皂化甘油蒸馏残渣回收及蒸馏工艺改造

蒋拥军

（纳爱斯集团有限公司生产调度中心，浙江 丽水 323000）

皂化甘油蒸馏残渣回收及蒸馏工艺改造

蒋拥军

（纳爱斯集团有限公司生产调度中心，浙江 丽水 323000）

本文介绍了从皂化甘油蒸馏残渣中提取盐和甘油，综合利用蒸馏残渣，同时将间歇蒸馏改造为连续蒸馏的一种新工艺。

皂化甜水；甘油；甘油蒸馏残渣；回收盐；连续蒸馏

1.甘油蒸馏残渣的产生原理

采用油脂皂化甜水生产的粗甘油中含有约10%左右的无机盐、少量游离碱（氢氧化钠）以及在油脂皂化时带入的胶质、色素及肥皂等。在蒸馏过程中，这些物质大部分无法气化蒸出，在间歇蒸馏时无法连续从液相排出，会不断浓缩。由于游离碱也在浓缩，溶液pH值会从9升高到13或更高（pH试纸测试），在这种情况下，甘油较容易聚合，会产生部分聚合甘油。聚合甘油沸点很高，无法蒸出。随着蒸馏的进行，这些物质的浓度会逐渐升高。达到一定浓度后，液相中剩余的少量甘油也会无法蒸出，无机盐、胶质、色素、肥皂、聚合甘油和甘油共同组成了甘油蒸馏残渣，最后需定期排出，冷却后为棕黑色固体。

目前国内皂化甘油蒸馏采用的工艺主要为连续蒸馏或间歇蒸馏。连续蒸馏技术含量高，可以连续出渣，但设备复杂，一般需要用到薄膜蒸发器；间歇蒸馏设备简单，产量低，需要间歇排渣。无论是间歇蒸馏还是连续蒸馏，都有一定比例的废渣排出，区别在于连续蒸馏可以不用洗锅，蒸馏过程中产生的聚合甘油比间歇蒸馏要少，废渣也比间歇蒸馏少，且废渣可以填埋。国内很多企业目前在皂化甘油生产中仍采用间歇蒸馏工艺。

2.油蒸馏废渣及组成

以标称15吨/天生产能力的间歇蒸馏生产线为例，根据实际生产经验，一般每开车3天为一个周期，每个周期可处理粗甘油60吨，每个周期结束时需进行“烤脚”，以提高甘油得率，“烤脚”结束后排出废渣。整个周期消耗60吨粗甘油（80%），产出成品甘油46.03吨（折算为100%），甘油得率约为95.9%，烤脚结束后排出约8.57吨甘油蒸馏残渣。表1是15吨/天间歇蒸馏工序的物料衡算表。

残渣常温下为棕黑色固体。根据化验分析，其主要成分一般是70%无机盐，15%甘油，另外15%是聚合甘油和其他有机杂质，换算成每生产1吨100%甘油要产生0.19吨蒸馏残渣。目前一般是进行填埋处理，对环境有一定影响。为减轻环境负荷，响应国家发展绿色经济的倡议，我们对甘油废渣回收进行了研究，设计了甘油残渣回收处理工艺路线并进行了实际生产试验，结果非常理想。

表1 15吨/天间歇蒸馏工序物料衡算表

3.蒸馏残渣的处理

分析残渣组成，可以看出其中大部分物质是可回收的：盐可以回用到皂化，甘油可以大部分回收。目前不能分离提取的只是其中的聚合甘油和色素胶质等，但仅占废渣总量的15%。

将残渣溶解后发现，其色泽很深，还有部分在高温蒸馏过程中形成的不溶性杂质。经过适当的处理过程后，可以去除其中很大一部分色素、胶质和皂类，色泽也有很大改善。

将残渣进行了收集溶解，经过酸处理、三氯化铁处理、碱处理，得到澄清的精废液，然后通过蒸发、结晶去除大部分无机盐，得到二次粗甘油。表2为残渣处理蒸发工序物料衡算表。

本工序投入8.57吨残渣，在处理过程中去除约0.2吨杂质，回收5.89吨盐，回收的盐色泽较好，可以回用到皂化工序。产出约2.69吨二次粗甘油，其中含有约47%甘油，需要进行二次蒸馏，回收其中的甘油。

