蓖麻油的精制方法、碱炼装置和精制系统

技术领域

本发明属于蓖麻油加工技术领域，特别涉及一种蓖麻油的精制方法、碱炼装置和精制系统。

背景技术

蓖麻油是由大戟科植物蓖麻的成熟种子经过压榨并精制而得到的一种油，蓖麻油中含有约 85%的蓖麻醇酸，是唯一一种以羟基酸为主的油脂，与其他植物油相比，蓖麻油具有高羟基值和高酰值的特点，蓖麻油的主要成分为高级脂肪酸的甘油三酸脂，蓖麻油脂肪酸中的最主要成分是蓖麻油酸，其占脂肪总质量分数的89%，亚油酸占4.2%，油酸占3.0%，硬脂酸占1.0%，棕榈酸占1.0%，亚麻酸占0.3%，二羟基硬脂酸占0.7%。蓖麻油是一种用途广泛的化工原料，可用于制造合成树脂、涂料、润滑油和增塑剂等，并且还可以用作医药、印染和制革工业的辅料。

与其他植物油相比；蓖麻油具有更高的黏性，其碱炼时更容易乳化。蓖麻油的精制过程通常包括碱炼、水洗、脱水、脱色和脱臭等。

如申请号为CN201510378480.X的专利公开了一种蓖麻油的精炼，包括如下步骤：

碱炼：先按毛油酸值计算加碱量并配制成浓度为3‰左右碱液，将毛油温度调整到3O-40℃，加入配制好的碱液，全部碱液在15min内一次加完，同时配以60r/min 左右的快速搅拌，加完碱液后继续搅拌10-20min，待油皂开始呈分离状态时，按每分钟升高1℃的速度升温，并降低搅拌速度在30r/min左右，待油皂温度升到85-90℃后，停止搅拌，加入油重25%、温度90℃以上的热水后静置沉淀15-20min。

水洗：将上层半净油转入洗涤锅中，加热到85-90℃后，用同油温的热水进行洗涤，洗涤2-3次，以30r/min左右搅拌3-5min，每次用水量为油重的15-20%，每次加水后沉淀30-50min后放出洗涤废水。

脱色：碱炼脱水的蓖麻油，用干燥的活性白土和活性炭进行脱色，脱色温度为90-95℃，绝对压8KPa以下，在规定操作温度的时间为20min左右，脱色完毕后冷却至70-80℃进行过滤，即成精炼、脱色的蓖麻油。

脱臭：由于蓖麻油中蓖麻酸的特性，要求脱臭温度不宜过高，而对真空度的要求很高，一般脱臭温度控制在140-160℃，绝对压强O.67kPa以下,脱臭时间4-6h，脱臭后冷却至70-80℃后放出即为脱臭油。

如申请号为CN88104649.3的专利公开了一种精炼蓖麻油的碱炼方法，方法包括：将毛油放入碱炼罐中，测其酸价，搅拌油脂均匀一致，加热毛油控制油温在25-30℃，使所需碱液在20-30分钟内均匀喷洒在油面上，继续搅拌15分钟后，静置10分钟以上，开始搅拌升温，升温速度控制在1℃/分钟，当油温升温至80℃时，停止升温、停止搅拌，静置80-120分钟有放出皂角待处理，往油面上喷淋沸水，待油面上升110厘米后停水，静置40-50分钟后，放掉初洗水于油水分离池中，如上重复操作一次，用连续水洗法进行喷淋水洗，用pH试纸检验排放水中的pH=7时停止喷淋，静置40分钟后，放掉废水于油水分离池中，半成品用真空吸入蒸发器。在0.089Mpa真空度下，将油加热93-97℃，脱除水分。

从前述过程中可以看出，碱炼后均要水洗，水洗会产生大量的废水，处理难度大；另外，水洗会耗费大量的时间。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种蓖麻油的精制方法、碱炼装置和精制系统，申请人发现在低酸价的情况下，可采用无水碱炼法；在无水碱炼法下，废水排放量少，处理时间短，但是具有与常规方法差不多或者更好的处理效果。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种蓖麻油的精制方法，包括碱炼、脱色和脱臭，在碱炼前，通过压滤的方式去除油渣，压滤温度为82-86℃；于50-60℃时取样并检测酸价，再进行碱炼工序；若酸价小于4，碱炼工艺包括：将油加热至40-50℃，加入70-80wt%磷酸并根据酸价将浓度为3-6wt的氢氧化钠溶液于12-18分钟喷洒在油面上，边喷洒边搅拌，喷洒完成后继续搅拌10-15分钟，再升温至50-55℃，静置10-15分钟，然后加热至60-65℃后离心，最后送至脱色工序；其中，磷酸的用量为油质量的0.05-0.2%；若酸阶大于等于4，碱炼工艺包括：

