C油脂精炼脱酸PPT课件

1、loozii0633,1,脱除原油中游离脂肪酸的过程即为脱酸 当今世界四大先进脱酸技术,概 述,4 物理精炼,1 离心机连续碱炼,2 混合油碱炼,3 泽尼斯碱炼,化学精炼,loozii0633,2,第一节 碱炼脱酸,碱炼脱酸是整个精炼过程中最关键的阶段,关键,可能是导致中性油 损失最高的阶段,是对精炼成品油质 量影响最大的阶段,loozii0633,3,碱炼法是用碱中和油脂中的游离脂肪酸， 所生成的皂吸附部分其他杂质，而从油中重力 沉降分离或用离心机分离的精炼方法。,游离脂肪酸 + 碱,皂,碱炼用碱种类,氢氧化钠（烧碱）,碳酸钠（纯碱）,氢氧化钙,loozii0633,4,一、碱炼的基本原理（

2、一）化学反应,中和反应,RCOOH + NaOH,RCOONa + H2O,不完全中和反应,2RCOOH + NaOH,RCOONaRCOOH + H2O,loozii0633,5,水解反应,甘三酯的水解,磷脂的水解,loozii0633,6,皂化反应,甘三酯的皂化,磷脂的皂化,loozii0633,7,其它反应,黄曲霉毒素 B1 + NaOH,棉酚 + NaOH,邻位香豆素钠,棉酚钠,loozii0633,8,（二）影响碱炼反应速度的因素,化学动力学因素（与浓度和温度有关）,根据质量守恒定律，中和反应的速度方程式如下： V1 = K1CAm CBn 式中：V1 化学反应速度（mol / lm

3、in）； K1 反应速度常数（与反应物性质和温度有关）； CA 脂肪酸浓度（mol / l）； CB 碱液浓度（mol / l）； m 该反应对于反应物A来讲是m级反应； n 该反应对于反应物B来讲是n级反应。,loozii0633,9,为什么间歇式碱炼脱酸工艺通常采用低温浓碱法？而连续式工艺通常采用高温法？,对于某种原油（CA一定）进行碱炼时，V1随反应 温度（T）和碱液浓度（CB）的不同而不同 CBV1； K1V1 操作工艺条件的制定应： 尽量有利于中和反应的进行； 尽量不利于中性油皂化反应的进行。 皂化反应：在较高温度和较高碱液浓度条件下才 会有一定速度； 中和反应：在较低温度下即可进行

4、。 因此，间歇式碱炼通常在低温浓碱条件下进行中和；连续式碱炼由于油、碱接触时间短，通常在较高温度下进行中和。,loozii0633,10,界面因素（与分散度有关）,其反应速度取决于脂肪酸与碱液的接触面积，,油中游离脂肪酸与水中碱之间的反应属非均相反应。,V2 = K2 F 式中 V2 非均态化学反应速度； K2 反应速度常数； F 脂肪酸与碱液接触的面积。 碱炼操作时，碱液浓度要适当稀一些，碱滴应分 散细一些，使碱滴与脂肪酸有足够大的接触界面，以 提高中和反应的速度。,loozii0633,11,相对运动因素（与混合强度有关）,V3 = K3 V 式中：V 反应物相对运动速度； K3 反应速度

5、常数；,相对运动速度快(混合强度大): 反应形成的皂膜(胶膜)破裂，迅速离开反应界面。 碱液分散度高，碱滴更细，分布更均匀。,loozii0633,12,分子扩散因素(与浓度差和扩散距离有关),扩散速率遵守菲克定律:,式中：V4 扩散速度； D 扩散常数； C1 反应物液滴中心的浓度； C2 界面上反应物的浓度； L 扩散距离与形成的皂膜(胶膜)厚度有关。,扩散速率与原油中的胶性杂质的多少有关。,loozii0633,13,（三）碱炼反应过程,碱炼脱酸过程示意图,胶膜是一表面活性物质，能吸附原油中的胶质色素等杂质，并在电解质、温度及搅拌等作用下，相互吸引絮凝成胶 团，由小而大，形成“皂脚”，而

