蓖麻油氢化原则与氢化工程

囊ｌ＇ｒ魂珥技术２００２（２）　１－艺ｉ殳备　蓖麻油氢化原理与氢化工程　赵学敬　（郑州工程学院，河南郑州摘４５００５２）　要：以催化氢化反应作指导，阐述了蓖麻油氢化原理。继而与实践结合起来，对氢化蓖麻　油的生产工艺流程和操作参数进行总结。　关键词：蓖麻油；氢气；催化剂；氢化反应；氢化蓖麻油；产品规格　中图分类号：￥５６５．６；ＴＱ０３１．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００７—３５８２（２ｏ０２）０２—２７一Ｏ４　氢化蓖麻油可以用来制造光蜡、润滑脂、化妆　品、医用软膏，同时它是蜡的很好代用品。鉴于氢化　蓖麻油有着广泛的使用价值和社会需求，对于固守　蓖麻油生产的企业，若能启动深加工，必将捷足先　登，受益匪浅。　１蓖麻油氢化原理　蓖麻油是多种脂肪酸甘三酯的混合物，其特殊　性在于以蓖麻酸甘三酯为主要成分，其含量占　９９％。蓖麻油甘三酯又是一种混称，经过逆流分配　及色谱分析，有三种分子结构交融组成，即：三蓖麻　酸甘三酯６７．２％，二蓖麻酸甘三酯２８．７％，一蓖麻　酸甘三酯３．１％。　蓖麻酸碳链上有双键（一ＣＨ＝ＣＨ一）存在，具　有不饱和性，在催化剂的作用下，遇氢就会发生催化　氢化反应一氢分子发生键断裂而生成的氢原子，活　泼地加到蓖麻酸碳链的双键位置，碳键饱和，软性油　脂转变为蜡状性质的硬性物质。以三蓖麻油酸甘三　酯为例，反应方程如下。　ｃ｝ｂ一‘　‘　，一　一【Ｈ一　ｓ一　一　一　一（　）　一　。０一　Ⅲ　一Ｏ　一‘　Ｏ　ｌ　魁　一　一。一　Ⅲ　一‘　㈣　一　一　一　一‘　一　一。一ｍ　Ｏ　上述反应方程式描述了蓖麻酸甘三酯完全氢化　而饱和的过程，事实上，不完全氢化的情况则是常见　现象，即是一个双键氢化，或两个双键氢化，氢化状　态居中，液体油脂变成半硬化，加上蓖麻酸甘一酯、　蓖麻酸甘二．酯、氢化程度的复杂化，氢化后的蓖麻油　不仅分子结构混杂，而且呈现出混合硬脂的形象。　蓖麻油氢化，依靠着温度、压力、搅拌、催化剂、　油脂和氢气的质量等五大因素的匹配运作来实现，　也靠着碘价降低的趋势来描述氢化过程的强度。①　温度：举高．氢化反应快，每提高２Ｏ℃，氢化程度将　平均增加２．７个单位。②压力：在氢化有效范围内，　压力增大，油与催化剂表面氢浓度增加，氢化速度趋　向加快，并抑制了金属皂的形成。③搅拌：搅拌速度　适当，催化剂表面有着稳定的氢气饱和浓度，氢化速　度平稳快捷，选择性和异构化降低。④催化剂：用量　增加，氢化升速，每增０．１％，氢化强度平均增长ｌ２　个单位。莲）油质、氢气：以纯为好，防止有害物质使　催化剂中毒和氢化速度减慢。　另外，蓖麻油的氢化与其它油脂氢化不同，氢化　条件变异，产物大不一样。近代科学技术，利用改变　氢化条件的手段，已能得到四种氢化产品，以蓖麻酸　酯为例。　（１）当以雷尼镍为催化剂进行蓖麻油氢化时，得　到的产物是ｌ２一羟基硬脂酸甘油酯，即　一：　一ｃ　～／／　、／７０　（　一（Ｈ２一（ＣＨｚ）　—Ｃ　、ＯＲ　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｉ艺设备　赵学敬：蓖麻油氢化原理与氢化工程　蓖麻油就显得弄巧成拙，因此，蓖麻油氢化仍沿用我　国传统的间歇式常压氢化法，对设备要求不高、投资　少，本篇就将这种常压氢化方法在生产中的应用作　详细介绍。　所得产品熔点８５℃，与蜡相似，用来制造高压锂基　润滑脂和油漆颜料悬浮剂。　