S201脱皂：油在25-30℃下根据酸价将浓度为3-6wt%的氢氧化钠溶液于10-15分钟喷洒在油面上，边喷洒边搅拌，喷洒完成后继续搅拌10-15分钟，静置20-25分钟后，以0.8-1.2℃/min升温至80-85℃，二次静置60-80分钟后，放出皂脚和洗水；

S202盐水洗：将油加热至90-95℃，将沸腾的氯化钠溶液喷洒在油面上，氯化钠溶液的用量为油体积的5-10%，边喷洒边搅拌；喷洒完成后静置45-60分钟，放出洗水；重复多次至洗水的pH至为7；所述氯化钠溶液的浓度为25-31wt%；

S203纯水洗：在真空条件下，在油中加入沸水，沸水的用量为油体积的0.4-0.5倍，搅拌至少10分钟后，静置10-15分钟，放出洗水；重复前述过程多次，取上层油；

S204上层油洗：上层油进行水洗，水洗过程为：油温为90-95℃，洗水温度为90-95℃，每次水洗的水用量为上层油体积的10-15%，水洗完成后静置30-45分钟，放出洗水；重复前述过程多次；

S205脱水：合并步骤S203得到的下层油和步骤S204水洗后的上层油，于90-95℃和真空下进行脱水。

其中，在酸价小于4和步骤S201时，在加入氢氧化钠溶液前，搅拌速度大于50r/min；在加入氢氧化钠溶液后，搅拌速度小于30r/min。

其中，在步骤S203和步骤S205，真空条件为0.06-0.09MPa。

具体地，在步骤S203中，水洗次数为2次；在步骤S204，水洗次数为3次。

具体地，在酸价小于4时，通过第一加热器将油加热至40-50℃，通过混合器将油与磷酸混合，在喷淋反应釜中让氢氧化钠溶液与油进行反应，在加热反应釜中将油加热至50-55℃，通过第二加热器将油加热至60-65℃，通过高速离心机进行离心。

具体地，在酸阶大于等于4时，在喷淋反应釜中让氢氧化钠溶液与油进行反应，在加热反应釜中将油加热至80-85℃，在第一油水分离器中分离皂脚和洗水；在第一水洗釜中进行步骤S202，在第二油水分离器中实现步骤S202中放出洗水；在第二水洗釜中进行步骤S203，在分液器中分离油层和放出洗水；在第三水洗釜中进行步骤S204，在第三油水分离器中实现步骤S204中放出洗水；在脱水反应釜中进行步骤S205。

另一方面，本发明实施提供了一种蓖麻油的碱炼装置，该装置包括第一加热器、混合器、喷淋反应釜、加热反应釜、第一油水分离器、第一水洗釜、第二油水分离器、第二水洗釜、分液器、脱水反应釜、第二加热器、高速离心机、第三水洗釜、第三油水分离器、氢氧化钠溶液供应结构、磷酸供应结构、氯化钠溶液供应结构、纯水供应结构和抽真空结构；所述喷淋反应釜的进料口通过管路与混合器和毛酸储罐连接，所述混合器通过管路与磷酸供应结构和第一加热器的出口连接，所述第一加热器的进口与毛酸储罐连接，所述喷淋反应釜的出料口通过管路与加热反应釜连接；所述加热反应釜分两路输出，一路输出至第二加热器的进料口，另一路输出至第一油水分离器；所述第二加热器的出料口、高速离心机和脱色反应釜通过管路依次连接，所述第一油水分离器、第一水洗釜、第二油水分离器、第二水洗釜和分液器通过管路依次连接；所述分液器分两路输出，一路输出至脱水反应釜，另一路输出至第三水洗釜；所述第三水洗釜、第三油水分离器和脱水反应釜通过管路依次连接，所述脱水反应釜通过管路与脱色反应釜连接；所述氯化钠溶液供应结构和纯水供应结构内均设有加热结构，所述纯水供应结构通过管路与第二水洗釜和第三水洗釜连接，所述抽真空结构通过管路与第二水洗釜和脱水反应釜连接，所述喷淋反应釜内上部设有第一喷淋机构，所述第一喷淋机构通过管路与氢氧化钠溶液供应结构连接，所述第一水洗釜内设有第二喷淋机构，所述第二喷淋机构通过管路与氯化钠溶液供应结构连接。