6、从油中分离沉降下来。,loozii0633,14,（四）皂脚含油,沉降分离皂脚中带有相当数量的中性油，一般呈三种 状态： 中性油胶溶于皂膜中（由于肥皂的增溶作用，使 部分中性油与皂中碳氢基结合）； 中性油在胶膜与碱滴分离时落入胶膜内而被胶膜 包容； 中性油在胶团絮凝沉降时，被机械地夹带和吸附。 以上三种状态的中性油，第一种不易回收，而后两种 较易回收。,loozii0633,15,二、影响碱炼脱酸的因素,碱及其用量 碱液浓度 操作温度 操作时间 混合与搅拌 杂质 油皂分离 洗涤和干燥,loozii0633,16,碱炼用碱 油脂碱炼可供应用的碱大多数为碱金属的氢氧化 物或碳酸盐。常见的有：烧碱

7、NaOH、苛性钾 KOH、氢 氧化钙 Ca(OH)2以及纯碱 Na2CO3等。各种碱在碱炼中 呈现出不同的工艺效果。,（一）碱及其用量,工业上常用NaOH作为碱炼用碱。,KOH 价格昂贵；钾皂稀软,Ca(OH)2 皂化能力，脱色能力；钙皂利用,Na2CO3 皂松；产生CO2；脱杂、脱色能力,loozii0633,17,碱的用量,总碱量 = 理论碱 + 超量碱 理论碱：满足与游离脂肪酸中和所需要的碱量。 可通过查表或计算求得。 超量碱：满足其它反应及无形损耗所需要的碱。 可凭经验或通过小试来确定。,loozii0633,18,当原油的游离脂肪酸含量以酸值表示时：, 理论碱 理论碱可按原油酸值或游

8、离脂肪酸的百分含量进行计算。,式中：GNaOH 氢氧化钠的理论添加量（kg）； Go 原油脂的重量（kg）； VA 原油脂的酸值（mgKOH / g 油）； M NaOH 氢氧化钠的分子量（40.0）； M KOH 氢氧化钾的分子量（56.1）。,loozii0633,19,当原油的游离脂肪酸含量以百分含量表示时：,式中：GNaOH 氢氧化钠的理论添加量（kg）； Go 原油脂的重量（kg）； FFA% 原油脂中游离脂肪酸百分含量； 脂肪酸的平均分子量；,理论碱的计算,loozii0633,20,部分油脂中脂肪酸的平均分子量,loozii0633,21, 超量碱 超量碱的确定直接影响碱炼效果。

9、,同一批原油，用同一浓度 的碱液碱炼时，所得精炼油的 色泽和皂脚中的含油量随超量 碱的增加而降低。中性油被皂 化的量随超量碱的增加而增大 。超量碱增大，皂脚絮凝好， 沉降分离的速度也会加快。,-Laval快速混合连续碱炼中 超量碱与炼耗之间的关系,loozii0633,22,超量碱的计算有两种方式：,A.对于间歇式碱炼工艺，通常以纯氢氧化钠占原油 量的百分数表示。选择范围一般为油量的0.05%-0.25%， 质量劣变的原油可控制在0.5%以内。 B.对于连续式的碱炼工艺，超量碱则以占理论碱的 百分数表示。选择范围一般为10%-50%。油、碱接触时间 长的工艺应偏低选取。,loozii0633,

10、23, 碱量换算,式中：GNaOH 碱液量（kg）； GNaOH理 理论碱（kg）； GNaOH超 超量碱（kg）； Go 原油的重量（kg）； VA 油脂的酸值（mgKOH/g 油）； B 超量碱占油重的百分数； C NaOH溶液的百分比浓度（W/W）。 油脂工业生产中，大多数企业使用碱溶液时，习惯采 用波美度为碱液浓度单位。各种常用烧碱溶液的重量百分 比浓度与波美度的关系可查表换算。,烧碱溶液波美度与比重及其他浓度的关系（15）,注：1N=(1 mol/L) 离子价数,loozii0633,25,对于连续式碱炼，碱液的用量一般 以单位时间的流量进行换算：,式中：Q NaOH溶液的流量(l/