（２）当蓖麻油先行脱水，继而用卢氏镍催化氢化　时，得到的产物是硬脂酸甘油酯，即　１２　／／Ｏ　ｍ　（毗）一一ｍ　一ｍ一　ＯＨ　（　）７－Ｃ＼　ｆｆＯ　２蓖麻油常压氢化工艺与设备流程　ｃ｝ｂ（ａ－ｌ￣）．一ＣＨ－【Ｈ　—ＣＨ－【Ｈ（　）　。　僳Ｉ墅　ｃ／／。　ｃ　（（　）．一ｃ　Ｏ－Ｉ－Ｏ－１一ＣＨ－ｃＨ（（Ｈｚ）　蓖麻油常压氢化工艺包括４个部分：①氢气的　制取和纯化；②催化剂的配方和制取；③蓖麻油的氢　化及其催化剂的分离；④催化剂的再生和利用。氢　、ＯＲ　化工艺及设备流程如图１、图２所示。　４　Ｏ　ＣＨ　（ＣＨ　）１６　Ｃ　硬日　酸甘油酯　＼０Ｒ　所得产品，是制造肥皂和化妆品的原料。　（３）当蓖麻油在爱氏一（ＣｕＣｒ）催化剂作用下　得到的产品是１２一酮基硬脂酸甘油酯，即　（　），　一（｝ｂ：【Ｈ（（｝ｂ）　｝　ｕ　堡　！　些　、ＯＲ　１日　１２　Ｏ　一（ｍ）　一　一（｝ｂ毗一（｝ｂ一（　）　’　，　＼ＯＲ　［Ｈ　图１氢化工艺　１２一酮基硬脂酸甘油酯　（４）蓖麻油在催化剂Ｃｕ：Ｃｄ＝３：ｌ作用下，生成　十八碳烯［９］二醇［１，１２］，简称蓖麻烯醇，即　１２）５－叫（｝ｂ一【Ｈ：　（（｝ｂ）一ｃ／／Ｏｃｕ：Ｃ￣＝（　３：ｔ　５％　………ｃＨ　哝　坠　层ｌ　１２　９　１　ｃ｝ｂ一（ｍ）　一　一吁ｉ！【Ｈ＝【Ｈ一（ＣＨＤ￣Ⅱ删　６　十八碳烯ｆ９１ｍ醇（１，１２１　同样的ＣｕＣｒ催化剂，配比改为Ｃｕ：Ｃｒ：１：３　时，其产品几乎全部是蓖麻酸一蓖麻烯醇酯，黑圆蒜　１一精油罐；２一输送泵；３一陶瓷罐；４一过滤槽；５～计量槽；６—锅炉；　即　７—锅炉；｝Ｉ一瓷盘；９一氢化罐；１Ｏ一氢气罐；Ｉ１一千燥塔；１２一过滤机　／／ｏ　图２设备漉程　（ＨＩ一（ｍ）　【Ｈ—　【Ｈ＝【Ｈ一（（｝ｂ）　Ｃ　ｌ　ｌ　ＯＨ　Ｏ　３原料要求及工艺条件　（　Ｉ　蓖麻油的氢化反应，是在气（Ｈ２）、液（蓖麻油）、　一（ｍ）　【Ｈ一（｝ｂ【Ｈ＝【Ｈ一｛ｍ）　蓖麻酸蓖麻烯醇酯　固（金属催化剂镍、铜等）多相系统中进行的。因此，　对这３种原料有较高的纯度要求，确保氢化产品有　科技信息早已披露，我国在重庆、大连等地已建　理想的质量和收获率。　起了中压（０．２９４２ＭＰａ）油脂氢化车间，成功实现了　（１）蓖麻油：用来氢化的蓖麻油，要达到精炼蓖　流动床连续氢化工艺，降低了生产成本，提高了产品　麻油的哽量标准，其中，要求水分＜０．２％（和国标二　质量，突出表现为催化剂的消耗比常压氢化减少　级蓖麻油相同）；要求酸值＜０．５（与苏动力纸介电容　４０％以上，这本应在蓖麻油氢化工程设计中得到借　器浸渍蓖麻油指标一样）。若是蓖麻毛油，氢化前要　鉴。然而，中压氢化最适用于高酸价油脂，对低酸价　按照蓖麻油的精炼工艺进行精制，制成精制油后，方　维普资讯 http://www.cqvip.com

■ｌ食流通技术２００２（２）　Ｉ艺设备　口】用来氢化。　鉴于烘房干燥效率低，生产周期长、蒸汽消耗　（２）氢气：氢气中有杂质，因制法不同而有　大、劳动强度大、有粉尘飞扬等缺点，有条件的地　异，常含有Ｈ　Ｓ、ＯＯ、　和水蒸气等。杂质的存　方可改用真空干燥工艺，干燥与粉碎同时进行。　在，能使催化剂中毒，氢化时间延长，而且对安全　与真空干燥类似的，还有喷雾干燥法。滤饼干　生产不利。所以，一般要求氢气的纯度要达到　燥也可以采用湿法，即：将滤饼放人油内，加热，　９８％。所需氢气，可用电解食盐水法制取，或者用　负压脱水，用强烈搅拌器将滤饼搅碎。　电解水法获得。制得的氢气是容易燃烧的气体，空　三大原料按工艺条件备好以后，便可人机氢　气中含氢量在４％～７４．２％即可着火。