硬脂酸工藝技術(shù)綜述及前景

吳永新

摘要：本文針對重要的有機(jī)化工原料硬脂酸做了詳細(xì)說明，分析評析了生產(chǎn)工藝技術(shù)及對前沿技術(shù)進(jìn)行調(diào)查。最后簡述了硬脂酸的下游產(chǎn)品單硬脂酸甘油酯的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)一步說明了硬脂酸的應(yīng)用方向，說明其廣大的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：硬脂酸；生產(chǎn)技術(shù)；前景

1. 硬脂酸簡介

硬脂酸化學(xué)名稱為十八烷酸，含18碳原子的飽和脂肪酸，分子式C17H35COOH。熔點(diǎn)69.6℃，自然點(diǎn)444.3℃，無毒，具有一般有機(jī)羧酸的化學(xué)通性。為白色或類白色有滑膩感的粉末或結(jié)晶硬塊，其剖面有微帶光澤的細(xì)針狀結(jié)晶；有類似油脂的微臭，無味。

硬脂酸是一種重要的有脂肪酸機(jī)化工原料，是構(gòu)成動、植物油脂的一種主要成分，經(jīng)工業(yè)提取后大量地應(yīng)用塑料工業(yè)、橡膠工業(yè)、蠟燭、紡織、染整工業(yè)、化妝品、食品行業(yè)、造紙工業(yè)、文教用品、潤滑脂工業(yè)、光亮劑、碳酸鈣工業(yè) 等等領(lǐng)域。較高的市場需求導(dǎo)致很多廠商進(jìn)行擴(kuò)能擴(kuò)產(chǎn)，爭搶市場這份蛋糕。

2.硬脂酸生產(chǎn)工藝綜述

2.1生產(chǎn)工藝綜述

目前，我國硬脂酸生產(chǎn)工藝有：堿深度皂化—酸化法；常壓催化水解法；中高壓無催化水解法等。由于前兩種生產(chǎn)方法成本高，產(chǎn)品質(zhì)量差，收率低，廢水嚴(yán)重等原因，僅在小規(guī)模脂肪酸生產(chǎn)企業(yè)仍在應(yīng)用，有規(guī)模的脂肪酸廠普遍采用加壓塔式無催化劑水解工藝。用酸化油位原料時，一般采用中低壓無催化塔式水解工藝；用油脂為原料時，一般采用高壓無催化連續(xù)塔式水解工藝。

從80年代開始，我國從國外引進(jìn)了多套塔式高壓水解及連續(xù)精餾生產(chǎn)脂肪酸裝置，主要引進(jìn)了意大利CMB、意大利Gianazza以及德國Luqi（魯奇）等公司的生產(chǎn)工藝和裝置。以精煉植物油為原料生產(chǎn)硬脂酸和甘油，其引進(jìn)裝置具有產(chǎn)品收率高、分離精度好、規(guī)模大和自動化程度高等特點(diǎn)。但有投資規(guī)模大，原料要求高等不足。

以酸化油為原料生產(chǎn)分離提純硬脂酸是一項技術(shù)難度高的工作。因?yàn)椋湟皇怯椭械纳睾碗s質(zhì)已經(jīng)集中到這些下腳料中，必須有高性能的設(shè)備才能分離。其二是油脂精煉廠中往往把幾種油脂下腳料混合在一起處理，因此下腳料的脂肪酸成分比單一油脂的組成更加復(fù)雜，分離提純自然就更困難。福建化工研究所開發(fā)成功的多塔連續(xù)真空精餾技術(shù)，吸取了發(fā)達(dá)國家脂肪酸真空精餾技術(shù)的精華，并結(jié)合我國條件，在過程控制、物料輸送和真空密封等方面做了改進(jìn)，提高了精餾塔的分離效率，降低精餾溫度，縮短了物料在高溫的停留時間，從而避免了脂肪酸在高溫下的氧化聚合，提高了產(chǎn)品收率。該技術(shù)在全國幾十家企業(yè)得到推廣應(yīng)用，目前可完成處理3萬噸酸化油規(guī)模的生產(chǎn)工藝和裝置的技術(shù)轉(zhuǎn)讓。與從國外引進(jìn)的同類技術(shù)相比，具有投資省、建設(shè)期短、設(shè)備維修費(fèi)用低，生產(chǎn)靈活等特點(diǎn)，具有良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 硬脂酸的合成原理

硬脂酸是由棕櫚油加氫處理而生成，即在催化劑的作用下，棕櫚油與氫氣反應(yīng)，使不飽和雙鍵變成飽和鍵，從而得到硬脂酸，該反應(yīng)是在氣—液—固三相體系中進(jìn)行的。氫化反應(yīng)過程分以下4個步驟：⑴擴(kuò)散階段，氫氣向脂肪酸中擴(kuò)散溶解；⑵吸附階段，溶解氫氣被吸附于催化劑的表面活化成金屬氫活性中間體；⑶反應(yīng)階段，烯烴中雙鍵在活性中間體上配位，生成活化的金屬絡(luò)何物；⑷解析階段，用金屬碳使雙鍵中間體吸附氫，同時解析飽和烷烴。

