых вод

Глицериновые воды представляют собой сложные гетерогенные системы, в которых примеси присутствуют в виде истинных растворов, коллоидных растворов, а также в виде эмульсий. Чтобы очистить такие воды от примесей, необходимо осуществить целый ряд операций:

  • нарушить устойчивость коллоидной системы;
  • разрушить эмульсию липидов в глицериновой воде;
  • удалить липиды, водорастворимые ионогенные и неионогенные соединения.

Перечисленные операции могут выполняться несколькими способами.

  • Отстаивание, кипячение и охлаждение

В результате разности плотностей глицериновой воды и жирных кислот последние, как более легкие, всплывают при отстаивании на поверхность глицеринового раствора и удаляются с нее тем или иным способом.

При кипячении глицериновой воды происходит разрушение водно-жировой эмульсии с выделением жирных кислот и нейтрального жира с последующим разделением системы отстаиванием. Охлаждение глицериновой воды приводит к снижению растворимости примесей,кристаллизации и агрегированию труднорастворимых жирных кислот, которые всплывают на поверхность и могут быть удалены отстаиванием или фильтрацией.

  • Нейтрализация глицериновых вод Ca(OH)2

В основе метода лежит химическая реакция взаимодействия свободных жирных кислот с гидроксидом кальция:

химическая реакция взаимодействия свободных жирных кислот с гидроксидом кальция

Образующиеся при этом кальциевые мыла, обладая развитой поверхностью, частично адсорбируют примеси, в частности, красящие вещества (каротиноиды, хлорофиллы и др.).

Нейтрализацию производят при температуре 80оС известковым молоком (водная суспензия Ca(OH)2) в нейтрализаторах при перемешивании. Известковое молоко подают в количестве, которое обеспечивает слабощелочную реакцию среды.

После нейтрализации смесь отстаивают, удаляют с поверхности пену и часть кальциевых мыл. Глицериновую воду фильтруют на рамных фильтр-прессах. Шлам обрабатывают раствором кальцинированной соды при кипячении для перевода кальциевых мыл в водорастворимые натриевые мыла:

Производство глицерина и жирных кислот

Недостатком метода является сравнительно высокая растворимость кальциевых мыл в глицериновой воде (она выше, чем у жирных кислот), что затрудняет в дальнейшем дистилляцию глицериновых вод и делает метод малоцелесообразным.

  • Очистка сепарированием

Такая очистка проводится на тарельчатых разделяющих сепараторах при частоте вращения барабана 5000 мин.–1 и температуре 70…80оС. Использование этого метода позволяет снизить содержание липидов в глицериновой воде до 0,04…0,08 % и повысить выход глицерина по сравнению с методом нейтрализации Ca(OH)2.

  • Кислотная обработка

Этот метод предусматривает удаление ПАВ из глицериновой воды путем ее обработки минеральной кислотой. При этом ПАВ, представляющие собой в основном соли низкомолекулярных жирных кислот с кальцием и другими металлами, разлагаются с образованием труднорастворимых сульфатов и свободных жирных кислот. Обезжиренную глицериновую воду обрабатывают концентрированной серной кислотой при температуре 80…95 оС. Образующиеся жирные кислоты отгоняются при последующем концентрировании глицеринового раствора.

Применение данного метода целесообразно при очистке глицериновых вод, полученных из низкосортных животных жиров и содержащих значительное количество ПАВ.

  • Ионообменный метод

Настоящий метод считается наиболее эффективным и перспективным способом очистки, который позволяет получить товарный глицерин непосредственным выпариванием очищенных глицериновых вод, т.е. без дистилляции сырого глицерина. Однако ионообменная очистка имеет в данном случае ряд ограничений:

  1. глицериновые воды не должны содержать значительного количества примесей;
  2. концентрация глицерина должна быть не более 30…35 %, поскольку высокая вязкость таких растворов затрудняет их фильтрование;
  3. наличие минимального количества или полное отсутствие слабодиссоциирующих примесей, т.к. основа метода – ионный обмен.

В зависимости от качества исходного жирового сырья, количества и характера примесей выбирают ту или иную технологическую схему очистки глицериновых вод, которая может включать несколько методов в различных сочетаниях: отстаивание → охлаждение → фильтрование; отстаивание → сепарирование; отстаивание → сепарирование → обработка Ca(OH)2 → фильтрование и др.

Получение технического (сырого) глицерина

Очищенная глицериновая вода представляет собой водный раствор с концентрацией глицерина 10…12 %. Для получения сырого глицерина с содержанием основного вещества 86…88 % очищенную глицериновую воду выпаривают (концентрируют). При выпаривании часть глицерина перегоняется с водяным паром. Это приводит к потерям, которые тем больше, чем выше температура при выпаривании и концентрация глицерина. Повышение температуры приводит также к термическим превращениям глицерина, что неблагоприятно влияет на его цвет и уменьшает выход готового продукта. Поэтому выпаривание проводят под вакуумом при остаточном давлении 85…90 кПа и возможно меньшей температуре испарителя вакуум-выпарной установки.