由于这一原　化，氢化技术参数为：精制蓖麻油：铜镍催化剂＝　因，电解车间、贮氢柜、氢化车间的氢气管路上要　１：０．０１２；压力为常压；料温＞１５０℃。　设置遮断器，以备水洗和隔绝火灾　设备中的贮氢　柜有两大作用：①均衡氢气系统负荷和调节氢气压　４生产过程　力；②沉淀杂质。当天气恶劣或贮氢过多、气压不　４．１　蓖麻油的预热　平衡时，可通过放空器放掉部分氢气。从氢化锅出　蓖麻油氢化温度在１５０℃以上，为了缩短氢化　来的回氢．不能直接进入氢气压缩机，要通过冷却　时间，提高氢化罐的利用率，必须将精油预热到　器、碱洗器、油洗器、氢油分离器把夹带的油滴、　１３０℃以上　精油用泵从精油罐抽出，并分两路向　水分、游离脂肪酸除去，使之净化。　后道工序发送：一路送人计量槽、预热器，获得量　（３）催化剂：这里使用的催化剂，是以硅藻土　值和温度；一路送人加热油釜，溶解催化剂。然后　为载体的镍一铜盐类。依据催化剂制备试验得知，　两路合并，向氢化罐推进。　用纯碱（液）加入到硫酸盐溶液中，生成的碳酸盐　４．２　蓖麻油氯化　沉淀能使催化剂具有较高的活性。制备催化剂采用　进入氢化罐的热油继续受热升温，使温度达到　以下方法。　氢化要求。通人的氢气为理论耗氢量的３倍，表压　材料：硫酸镍（Ｎｉ９　・７￣Ｏ），绿色结晶，含　为０．１９６ＭＰａ左右，回氢压力保持在０．０２９～　Ｎｉ量２０％以上，不含砷、硫、磷；硫酸铜（Ｃｕ一　０．０４９　ＭＰａ。在氢化过程中，由于外加热和氢化反　９　－５　Ｏ），蓝色晶体，含Ｃｕ量２０％～２４％，不　应的放热，温度上升很快。过高的温度，虽然能使　含砷、硫、磷；硅藻土，白色、青灰或黄色，比重　反应速度加快，氢化时间缩短，但回氢跑油较多，　０．５以下，含铁量＜３％，在５００－－６￣℃灼烧后失　成品色泽变深。所以，要控制好外加热和热交换设　重＜１０％；碳酸钠（纯碱），白色粉末，净含量　备，使氢化温度保持在１５０～１８０℃以内。氢化中，　９５％以上，水分＜５％，无杂质。　要注意记录：温度每半小时笔记一次，取样检测熔　制备。通过计算得到需要的净镍量，定为计量　点，每小时可进行１～２回，熔点达到产品规格要　单位１，则催化剂各种材料配比是：净硫酸铜：净　求为止。　镍量：硅藻土：水：碳酸钠＝１：１：１０：４００：３ｇ配制　４　３　冷却和过滤　程序：在陶瓷缸中加入１０倍于净镍量的硅藻土，　氢化产品的熔点、碘价合格后，利用热交换器　４ｏ０倍于净镍量的水（或４０倍于硅藻土重），二者　通冷水降温。接着关小回氢阀门，使氢化罐内的氢　拌合均匀，慢慢加入饱和硫酸铜和硫酸镍溶液（摩　气压力升高至０．１１８～０．１４８ＭＰａ，把硬化蓖麻油　尔比相同），在通人空气的翻动下，加入３倍于净　压人滤机过滤（油温１４０℃以下）。如果油温过高　镍量的碳酸钠粉末，用蒸汽直接加热。取样检查　硬化油含镍量也可能高，易损坏滤布，过滤采用板　（使用酚酞试剂），若呈酸性，要补加纯碱中和，当　框式压滤机．表压０．１９６ＭＰａ。滤液送样检验活　样品呈微碱性时，可将配料加热至６０℃，保持６ｈ。　性，成品硬化油送至贮罐、灌桶。　接着，出料压滤，并用６０℃热水洗涤、沉淀，洗　４　４　催化剂的回收　液为中性时停洗。洗涤结束，滤饼用压缩空气吹　将１３０ｋ日水加入搪瓷反应罐中后再依次加入　２０ｍｉｎ，含水量约６０％左右，送到下一工序干燥。　１６妇浓硫酸、８ｋｇ浓硝酸、６５　废催化剂。配料　干燥一般使用蒸气烘房，温度在９０～１１０℃，使含　完毕后，通人蒸气，化开硬块。在盘管或夹套设备　水量降到５％以下（约需２４－－４８ｈ）。