11、h)； Q1 原油的流量(l/h)； r 油脂的密度(kg/l)； FFA% 游离脂肪酸的百分含量； VA 原油的酸值（mgKOH/g）； M 脂肪酸的平均分子量； N 碱液的摩尔浓度（mol/l）。,loozii0633,26,（二）碱液浓度,碱液浓度的确定原则： 碱滴与游离脂肪酸有较大的接触面积， 能保证碱滴在油中有适宜的降速； 有一定的脱色能力； 使油-皂分离操作方便。,酸值,色泽,皂脚密度,loozii0633,27,碱液浓度的选择依据： 原油的酸值与脂肪酸组成 制油方法 中性油皂化损失 皂脚的稠度 皂脚含油损耗 操作温度 原油的脱色程度,loozii0633,28,（三）操作温度,初

12、温（中和温度） 终温（油-皂分离温度） 升温速度（以1/min为宜）,碱液浓度与操作温度的关系（间歇式碱炼）,间歇式：温度相对低 连续式：温度相对高,loozii0633,29,（四）操作时间,油皂化损失 油-碱接触时间越长，中性油被皂化的机率越大。间歇式碱炼由于油-皂分离时接触时间长，故炼耗高于连续式。 综合脱杂效果 包括皂脚的吸附能力以及过量碱液对杂质的脱除作用。 在综合平衡中性油皂化损失的前提下，适当地延长碱炼操 作时间，有利于其他杂质的脱除和油色的改善。,碱炼 时间,油皂化损失,综合脱杂效果,loozii0633,30,（五）混合与搅拌,作用 增大碱液滴的分散度，使油碱混合均匀；（防止

13、碱液局部过量而引起中性油皂化） 使皂膜与碱液滴分离，加快中和反应速度。 连续式：混合强度较大 间歇式：分阶段变速控制,水洗时应控制混合强度，既分散均匀，又避免乳化。,loozii0633,31,（六）杂质的影响,原油中杂质 胶溶性杂质（形成较厚的胶态离子膜） 磷脂、蛋白质、糖类、粘液质等。 羟基化合物（促使碱炼产生持久乳化） 甘一酯、甘二酯等。 色素（带给油脂深的色泽） 棉酚、其他色素。 碱液中的杂质 一般杂质（影响计量） 钙、镁盐类（影响工艺效果）,配制碱溶液 应使用软水,loozii0633,32,（七）油皂分离,皂脚性质 皂脚的絮凝情况、皂脚稠度 分离工艺 分离温度和沉降时间等 分离设备

14、 分离机性能、物料通量、进料压力、轻相出口压力和重相出口口径等。,loozii0633,33,（八）洗涤和干燥,洗涤效果 温度、水质、用水量、混合(搅拌)强度和电解质等。 T=85；W水=(10%-15%)GO（1-3次） 干燥效果 操作压强 油脂的氧化、水解,loozii0633,34,常压干燥对油脂过氧化值的影响,真空干燥对油脂过氧化值的影响,不同压强条件下干燥对油脂的氧化程度,loozii0633,35,三、碱炼损耗和碱炼效果（一）碱炼损耗,绝对损耗 除去游离脂肪酸及其他杂质的损耗 除去胶质、色素等其他杂质的损耗 附加损耗 中性油的皂化损耗 中性油的包容、夹带损耗,loozii0633,

15、36, 威逊损耗（D.Wesson）,W% = FFA% + I%,（威逊损耗 = 游离脂肪酸%+其它杂质%）,威逊损耗(绝对损耗)是碱炼脱酸的最低损耗。生产中的中和损耗指标一般以W% 为基准来计算。,对连续碱炼工艺中和损耗的要求： 当FFA%4%时，中和损耗为0.8%+1.2W% 当FFA%4%时，中和损耗为1.4W%,loozii0633,37,（二）碱炼效果,酸值炼耗比(L/A) 每降低一个酸值，100份原油损耗油脂的份数。 精炼指数(RF) 每降低1%的游离脂肪酸，100份原油损耗油脂的份数。 精炼效率% 碱炼脱酸后，中性油的回收量占原油中中性油含量的百分数。,loozii0633,3