其中，本发明实施例中的第一喷淋机构包括多组喷淋管；所述喷淋管水平设置，其位于液面的上方，其通过带阀门的管路与氢氧化钠溶液供应结构连接。

又一方面，本发明实施提供了一种蓖麻油的精制系统，该系统包括脱色装置、脱臭装置、压滤机、毛酸储罐和前述碱炼装置，所述压滤机、毛酸储罐、脱色装置和脱臭装置通过管路依次连接。

本发明具有如下优点：

(1)根据蓖麻油的酸价，采用不同的碱炼方法，处理更加灵活，可根据客户的要求进行选择，如客户对产品的质量要求较低，则可以均采用无水碱炼法。

(2)在无水碱炼法下，废水排放量少，处理时间短，但是具有与常规方法差不多或者更好的处理效果。

(3)在水洗过程，依次经过盐水洗、纯水洗和上层油洗，通过采用特殊的水洗方式，最后一步仅对上层油进行水洗即可，可减少废水的排放。

(4)采用喷淋的方式加入氢氧化钠溶液和氯化钠溶液，提升碱炼效果，且更便于搅拌（蓖麻油粘度高，易于乳化，如果一次性加入氢氧化钠溶液，特别容易乳化，搅拌困难）。

(5)实际上常规方法通常采用10wt%的氢氧化钠溶液对植物油进行碱炼，浓度越高效果越好；而申请人意外发现，仅对于蓖麻油（其他常见植物油碱浓度越高越好），3-6wt%的氢氧化钠溶液的处理效果较高浓度的氢氧化钠的碱炼效果好。

附图说明

图1是蓖麻油的碱炼装置的原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

实施例1提供了一种蓖麻油的精制方法，包括碱炼、脱色和脱臭，在碱炼前，通过压滤的方式去除油渣（控制固含量小于0.1%），压滤温度为85℃。于60℃时（粘度较低）取样并检测酸价，再进行碱炼工序。

若酸价小于4（单位为mgKOH/g，后同），碱炼工艺包括：将油加热至45℃，加入70wt%磷酸并根据酸价将浓度为5wt%的氢氧化钠溶液于15分钟喷洒在油面上，边喷洒边搅拌，搅拌速度为60r/min；喷洒完成后继续搅拌10分钟，搅拌速度为30r/min；再升温至55℃，静置10分钟，然后加热至60℃（该温度下易于离心）后离心，最后送至脱色工序；其中，磷酸的用量为油质量的0.1%。

若酸阶大于等于4，碱炼工艺包括：

S201脱皂：油在25℃下根据酸价将浓度为5wt%的氢氧化钠溶液于15分钟喷洒在油面上，边喷洒边搅拌，搅拌速度为60r/min；喷洒完成后继续搅拌10分钟，搅拌速度20r/min，静置20分钟后，以1℃/min升温至85℃，二次静置65分钟后，放出皂脚和洗水。

S202盐水洗：将油加热至95℃，将沸腾的氯化钠溶液喷洒在油面上，氯化钠溶液的用量为油体积的7%，边喷洒边搅拌，搅拌速度为60r/min。喷洒完成后静置60分钟，放出洗水。重复多次（通常2-3次即可）至洗水的pH至为7。氯化钠溶液的浓度为30wt%。

S203纯水洗：在0.09MPa下，在油中加入沸水，沸水的用量为油体积的0.4倍，搅拌30分钟后，静置10分钟，放出洗水。重复前述过程2次，取上层油（占油总体积的40-60%）。

S204上层油洗：上层油进行水洗，水洗过程为：油温为95℃，洗水温度为95℃，每次水洗的水用量为上层油体积的10%，水洗完成后静置30分钟，放出洗水；重复前述过程3次。

S205脱水：合并步骤S203得到的下层油和步骤S204水洗后的上层油，于90℃和0.08MPa下进行脱水。

在蓖麻油的毛油处理过程中，大多数情况下毛油的酸阶大于等于4，还是存在毛油的酸阶小于4的可能。

经本专利公开的方法处理后的蓖麻油（脱色与脱臭均采用常规工艺）的指标为：具有蓖麻油特有的香味，酸值＜2.0mgKOH/g，杂质≤0.05%，透明，颜色微黄（Y＜20，R＜1.5）。

如果碱炼工序，不管酸价大小均采用酸价小于4时的工艺，碱炼后的结果如表1所示：

表1

如果碱炼工序，不管酸价大小均采用酸价大于等于4时的工艺，碱炼后的结果如表2所示：

表2

从表1和表2可以看出，采用无水碱炼法在低酸价下效果较好；而在高酸阶下效果没有常规的水洗方法好。另外，在低酸价和无水碱炼法下，虽然会稍微增加水分含量，但是增加幅度并不大；同时，虽然加入了磷酸辅助脱皂，但是磷元素会随着皂角分离出来，不会明显增加磷元素。

