皂化甘油蒸餾殘渣回收及蒸餾工藝改造

蔣擁軍

（納愛斯集團有限公司生產調度中心，浙江 麗水 323000）

皂化甘油蒸餾殘渣回收及蒸餾工藝改造

蔣擁軍

（納愛斯集團有限公司生產調度中心，浙江 麗水 323000）

本文介紹了從皂化甘油蒸餾殘渣中提取鹽和甘油，綜合利用蒸餾殘渣，同時將間歇蒸餾改造為連續蒸餾的一種新工藝。

皂化甜水；甘油；甘油蒸餾殘渣；回收鹽；連續蒸餾

1.甘油蒸餾殘渣的產生原理

采用油脂皂化甜水生產的粗甘油中含有約10%左右的無機鹽、少量游離堿（氫氧化鈉）以及在油脂皂化時帶入的膠質、色素及肥皂等。在蒸餾過程中，這些物質大部分無法氣化蒸出，在間歇蒸餾時無法連續從液相排出，會不斷濃縮。由于游離堿也在濃縮，溶液pH值會從9升高到13或更高（pH試紙測試），在這種情況下，甘油較容易聚合，會產生部分聚合甘油。聚合甘油沸點很高，無法蒸出。隨著蒸餾的進行，這些物質的濃度會逐漸升高。達到一定濃度后，液相中剩余的少量甘油也會無法蒸出，無機鹽、膠質、色素、肥皂、聚合甘油和甘油共同組成了甘油蒸餾殘渣，最后需定期排出，冷卻后為棕黑色固體。

目前國內皂化甘油蒸餾采用的工藝主要為連續蒸餾或間歇蒸餾。連續蒸餾技術含量高，可以連續出渣，但設備復雜，一般需要用到薄膜蒸發器；間歇蒸餾設備簡單，產量低，需要間歇排渣。無論是間歇蒸餾還是連續蒸餾，都有一定比例的廢渣排出，區別在于連續蒸餾可以不用洗鍋，蒸餾過程中產生的聚合甘油比間歇蒸餾要少，廢渣也比間歇蒸餾少，且廢渣可以填埋。國內很多企業目前在皂化甘油生產中仍采用間歇蒸餾工藝。

2.油蒸餾廢渣及組成

以標稱15噸/天生產能力的間歇蒸餾生產線為例，根據實際生產經驗，一般每開車3天為一個周期，每個周期可處理粗甘油60噸，每個周期結束時需進行“烤腳”，以提高甘油得率，“烤腳”結束后排出廢渣。整個周期消耗60噸粗甘油（80%），產出成品甘油46.03噸（折算為100%），甘油得率約為95.9%，烤腳結束后排出約8.57噸甘油蒸餾殘渣。表1是15噸/天間歇蒸餾工序的物料衡算表。

殘渣常溫下為棕黑色固體。根據化驗分析，其主要成分一般是70%無機鹽，15%甘油，另外15%是聚合甘油和其他有機雜質，換算成每生產1噸100%甘油要產生0.19噸蒸餾殘渣。目前一般是進行填埋處理，對環境有一定影響。為減輕環境負荷，響應國家發展綠色經濟的倡議，我們對甘油廢渣回收進行了研究，設計了甘油殘渣回收處理工藝路線并進行了實際生產試驗，結果非常理想。

表1 15噸/天間歇蒸餾工序物料衡算表

3.蒸餾殘渣的處理

分析殘渣組成，可以看出其中大部分物質是可回收的：鹽可以回用到皂化，甘油可以大部分回收。目前不能分離提取的只是其中的聚合甘油和色素膠質等，但僅占廢渣總量的15%。

將殘渣溶解后發現，其色澤很深，還有部分在高溫蒸餾過程中形成的不溶性雜質。經過適當的處理過程后，可以去除其中很大一部分色素、膠質和皂類，色澤也有很大改善。

將殘渣進行了收集溶解，經過酸處理、三氯化鐵處理、堿處理，得到澄清的精廢液，然后通過蒸發、結晶去除大部分無機鹽，得到二次粗甘油。表2為殘渣處理蒸發工序物料衡算表。

本工序投入8.57噸殘渣，在處理過程中去除約0.2噸雜質，回收5.89噸鹽，回收的鹽色澤較好，可以回用到皂化工序。產出約2.69噸二次粗甘油，其中含有約47%甘油，需要進行二次蒸餾，回收其中的甘油。