4.二次粗甘油蒸馏

二次粗甘油积累到一定数量后就可以集中进行二次蒸馏，回收其中的甘油，控制方法与普通蒸馏相同，物料衡算如表3。

二次蒸馏过程回收0.94吨甘油，可以提高蒸馏工序收得率约2%。

最后剩余约1.54吨二次残渣，组成是7%无机盐和 93%有机物（聚合甘油浓度可能达到80%），比原来减少82%。二次残渣在蒸馏釜内呈稀薄液体，黏度约为60mPa·s（100℃），常温下是黏稠胶体，热值可达4000kcal/kg，可以方便地喷洒到煤中燃烧，从而达到基本上回收利用蒸馏残渣的目的。

二次残渣也可以设法回收其中的聚合甘油，提高利用价值。但由于其中杂质含量太高，目前来看其利用尚有一定难度，国内也未见残渣聚合甘油成功利用的先例。制成二次残渣后，由于聚合甘油的浓度大大提高，为开发新的用途创造了有利条件。

表2 残渣处理蒸发工序物料衡算表

表3 物料衡算表

由于目前皂化使用的液碱已经改为离子膜碱，不含盐，油脂皂化需要外购补充部分食盐或工业盐，以弥补皂基中氯化钠携带造成的损失。因此，残渣回收盐可以全部回用到皂化工序，不会产生回收多余盐的问题。本工艺路线产生的费用主要是废水蒸发过程中的蒸汽消耗和二次粗甘油蒸馏过程中的蒸汽消耗。但回收的盐和甘油的价值，以及二次残渣燃烧产生的热能，可以完全补偿回收处理的成本，并略有结余。当然，最大的效益是消除了蒸馏残渣，大大减轻了环境负担，社会效益是主要的。

5.间歇蒸馏工艺的改进

为了提高蒸馏效率，下面设计了一套新的连续蒸馏工艺路线，供读者参考。其特点是，取消间歇蒸馏的“烤脚”和间歇排渣操作，在蒸馏时连续排出一次残渣，使蒸馏釜中甘油、聚合甘油、无机盐、色素杂质浓度、pH值等维持在一个恒定的水平，蒸馏温度也保持在基本恒定水平，蒸馏过程始终保持在一个良好的环境中进行，避免间歇蒸馏后期恶劣的蒸馏环境，并可提高甘油收得率和质量。

排出的一次残渣经加水溶解、处理、过滤、去除部分色素杂质后，再进行蒸发，使其中的盐结晶回收，并蒸发到合适的浓度。将pH值调整到适当范围，制成二次粗甘油，然后再将其返回到第二蒸馏器进行蒸馏，提取大部分甘油后，排出二次残渣，整个过程连续进行。由于第二蒸馏器与主蒸馏釜合并使用一套真空系统和冷凝系统，与将二次粗甘油收集后单独进行间歇蒸馏比较，可以减少残渣蒸馏时的蒸汽消耗（真空系统汽耗）。

熟悉油脂水解甜水甘油蒸馏系统的读者可以发现，新的蒸馏系统与水解甜水甘油蒸馏系统有些类似，不同点在于改进后的蒸馏系统多了一套残渣除盐工序，而水解甜水甘油蒸馏由于甜水中含盐量很低，一般是将一次残渣直接排入第二蒸馏器，回收部分甘油后排放二次残渣。与现有的皂化甘油连续蒸馏系统相比，不同点主要是没有用到薄膜蒸发器，可以降低设备制造难度，提高蒸馏系统运行的可靠性。图1为改进后的甘油蒸馏工艺流程。

图1 改进后的甘油蒸馏工艺流程