2.3 硬脂酸的合成工藝介紹

（1）主要工藝流程

目前國內(nèi)大多數(shù)采用進(jìn)口棕櫚油或精煉油、植物油為原料，經(jīng)加氫、水解、酸處理、蒸餾及壓榨工藝進(jìn)行生產(chǎn)。天然油脂的主要成分中除油酸脂外，還有含2個雙鍵的亞油酸脂及含有3個雙鍵的亞麻酸脂，特別對植物油來說，這兩種酸脂的含量均較高。亞油酸先加氫生產(chǎn)油酸，然后再進(jìn)一步加成為硬脂酸。

（2）工藝流程及概述

首先將融化的棕櫚油通過高壓泵輸送至高壓塔釜中，同時輸進(jìn)氫氣，調(diào)節(jié)棕櫚油與氫氣的輸送比例，控制溫度穩(wěn)定在250±5℃，根據(jù)反應(yīng)情況不斷加入混合好的催化劑；然后從加氫塔中連續(xù)排出物料，經(jīng)分離將氫氣與反應(yīng)液分離，再將反應(yīng)液用泵輸送至高壓水解塔中，同時輸進(jìn)一定比例的軟水，控制反應(yīng)溫度為250℃左右，分別從塔頂與塔底排放出初品硬化油與甘油水溶液，回收甘油水溶液，將初品硬化油進(jìn)行閃蒸，然后精餾、切片或造粒合格硬脂酸包裝入庫。

此工藝技術(shù)為高溫、高壓加氫與水解生產(chǎn)法，為連續(xù)投料生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)量大，勞動負(fù)荷低，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品收率高，產(chǎn)生的“三廢”少，污水可以實(shí)現(xiàn)“零排放”，適合節(jié)能減排政策。

3. 硬脂酸的發(fā)展前景

（1）單硬脂酸甘油酯的應(yīng)用

單硬脂酸甘油酯是一種用途廣泛的油脂化工產(chǎn)品，是食品工業(yè)和日化行業(yè)中應(yīng)用最廣泛、用量最大的乳化劑。它是由硬脂酸為主要原料合成而得。既具有親水基團(tuán)（羥基）又具有親油基團(tuán)（烷基）基，能解于油和水之間，有效地改善油和水乳化體系的表面張力，在油水的界面上形成吸附層，所以具有良好的乳化性和分散性；其親水親油平衡值為3.6—4.2，屬于油溶性，它除乳化作用外，還兼有發(fā)泡、消泡、防粘、防老化及控制脂肪凝聚的作用，是一種典型的非離子表面活性劑。

單硬脂酸甘油酯是優(yōu)良的蛋糕乳化劑，經(jīng)由單硬脂酸甘油酯乳化形成油、水、蛋和糖的穩(wěn)定的乳化液來改善蛋糕的硬度或粒感，減慢變味，延長蛋糕的保鮮期。

單硬脂酸甘油酯用著面包心的軟化劑，用于制取面包、模壓快餐、面條等類似的含有谷粉或淀粉的食品，用作淀粉改良劑，改進(jìn)產(chǎn)品的最終質(zhì)量。單酯有兩種晶體形式，一種是不穩(wěn)定的B型，另一種是穩(wěn)定和更加密的a型，a型能改進(jìn)面包質(zhì)量，使面包不走味。在烘烤面包或加熱時，B型轉(zhuǎn)化為a型，并產(chǎn)生很精致的晶體狀。

（2）綠色環(huán)保能源的開發(fā)應(yīng)用

以天然動植物油脂為原料生產(chǎn)的脂肪酸為原料已開發(fā)出非離子、陰離子、陽離子和兩性離子4大類10余個系列的表面活性劑。它的開發(fā)和應(yīng)用對提高天然可再生資源的綜合利用率，緩解石油資源日益減少所帶來的壓力十分重要。同時還需要提升水解和精餾技術(shù)水平，改善產(chǎn)品質(zhì)量與收率，提高競爭力。

與此同時，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高效發(fā)展，對能源工業(yè)發(fā)展提出來新的要求。根據(jù)國家中長期規(guī)劃，清潔能源和生物質(zhì)能源的開發(fā)運(yùn)用將成為主流方向，根據(jù)我國“環(huán)保、清潔和低碳經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展戰(zhàn)略，生物質(zhì)能源將在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占主導(dǎo)地位。而利用棕櫚油加氫催化制成生物燃料將成為不可缺少的一種新技術(shù)，將在能源領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

4. 結(jié)果與討論

（1）硬脂酸應(yīng)用市場領(lǐng)域廣泛，未來發(fā)展前景將成轉(zhuǎn)向食品行業(yè)與國家能源高科行業(yè)，所以需要進(jìn)一步細(xì)化細(xì)化其工藝生產(chǎn)路線，提高轉(zhuǎn)化率、提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)能。

（2）使用催化加氫、高壓水解、精餾提純是目前最先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，其實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品高質(zhì)量、裝置資源綜合利用和能源循環(huán)利用效率高，幾乎實(shí)現(xiàn)零三廢綠色環(huán)保工藝。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚蒙正 程侶伯 精細(xì)化工產(chǎn)品合成原理[M].中國石油工業(yè)出版社，1992.350.中國商品大辭典（化學(xué)試劑分冊）[M].北京.

[2] 化工百科全書[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.843—857.

[3] 安靜 殷輝 殷蓉 趙地順 國內(nèi)硬脂酸及其衍生物的合成路線及新工藝 河北工業(yè)科技 第20卷

[4] 江蕓 單硬脂酸甘油酯的生產(chǎn)及應(yīng)用杭州化工 2004.34（3）

[5] 林頻 我國脂肪酸的生產(chǎn)及主要用途 福建化工 2005年 第5期.