4.二次粗甘油蒸餾

二次粗甘油積累到一定數量后就可以集中進行二次蒸餾，回收其中的甘油，控制方法與普通蒸餾相同，物料衡算如表3。

二次蒸餾過程回收0.94噸甘油，可以提高蒸餾工序收得率約2%。

最后剩余約1.54噸二次殘渣，組成是7%無機鹽和 93%有機物（聚合甘油濃度可能達到80%），比原來減少82%。二次殘渣在蒸餾釜內呈稀薄液體，黏度約為60mPa·s（100℃），常溫下是黏稠膠體，熱值可達4000kcal/kg，可以方便地噴灑到煤中燃燒，從而達到基本上回收利用蒸餾殘渣的目的。

二次殘渣也可以設法回收其中的聚合甘油，提高利用價值。但由于其中雜質含量太高，目前來看其利用尚有一定難度，國內也未見殘渣聚合甘油成功利用的先例。制成二次殘渣后，由于聚合甘油的濃度大大提高，為開發新的用途創造了有利條件。

表2 殘渣處理蒸發工序物料衡算表

表3 物料衡算表

由于目前皂化使用的液堿已經改為離子膜堿，不含鹽，油脂皂化需要外購補充部分食鹽或工業鹽，以彌補皂基中氯化鈉攜帶造成的損失。因此，殘渣回收鹽可以全部回用到皂化工序，不會產生回收多余鹽的問題。本工藝路線產生的費用主要是廢水蒸發過程中的蒸汽消耗和二次粗甘油蒸餾過程中的蒸汽消耗。但回收的鹽和甘油的價值，以及二次殘渣燃燒產生的熱能，可以完全補償回收處理的成本，并略有結余。當然，最大的效益是消除了蒸餾殘渣，大大減輕了環境負擔，社會效益是主要的。

5.間歇蒸餾工藝的改進

為了提高蒸餾效率，下面設計了一套新的連續蒸餾工藝路線，供讀者參考。其特點是，取消間歇蒸餾的“烤腳”和間歇排渣操作，在蒸餾時連續排出一次殘渣，使蒸餾釜中甘油、聚合甘油、無機鹽、色素雜質濃度、pH值等維持在一個恒定的水平，蒸餾溫度也保持在基本恒定水平，蒸餾過程始終保持在一個良好的環境中進行，避免間歇蒸餾后期惡劣的蒸餾環境，并可提高甘油收得率和質量。

排出的一次殘渣經加水溶解、處理、過濾、去除部分色素雜質后，再進行蒸發，使其中的鹽結晶回收，并蒸發到合適的濃度。將pH值調整到適當范圍，制成二次粗甘油，然后再將其返回到第二蒸餾器進行蒸餾，提取大部分甘油后，排出二次殘渣，整個過程連續進行。由于第二蒸餾器與主蒸餾釜合并使用一套真空系統和冷凝系統，與將二次粗甘油收集后單獨進行間歇蒸餾比較，可以減少殘渣蒸餾時的蒸汽消耗（真空系統汽耗）。

熟悉油脂水解甜水甘油蒸餾系統的讀者可以發現，新的蒸餾系統與水解甜水甘油蒸餾系統有些類似，不同點在于改進后的蒸餾系統多了一套殘渣除鹽工序，而水解甜水甘油蒸餾由于甜水中含鹽量很低，一般是將一次殘渣直接排入第二蒸餾器，回收部分甘油后排放二次殘渣。與現有的皂化甘油連續蒸餾系統相比，不同點主要是沒有用到薄膜蒸發器，可以降低設備制造難度，提高蒸餾系統運行的可靠性。圖1為改進后的甘油蒸餾工藝流程。

圖1 改進后的甘油蒸餾工藝流程