最后，用球磨　中通气加热，煮沸１４ｈ，静置，除去浮油，出料到　机或万能粉碎机粉碎，要求细度：过筛，１ｏ０目，　中和罐内　物料溶液在中和罐中借用鼓人的空气搅　筛下物要达９０％。化验标定活性，要求在５６℃以　拌，靠盘管或夹套传递的蒸汽热升温，直至沸腾。　七　此时．慢慢投入碳酸钠粉末中和，ｐＨ＝３为宜，继　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｉ艺设备　壑　敬：蓖麻油氢化原理与氢化工程　续反应１０ｍｉｎ，出料过渡。　滤液置人衬铅或搪瓷的除铁罐中，再次除去浮　油，用蒸汽间接加热（夹套或盘管）至６０℃。将　氯酸钾以１．７ｇ／（Ｌ溶液）的量投人，进行氧化；　加入３０％浓度的氢氧化钠，中和退酸至ｐＨ＝４～　５。在此条件下，反应５～６ｈ后，取样检验，加入　硫氰酸铵试剂进行颜色鉴定，若变为淡黄色，确认　合格。合格后，滤去洼藻土残渣，并对滤液化验其　硫酸铜和硫酸镍的含量，再按催化剂的配料比要求　补加不足部分，即为催化剂的再生品。　４．５　氢化蓖麻油的理化性质　氢化后的蓖麻油，呈白色或淡黄色，态相为蜡　状固体物质，不溶于水，能溶于乙醇，化学性质比　蓖麻油稳定，受空气和水的侵袭而不发生质变。性　能指标见表１。　查！墨些曼壁塑塑丝堕塑堡　项日　规格　酸值／ｍｇＫＯＨ・ｇ。。　＜２　＞１７５　＜８　５　＞ｌ５５　＞８３　皂化值／ｍｇＫＯＨ・ｇ　碘值／ｇ卤素・ｌＯＯｇ　羟基值ｍｇＫＯＨ／ｇ　熔点，℃　参考文献　［１］韩匡麒．蓖麻油综述．郑州粮食学院学报［Ｊ］，１９８０（１）　［２］［美：Ｈ一贝内特著．大庆石油学院炼制系译．工业用蜡（上　册）ＥＭ］．北京：北京工业出版社，１９８２　［３］单逢源、王光信编农产物有机化工［Ｍ］济南：山东科学　技术出版社，１９７９．　（收稿日期：２０ｏｌ一０４—１７）⑧　国家经贸委、铁道部等四部委联合印发《关于加快我国现代物流发展的若干意见》　随着全球经济一体化发展趋势的加快，现代物　流将成为我国经济在新世纪发展的重要产业和新的　经济增长点。为了加快发展我国的现代物流产业，　增强综合国力和企业竞争能力，提高经济运行质量　和效益，实现我国国民经济的可持续发展战略，最近　国家经贸委、铁道部、交通部、信息产业部、外经贸　关于现代物流发展的指导思想与总体目标；积极培　育现代物流服务市场；努力营造现代物流发展的宏　观环境；继续加强物流基础设施的规划与建设；广泛　采用信息技术加快科技创新和标准化；加快对外开　放步伐，学习借鉴国外先进经验；加强人才培养，促　进产学研结合；继续深入研究探索，不断适应现代物　流发展需要。　（宏伟）　部、国家民航总局等六部委联合印发《关于加快我国　现代物流发展的若干意见》。该文件共有８个部分：　我国现代物流发展的指导思想与总体目标　最近国家经贸委、铁道部等六部委联合印发的　《关于加快我国现代物流发展的若干意见》提出了我　国现代物流发展的指导思想与总体目标。发展我国　现代物流发展的指导思想：以加快发展为主题，以结　构调整为主线，坚持以市场为导向，以企业为主体，　以信息技术为支撑，以降低物流成本和提高综台服　认识，切实增强我国企业及其产品在国内外市场的　竞争能力。发展我国现代物流发展的总体目标：积　极采用先进的物流技术和装备，加快建立全国、区　域、城镇、企业等多种层次的符合市场经济规律，与　国际通行规则接轨的，物畅其流，快捷、准时、经济、　合理，用户满意的社会化、专业化现代物流服务网络　体系。　（闻碧）　务质量为中心，大力提高全社会对现代物流理念的