对比例1

在步骤S203中水洗5次，无步骤S204，即无需分液直接真空脱水。与本专利的方法的对比结果如表3所示：

表3

从表3来看，本工艺与对比例1的效果并没有什么区别，但是至少少产生10%的废水。

实施例2

参见图1，实施例2提供了一种蓖麻油的碱炼装置，该装置包括第一加热器、混合器、喷淋反应釜、加热反应釜、第一油水分离器、第一水洗釜、第二油水分离器、第二水洗釜、分液器、脱水反应釜、第二加热器、高速离心机、第三水洗釜、第三油水分离器、氢氧化钠溶液供应结构、磷酸供应结构、氯化钠溶液供应结构、纯水供应结构和抽真空结构等。氢氧化钠溶液供应结构用于供应3-6wt%的氢氧化钠溶液，磷酸供应结构用于供应70-80wt%的磷酸，氯化钠溶液供应结构用于供应25-31wt%的氯化钠溶液，纯水供应结构供应纯水，抽真空结构用于抽真空。喷淋反应釜的进料口通过管路与混合器和毛酸储罐连接，混合器通过管路与磷酸供应结构和第一加热器的出口连接，第一加热器的进口与毛酸储罐连接，喷淋反应釜的出料口通过管路与加热反应釜连接。即毛酸储罐根据毛酸的酸价分两路输出，如果酸价高则输出至喷淋搅拌釜（对应水洗法），如果酸价低，则输出至第一加热器（对应无水碱炼法）。加热反应釜分两路输出，一路输出至第二加热器的进料口（对应无水碱炼法），另一路输出至第一油水分离器（对应水洗法）。第二加热器的出料口、高速离心机和脱色反应釜通过管路依次连接。第一油水分离器、第一水洗釜、第二油水分离器、第二水洗釜和分液器通过管路依次连接。分液器分两路输出，一路（对应分液器的下部）输出至脱水反应釜，另一路（对应分液器的上部）输出至第三水洗釜。第三水洗釜、第三油水分离器和脱水反应釜通过管路依次连接，脱水反应釜通过管路与脱色反应釜连接。氯化钠溶液供应结构和纯水供应结构内均设有加热结构以将其内的溶液加热至沸腾，纯水供应结构通过管路与第二水洗釜和第三水洗釜连接，抽真空结构通过管路与第二水洗釜和脱水反应釜连接。喷淋反应釜内上部设有第一喷淋机构，第一喷淋机构通过管路与氢氧化钠溶液供应结构连接。第一水洗釜内设有第二喷淋机构，第二喷淋机构通过管路与氯化钠溶液供应结构连接。

其中，本发明实施例中的第一喷淋机构包括多组喷淋管。喷淋管水平设置，其位于液面的上方，其通过带阀门的管路与氢氧化钠溶液供应结构连接，其下侧设有喷孔。多组喷淋管均匀分布。第二喷淋机构与第一喷淋机构类似，本实施例省略详细描述。

其中，本实施例中的喷淋反应釜、加热反应釜、第一水洗釜、第二水洗釜和脱水反应釜可以由一个或多个反应釜（根据需要配备搅拌器、加热结构或抽真空结构等）实现；第一油水分离器、第二油水分离器和第三油水分离器可以由一个或多个油水分离器实现。

具体地，参见图1，在若酸价小于4时，通过第一加热器将油加热至40-50℃，通过混合器将油与磷酸混合，在喷淋反应釜中让氢氧化钠溶液与油进行反应，在加热反应釜中将油加热至50-55℃，通过第二加热器将油加热至60-65℃，通过高速离心机进行离心。

具体地，参见图1，在酸阶大于等于4时，在喷淋反应釜中让氢氧化钠溶液与油进行反应，在加热反应釜中将油加热至80-85℃，在第一油水分离器中分离皂脚和洗水；在第一水洗釜中进行步骤S202，在第二油水分离器中实现步骤S202中放出洗水；在第二水洗釜中进行步骤S203，在分液器中分离油层和放出洗水；在第三水洗釜中进行步骤S204，在第三油水分离器中实现步骤S204中放出洗水；在脱水反应釜中进行步骤S205。

其中，本发明实施例中的管路上根据需要设置泵、阀门或流量计等；本实施例中的“第一”、“第二”或“第三”仅起区分作用，无其他特殊意义。

实施例3

实施例3提供了一种蓖麻油的精制系统，该系统包括脱色装置、脱臭装置、压滤机、毛酸储罐和实施例2公开的碱炼装置等，压滤机、毛酸储罐、脱色装置和脱臭装置通过管路依次连接，压滤的进料口上需要设置加热器将油加热至82-86℃。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。