16、8,式中：L% 炼耗 L%= 1-精炼率% =(1-成品油量/原油量)100； VAC或FFAC 原油的酸值或游离脂肪酸百分含量； VAR或FFAR 原油的酸值或游离脂肪酸百分含量。,精炼效率排除了不平衡因素（磷脂、胶质、水分、游离脂肪酸等杂质）的影响，将碱炼效果统一在单因素（中性油脂）下进行考核。,loozii0633,39,四、碱炼脱酸工艺,碱 炼 脱 酸 工 艺,高温淡碱 低温浓碱 两次碱炼 纯碱烧碱*,长混一次碱炼 短混两次碱炼,间 歇 式,连 续 式,loozii0633,40,（一）间歇式碱炼脱酸工艺,loozii0633,41,低温浓碱工艺 一般质量原油大都用工艺。, 前处理 原

17、油含杂0.2%，搅拌均匀后取样测VA 调整油温：2040。 中和 加入碱液：超量碱 (0.05%0.25%)GO或由小试确定； 碱液浓度：1624B； 搅拌速度：6070r/min。 全部碱液在510 min内一次加完。搅拌至油、皂呈明 显分离时（2050 min），降低搅拌速率至 30r/min左右，通过加热装置以/min的速度加热油脂，促进皂粒絮凝，终温控制在6065。,loozii0633,42, 静置沉降 沉降时间：68 h（注意保温） 水洗（13次） 调整油温：85左右 加水水洗：水温8590 ；水量（10%15%）GO/次 搅拌速度：30r/min；加完水后片刻即停止） 静止沉降：

18、0.51h 干燥 与间歇式水化脱胶工艺相同 皂脚处理 盐析、离心分离、浸出、浓缩,loozii0633,43,盐析,富油皂脚混合(加热)盐析升温(60)静止沉降(2h) 撇出浮油升温(75)静止沉降撇出浮油(重新碱炼) 食盐添加量为：(4%-5%)G皂,浸出,富油皂脚预热(50-55)溶剂萃取贫油皂脚蒸脱 混合油,loozii0633,44,离心分离,NaCl溶液 富油皂脚加热(75) 调和离心分离回收油 碱炼成品油 贫油皂脚 离心分离的油脂回收率与皂中油珠的粒度有关： 皂中油脂含量为20%时，回收率为70% 皂中油脂含量为64%时，回收率为97%,不同油皂比下絮凝皂团中的油珠最大粒度（m）,

19、loozii0633,45,高温淡碱工艺 适用于油脂棉籽原油(胶质少，色泽浅) 的碱炼。并非所有的原油都适用。, 前处理 原油含0.2%；搅拌均匀后取样测VA 预热：75左右 凝聚胶杂：食盐溶液(食盐用量一般为油重的0.1%)。添加量可按原油酸值确定。 每100kg油的加水量（包括食盐溶液和碱液中的水） 当VA3时 W=1.25%VA； 当VA=35时 W=2.3%VA； 当VA5时 W12%；,loozii0633,46, 中和 超量碱：(0.005%0.02%)GO。 碱液浓度：随酸值高低调整(VAN)，以控制总 加水量不超过12%。,高温淡碱工艺碱液浓度的选用,loozii0633,47

20、,全部碱液在510 min内一次加入，搅拌速率 60 r/min左右，保证碱液有足够的分散度。碱加完后，继续搅拌4050 min ，使酸碱充分反应。 完成中和反应后，将搅拌速率降低至30 r/min左右，继续搅拌10 min，使皂粒凝聚。然后启开间接蒸汽阀门，使油温升至 9095，在升温过程中，视皂粒的凝聚情况，添加电解质或调整皂粒内的水分，促使皂粒絮凝，当油皂呈明显分离易于沉降时，即可停止搅拌，保温静置使皂脚沉降。 静置沉降 沉降时间：68 h（注意保温） 水洗及以后工序与低温浓碱工艺相同。,loozii0633,48,两次碱炼工艺 适用于高酸值原油和米糠原油的 碱炼。,高酸值原油,若只进行

