地沟油超临界水解制取混合脂肪酸的工艺研究

摘 要：地沟油为典型的废弃动物植物油脂，是多种脂肪酸酯的混合物， 地沟油经水解后得到粗混合脂肪酸，粗制混合脂肪酸水相中主要是油酸，油相中主要是硬酯酸。本文研究地沟油在超（近）临界水中水解，制取混合脂肪酸的工艺条件。

关键词：地沟油;超临界水;水解;混合脂肪酸;管式反应器

1 超临界水的特性

超临界水与普通水在结构形态上不同，是一种介于液体和气体之间的特殊状态，具有液体的特性，同时也具有气体的特性。可作为特殊的溶剂或利用其特殊的物理化学特性，进行特殊的化学反应。主要是水中氢键的变化，伴随着密度、介电常数、电导率、扩散系数、粘度和溶解性能等其它性质的变化，使得超临界水的特性都不同于普通水。超（近）临界水所表现出的极性或非极性溶剂的特性，使得其对有机物的溶解能力增强，使水中的有机反应可以在均相条件下进行。

如上图所示：

水的临界点：温度Tc=647.5K，临界压力Tp=22.05Mpa，临界密度Tρ=322kg/m3

超临界区：温度大于647.5K，压力大于22.05MPa

近临界区：温度大于500K，压力大于13.6MPa

2 油脂超临界水解反应

水解反应是非常重要的有机化学反应。油脂的水解是制造天然脂肪酸和甘油的重要途径。通常是强酸碱作催化剂，在反应釜或水解塔中进行，反应时间很长，反应周期为5～16h，水解率不高，工艺后处理较难，并且酸碱对环境污染很大，对设备耐腐蚀性要求很高。

由于超临界水对油脂的水解具有很强的反应催化作用--在超（近）临界水中，不使用其他任何催化剂，也能够迅速的发生水解。反应时间为60～100s。油脂的超临界水解反应一般在临界点附近的近临界区和超临界区进行。

本文着重研究在管式反应器中，地沟油在超临界水的作用下，水解制取脂肪酸的最佳工艺条件。

3 工艺流程

（一）地沟油预处理水解粗制混合脂肪酸精馏精制脂肪酸

（二）工艺流程说明

（1）地沟油预处理：由于地沟油酸值较高，且杂质（机械杂质、脂溶性胶质）含量较多，故多采用磷酸脱胶水洗法：在地沟油中添加30%左右的水，加热到85-90℃，开启搅拌，缓慢滴加磷酸至pH值2-3，搅拌20-30分钟后，加入0.5%的工业用盐，再搅拌20分钟后静置分层，将下层废水（含磷脂）排掉。上层清油水解制取粗混合脂肪酸。

（2）地沟油水解：经过预处理后的地沟油和水分别经过流量计，进入混合泵，再经过高压泵进入管式反应器，反应后进入换热器，再经过背压阀，进入旋流膜分离器，分离为水相和油相，水相可以提取甘油，油相为粗混合脂肪酸，粗脂肪酸经过精馏得精制脂肪酸。

4 结果讨论（附表）

（1）反应条件：最佳温度280℃，最佳压力30Mpa，最佳油水比7：3;

（2）水解率：98%;

（3）脂肪酸收率：95%。

5 结论

超（近）临界水与普通有机溶剂相比，有很多突出优点。本文通过超临界态水解原理与连续管式反应器相结合，提出了全新的油脂水解工艺。并且通过超临界管式连续水解反应设备，得到了预期的目标。即反应最佳条件：最佳温度280℃，最佳压力30Mpa，最佳油水比7：3。水解率98%，脂肪酸收率95%。

本工艺环境友好，不产生任何环境污染，并且油脂水解率高，脂肪酸收率大，反应时间短（60～100s）等优点。因此，设备可以小型化连续生产，每天生产一吨脂肪酸的模块化设备为4米×2米×4米。本工艺、设备是地沟油原料工业化的比较适用的工艺。

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黑龙江省教育厅科学技术研究（指导）项目，项目编号12525136。