从甘油蒸馏残渣中提取剂原料的探讨

摘要：甘油蒸馏残渣中主要含有甘油、聚合甘油、水、盐等成分，采用乙醇为溶剂，用萃取的方法提取其中的甘油、聚合甘油，经分离溶剂后直接用于配制多种剂，溶剂与被萃取物最佳体积比为4：1。

关键词：甘油蒸馏残渣 溶剂 甘油 聚合甘油 工业剂

1　概述

随着生物柴油产业的不断发展，其副产物粗甘油产量也越来越多，2011年全世界生物柴油产量约为2000万吨，粗甘油产量约为230万吨，加上其它产业（如肥皂）副产的甘油，产生了甘油产品供过于求的局面，因此，甘油的深加工利用一直是国内外研究的热门话题，目前，生物柴油副产的甘油一般经蒸馏提纯后再进行深加工处理，制成各种规格的甘油产品，或经与其它原料进一步反应制备二氯丙醇、丙二醇、甘油醛等一系列化工产品。甘油经蒸馏后产生约5～10%的残渣，其中含有甘油、聚甘油、水、盐等成分，具有很高经济价值的[1]。然而，由于甘油蒸馏残渣的组分复杂，其除杂、脱色非常困难，其中的甘油、聚合甘油不经过处理是无法使用的，没有任何商品价值。目前对甘油蒸馏残渣的处理利用，起码在国内尚未找到简便、有效的方法。本研究试图通过溶剂萃取粗甘油蒸馏残渣的甘油、聚甘油，分去盐类杂质，然后经蒸馏分去乙醇和水，得到的甘油和聚甘油直接用于配制剂，使甘油蒸馏残渣得到充分利用，解决甘油深加工过程中的废渣利用和处理问题。

2　实验部分

2.1　主要药品及仪器

2.1.1　主要药品　甘油蒸馏残渣、乙醇、丙烯乙二醇、香料、三氯蔗糖、羟乙基纤维素、去离子水香精。

2.1.2　主要仪器　烧杯、电子天平、电动搅拌器、玻璃棒、量筒、过滤器、萃取器、旋转蒸发器。

2.2　实验步骤

2.2.1　将称量后的甘油蒸馏残渣放入萃取器中，加入4倍量的乙醇，待萃取器中产生清晰的固液分界面时，放出下层固体，将剩余液体加至过滤器中，滤去悬浮物，得到的清液移到旋转蒸发器中，加热蒸馏去溶剂乙醇，得到甘油与聚合甘油的混合物。

2.2.2　将上述得到的甘油与聚合甘油混合物，按剂配方计量，与配方的其它组成部分在烧杯中搅拌混合，得到剂。

2.3　萃取过程中溶剂与被萃取物最佳比例的探究　萃取过程中，溶剂与被萃取物的比例（体积比）影响到萃取效率与溶剂的损耗，为了在萃取效率与溶剂的损耗间取得平衡，需要通过实验确定最佳的溶剂与被萃取物比例，设置了6个不同的比例（1：1；2：1；3：1；4：1；5：1；6：1）进行实验，发现当溶剂与被萃取物比例低时，萃取率低，比例高时，溶剂损耗大，最佳比例为4：1。

2.4　甘油与聚甘油混合物用于配制剂的探究　目前工业剂种类繁多，如切削液、压缩机油、齿轮油等，切削液多做成乳液状，要求乳液稳定不分层，能在硬水中分散，添加量少，无毒无臭。将上述操作得到的甘油与聚合甘油混合物，用于配制乳化切削油、带钢轧制油、铝板热轧乳化油、铜拉丝油、铝拉丝油以及针织油6种剂，通过研究添加不同量的甘油与聚合甘油混合物对产品性能的影响，分别确定了甘油与聚合甘油混合物在上述6种剂配方中的最佳用量：在乳化切削油产品中最佳的量为5%；在带钢轧制油产品中最佳的量为4%；在铝板热轧乳化油产品中最佳的量为5%；在铜拉丝油最佳的量为3%；在铝拉丝油产品中最佳的量为3.5%；在针织油产品中最佳的量为7%。