21、一次碱炼，生成较多肥皂，易形成过度乳化，中性油损失多。采用两次碱炼可获得较好的精炼效率。（头道加理论碱；二道加超量碱）,米糠原油,根据特殊需要(谷维素) 进行。头道碱炼加碱量为理论碱的65%70，碱液浓度一般1620B，中和后分离皂脚。再取油样水洗后测定酸价。 二道碱炼根据酸价计算理论碱和超量碱，碱炼后从皂脚中捕集谷维素。,loozii0633,49,纯碱烧碱碱炼工艺,此工艺目前较少使用。 先按理论碱的25%35%添加纯碱溶液，除去部分游离脂肪酸后再将剩余碱量用烧碱溶液完成中和反应。 工艺特点： 纯碱不易皂化中性油；烧碱具有脱色能力 纯碱碱炼时易产生大量气泡（CO2）；操作不当 易发生溢锅现象

22、。,loozii0633,50,“湿法”碱炼工艺（压水操作）,压水操作主要在中和结束后视皂团絮凝或沉降情况来决定是否进行。 若发现皂脚发粘，呈持久悬浮状态，可进行压水： 加入软水，加水量为油量的5%15%；水温与油温相同或略低于油温。若乳化比较明显，可添加稀食盐水（按酸值大小确定浓度）或稀纯碱溶液（浓度10%）破乳。,按油中每1%游离脂肪酸添加0.1%食盐。,loozii0633,51,短混技术： 高温下，油脂与碱液 短时间（115s）混合与 反应；可避免因油、碱长 时间接触，而造成中性油 脂的过多皂化；适用FFA 高、易乳化的油脂。,（二）连续式碱炼脱酸工艺,长混(一次)碱炼,长混技术： 油

23、脂与碱液在低温下 长时间接触；在油与碱液 混合前，加入一定量的磷 酸进行调质，以除去油中 非水化磷脂；常用于品质 高、FFA低的原油，如:新 鲜大豆制备的原油；在美 国，长混技术是标准过程。,短混(两次)碱炼,loozii0633,52,长混一次碱炼工艺,loozii0633,53,连续长混(一次)碱炼工艺过程,loozii0633,54,短混两次碱炼工艺,loozii0633,55,连续短混(两次)碱炼工艺过程,loozii0633,56,工艺说明, 超量碱用量：G超=(10%-25%)G理 (50%G理); 离心机冲洗水量为25-100(l/h)；密封水量约50(l/h)。复炼离心机冲洗水

24、为(5%-10%)VO; 工艺用水应采用软水或冷凝水。水质硬度应不 超过5个德国度; 碱炼成品油中P50mg/kg；残皂40mg/kg; 碟式离心机的分离效果可以通过调节轻相出口 背压进行调节。,loozii0633,57,概念 对原油与溶剂组成的混合油进行碱炼，以脱除油脂伴随物的精炼方法称为混合油碱炼。 机理 由于溶剂小分子的空间效应，阻碍了Na+与甘三酯中酰氧基的接触；而游离脂肪酸的羧基极性很强，易与Na+接触并反应。 混合油与皂脚的密度差异较大。 混合油碱炼后，排除了胶质、棉酚及其他热敏性色素，改善了浸出原油的色泽。,五、其他碱炼脱酸（一）混合油碱炼,loozii0633,58,特点 精

25、炼损耗低（比一般低大约30%） 油脂的皂化损耗和乳化损耗低。 精炼油色泽好 排除杂质影响后进行脱溶。 可以不用水洗 残皂：8.9-15.3mg/kg(国标300mg/kg） 油皂较易分离（密度差异较大） 浸出原油储藏稳定性提高 设备结构、操作和维修要求较高,loozii0633,59,影响因素 混合油浓度 用碱量及碱液浓度 操作温度 油碱比配和混合 添加剂 溶剂 油皂分离 其他因素,loozii0633,60,碱炼前混合油浓度的控制 要求 混合油浓度应控制在30%-70% 方法 添加或蒸发部分溶剂 掺入机榨原油或外来原油 混合油浓度一般控制为40%-58%,体积比：,原油溶剂 = 12时，浓度