Однако, наиболее эффективно использовать в этих целях роторные плёночные испарители (РПИ), которые подключают на последней стадии концентрирования сырого глицерина. По такой технологической схеме получения сырого глицерина упаривание глицериновых вод от концентрации 10…12 % до 50 % проводят на двухкорпусной вакуум- выпарной установке, а от концентрации 50 % до 86…88 % – на аппарате РПИ. Остаточное давление в аппарате РПИ поддерживают около 6,5 кПа, температуру – 110…120 оС. Удельный съём пара на плёночном испарителе в 4 раза больше, чем на вакуум-выпарной установке.

Получение дистиллированного глицерина

Дистиллированный глицерин по сравнению с техническим имеет более высокое содержание основного вещества (до 98 %) и незначительное количество примесей (не более 0,14 %). Известны 2 способа получения
дистиллированных сортов глицерина:

  1. дистилляция сырого (технического) глицерина;
  2. ионообменная очистка глицериновых вод с последующим их концентрированием.

Дистилляция сырого глицерина

Сущность процесса сводится к очистке сырого глицерина от примесей путем его перегонки с водяным паром под вакуумом.

Температура кипения чистого глицерина при нормальном давлении составляет 290 оС. Перегнать при этой температуре глицерин невозможно, поскольку он разлагается с образованием акролеина и других веществ.

Снизить температуру перегонки глицерина можно двумя путями:

  • проводить процесс дистилляции с острым водяным паром;
  • применять низкое остаточное давление.

Совместное использование как перегретого пара, так и вакуума позволяет проводить дистилляцию глицерина при температуре 170…180 оС и остаточном давлении 2,2…2,6 кПа, благодаря чему улучшается качество и выход целевого продукта.

Образующаяся при дистилляции паровая смесь состоит из паров глицерина и воды. Она подвергается конденсации в воздушных или водяных теплообменниках. При этом в первую очередь конденсируется высококипящий компонент смеси – глицерин, что позволяет получить глицерин высокой концентрации – 98 % и более. Выход глицерина в товарный продукт составляет 95 % от массы пришедшего на дистилляцию.

В процессе дистилляции накапливается неперегоняемый остаток – гудрон. Гудрон используется для изготовления мягкой кровли, дорожных покрытий, различных пропиток и др.

Производство жирных кислот

Источником получения сырых жирных кислот из натурального сырья являются продукты гидролиза жиров и саломасов, а также продукты щелочной рафинации растительных масел – соапстоки.

Для улучшения качества, а также для удовлетворения потребностей различных отраслей в узких фракциях жирных кислот сырые жирные кислоты подвергают дистилляции или ректификации.

Дистиллированные жирные кислоты (ДЖК), получаемые из саломасов, применяют в производстве туалетного мыла, резинотехнических изделий, хлопчатобумажных тканей, эмульгаторов, косметических препаратов и др. Жидкая фракция жирных кислот с содержанием олеиновой кислоты не менее 75 % (олеин) используется в производстве химических волокон. Техническая стеариновая кислота (стеарин) находит применение при изготовлении автопокрышек, фотопленки, ударопрочного полистирола, стабилизаторов для полимеров и т.д.

Дистилляция жирных кислот

Цель дистилляции – получение жирных кислот с минимальным содержанием примесей.

При атмосферном давлении жирные кислоты (стеариновая, пальмитиновая, олеиновая, линолевая, линоленовая) не могут достигнуть температуры кипения, т.к. подвержены полимеризации и термодеструкции.

Для снижения температуры перегонки дистилляцию жирных кислот проводят под вакуумом в присутствии водяного пара.

При использовании периодического способа сырые жирные кислоты загружают в дистилляционный куб и нагревают до температуры 200…240 оС при остаточном давлении не более 1 кПа. Образующиеся при этих условиях пары выводятся и конденсируются. Полученный продукт перегонки (дистиллят) представляет собой смесь наиболее летучих свободных жирных кислот, отделенных от высококипящих органических красящих веществ, труднолетучих высших жирных кислот и нелетучих продуктов осмоления, оксикислот, металлических мыл, недорасщепленного нейтрального жира.

При непрерывном способе дистилляции сырье подается в установку непрерывно, и также непрерывно отводятся дистиллят и кубовый остаток. Причем состав этих продуктов при поддержании постоянной температуры и вакуума в установке остается достаточно постоянным.

Непрерывно действующая установка работает последовательно в две ступени. На первой ступени отгоняется 60 % общего количества жирных кислот без применения острого пара при остаточном давлении в кубе около 0,25 кПа и температуре до 250 оС. На второй ступени отгоняются оставшиеся жирные кислоты более тяжелых фракций в условиях «мягкого» режима с применением острого перегретого водяного пара при температуре 230 оС и остаточном давлении 0,7 кПа.