2.5　配制的6种剂的应用性能研究　通过对按上述甘油与聚合甘油混合物用量配制的6种润湿剂的应用性能进行探究，得到如下结果：①添加甘油与聚合甘油混合物配制的乳化切削油，用于金属加工的挤压、车、钻等工序时，有兑水使用方便、消耗量少、分散、、防锈效果好等优点，而且对钻头冷却快，产品非常适用于金属加工的黑色、有色金属工件进行多工位加工和常用机床的车、钻、镗、铰、功丝、压延的工序的高速、高精度切削、并能提高刃具耐用度和切削效率。②带钢轧制油产品中添加甘油与聚合甘油混合物，性能好，摩擦系数低，能更加有效降低轧辊辊耗以及轧机功耗，可以轧制更薄规格的产品。对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性；体积膨胀系数小，比热容大；取材方便，价格低廉。③铝板热轧乳化油产品中添加甘油与聚合甘油混合物，能在低剂量的条件下达到油品的乳化状态，即能有效提高表面活性剂的乳化效率，同时，达到较好的防锈效果；做出来的铝板在拉伸、氧化等各方面的性能都相对较好。④在铜拉丝油产品中添加甘油与聚合甘油混合物，具有乳化性能稳定、能用于高速拉抻、抗氧化性好、清洁性好、润湿性好、有效防静电、污染性低、对操作人员无危害等优点，由于甘油有增溶性，产品乳化性好，对水质要求不高，就是在沸腾的温度下，也不会破坏水溶性拉伸油之乳化安定性，伸线液不易老化[2]。此外，可在微拉机速度1500M/分至2200M/分长时间高速正常使用，铜线表面光泽好，眼模磨损小。特殊表面张力低，铜粉沉淀快，可长期维持油槽干净清洁，而且，能够消除静电以及抽伸后铜粉的附着，保持铜线的清洁。特殊的抗氧与防锈功能，使拉伸出的铜线维持长久光亮的表面。线材退火（烧炖）后，铜线外观颜色光亮优美。能够耐高温，降低眼模的损耗，廷长伸线眼模使用寿命。⑤在铝拉丝油产品中添加甘油与聚合甘油混合物，具有良好的性、热稳定性和防锈性，贮存稳定性好，无毒、对皮肤无刺激性作用，可以加水稀释。使用时，线表面无油污沾染，与漆膜结合牢固。残留铝灰少，易清洗，减少珠粒、亮点、露铝等瑕疵。乳化液粘度与水接近，铝灰沉降快且易于清理。不起火、不冒烟、无异味。与纯油产品相比，剂费用大幅减少。生产环境清洁卫生[3]。⑥在针织油产品中添加甘油与聚合甘油混合物，具有良好减摩性能，防止机械磨损、停滞或过热，保证其正常运转并降低电耗；渗透性强，对于机密缝亦能起到保护作用；防锈性能佳，长期使用不会导致机械设备锈蚀；乳化能力，沾污织物易于清洗，不影响下步漂染工序，不产生油渍疵布。

3　结论

从甘油蒸馏残渣中提取甘油和聚合甘油，最适合的溶剂是乙醇，溶剂与被萃取物的最佳体积比为4：1，经脱除溶剂后能以不同浓度用在多种剂中，提高产品的应用性能，降低成本。

参考文献：

[1]刘汉勇，宁春利，张春雷，邵敬铭.生物柴油副产粗甘油的精制工艺研究[J].化学世界，2009（03）.

[2]王德义，谭秀民，郭亚平，武光.绿色剂的特点与发展[J].　化学工程师，2004（02）.

[3]黄少斌，王永丽.剂对环境危害的分析[J].与密封，　2003（03）.