26、大约为40%,原油溶剂 = 11时，浓度大约为58%,loozii0633,61,混合油碱炼工艺 间歇式混合油碱炼工艺,溶剂 碱液 混合油净化 预热 一长 暂存罐 反应锅 离心机 过滤机 二长 汽提塔 浸出原油 皂脚 闪发箱 溶剂（冷凝回收） 皂脚罐,50%-60%,40%,50-55,冷却 40,加热 120,loozii0633,62, 连续式混合油碱炼工艺,loozii0633,63,（二）泽尼斯碱炼,机理,一般碱炼法：碱为分散相（W/O型反应体系）,泽尼斯碱炼：油为分散相（O/W型反应体系）, 反应体系 碱液（连续相）；油脂（分散相） 体系中碱量相对较多，中和反应速度较快 油碱分离 油

27、脂上浮,loozii0633,64, 油-皂分离 由于稀碱液对界面反应所生成得皂膜具有较强的溶解能力，在油珠上升的过程中，皂膜不断被剥落。中和反应受皂膜影响甚小。 脱色能力 碱性皂液对色素的吸附能力比常规皂脚更强。有利于改善碱炼油的色泽。 皂化能力 由于碱液较稀，对中性油的皂化较为缓和。,loozii0633,65,影响因素, 碱液浓度 适宜的碱液浓度为1%-5%(4-8B的NaOH溶)， 当碱液浓度下降到0.4%-0.5%时,补充或更换新鲜 碱液。 操作温度 由于碱液浓度较低常规：8B(5.2%)，温 度应高一些，以保证中和反应速度；也有利于油 皂的分离。 适宜温度：60-80(稳定；油碱温

28、差不宜大),loozii0633,66, 原油品质 要求：酸值低，含杂少(胶质和悬浮杂质),彻底去除固体杂质,必须首先进行脱胶,原油酸值不宜过高, 中和塔结构 油珠分配器孔径（0.5-2mm） 碱液层高度 进油压力,loozii0633,67,泽尼斯碱炼工艺及设备, 工艺组成 P单元、N单元、C单元 工艺特点 设备简单，投资少，精炼率高，成品油质 量好，加工成本低； 废水量大，较难处理；不适于高酸值油脂 的碱炼。 中和塔,泽 尼 斯 碱 炼 中 和 塔,loozii0633,69,（三）表面活性剂碱炼,概念 在中和阶段加入表面活性剂溶液，利用其选择性溶解特性，帮助降低炼耗，提高精炼率的碱炼工艺

29、。 机理 选择性地溶解皂脚和游离脂肪酸，且易分离。 不易形成乳化，提高精炼率。 加强混合强度，减少超量碱用量。,loozii0633,70,表面活性剂 海尔活本（Halropen) 毒性 具有毒性，超过一定量会致人中毒。 残留 碱炼后中性油残皂40mg/kg；残留海尔 活本10mg/kg。再经过白土脱色后，残皂几 乎为零（测不出）；残留海尔活本1mg/kg左右。 研究表明：食物中含1%海尔活本是无毒性 的。精炼食用油的安全性是可靠的。,loozii0633,71,工艺流程（中和分离；海尔活本回收）,loozii0633,72,六、碱炼脱酸设备,皂 脚 调 和 锅,YBND型三联定量泵,YJR型

30、油碱比配机,膜式阀油碱比配装置,立 式 桨 叶 式 混 合 器,离心混合器,刀式混合器,盘 式 混 合 器,静 态 混 合 器,管式离心机,碟 式 离 心 机 结 构 示 意 图,转 鼓 结 构 示 意 图,碟式离心机排渣工作原理,loozii0633,89,第二节 蒸馏法脱酸 （物理精炼）,一、概念 借助于甘三酯和游离脂肪酸相对挥发度 的不同，在高温、高真空条件下进行水蒸气 蒸馏，直接溜出游离脂肪酸的工艺方法。 该法特别适用于低胶质的热带油种（棕榈油、椰子油等）以及动物油脂的精炼。,loozii0633,90,二、原理,几种脂肪酸在不同条件下的沸点,loozii0633,91,三、工艺与设备,工艺过程(-Laval),磷酸 白土(活性炭) 真空 FFA冷却FA罐 纯净原油脱胶脱色过滤蒸馏脱酸冷却过滤 水 废土 成品油,loozii0633,92,工艺操作要点 前处理(包括脱胶、脱色) NHP0.1%；Fe2mg/kg，可以用干式脱胶方法处理。（加磷酸后直接吸附脱色） NHP