本发明涉及一种工业油酸的生产工艺及装置，具体是一种采用程序降温结晶，离心分离的生产工业油酸的生产工艺及装置。
背景技术：
工业油酸是一种重要的精细化工原料，广泛应用于多个生产领域，具有广阔的市场前景。工业油酸的主要成分为顺(式)十八碳-9-烯酸，并含有一定量的十四烷酸、十六烷酸、十八碳二烯酸及少量其他饱和酸、不饱和酸、不皂化物等；按凝固点和用途可分为y-4型、y-8型、y-10型。高纯度低冻点油酸由于色泽浅、无异味、冻点低、热稳定性好，适用于化妆品、食品、医药等行业。
当前工业油酸一般是由由动植物油脂经水解、蒸馏、分离所得，现有常用分离混合脂肪酸制备油酸的方法有：精馏法，冷冻压榨法，尿素络合法，溶剂分离法，结晶压滤法等。其中精馏法最为普遍，但由于硬脂酸和油酸、亚油酸沸点接近，得到的油酸纯度不高；冷冻压榨法将脂肪酸冷冻后装袋压榨，操作时间长、生产效率低下；尿素络合法、溶剂分离法环境效益差，三废较多，目前在工业化中少有应用。结晶压滤法主要原理是根据脂肪酸的凝固点不同，通过降温结晶，使混合物中凝固点较高的脂肪酸先成为晶体析出，后续通过分离得到工业油酸。cn102408324a公开了一种高纯度油酸提纯工艺，主要由结晶和过滤两大步骤构成，不使用溶剂，不需要回收溶剂工序，不使用清洁剂，因此不会产生污水，具有零污染的优点。cn104726204a公开了一种低冻点油酸的生产工艺，该工艺是将工业油酸通过冷冻结晶釜内进行多次逐级降温结晶，高冻点的脂肪酸从混合物中不断析出，通过隔膜压滤机对混合物进行过滤，从而得到低冻点油酸；改善现有水解精馏法制得的油酸中含有较多的硬脂酸，冻点较高等技术问题。但结晶压滤法对原料脂肪酸的要求较高，原料脂肪酸中高凝固点的饱和脂肪酸的含量对结晶效果影响很大，饱和脂肪酸过高，结晶易挂壁且结晶时易包埋液体酸；饱和脂肪酸含量过低，凝固物少，且易在滤布上糊化造成压滤困难，得率低。
技术实现要素：
本发明的目的是在于提供一种工业油酸的生产工艺，具体是一种采用冷冻结晶，离心分离的工业油酸的生产工艺及装置。该工艺中不需要使用溶剂，全程自动化控制，是一种高效低能耗的生产工艺。
本发明主要是通过以下技术方案实现：
一种工业油酸的生产工艺，包括以下步骤：
(1)均化：原料脂肪酸投入均化罐，升温将脂肪酸完全化开后，恒温30-50min；
(2)一次冷冻结晶：将均化后脂肪酸转入一次结晶釜后，开启搅拌及循环冷冻水，开始冷却结晶，当结晶罐内脂肪酸温度在10℃～15℃，一次结晶结束；
(3)一次离心分离或压滤分离：将结晶结束的脂肪酸进行离心分离或压滤分离，离心分离得到的固体部分为副产软脂酸，液体脂肪酸部分进入下步继续二次冷冻结晶；
(4)二次冷冻结晶：将一次冷冻结晶、离心分离得到的液体脂肪酸泵入二次结晶釜内，开启搅拌后，缓慢加入步骤(5)中二次离心分离得到的回用软脂酸；继续搅拌30～60min后，开启循环冷冻水，开始二次冷却结晶，当结晶罐内脂肪酸温度降至4℃，结晶结束，进入下一个步骤；
(5)二次离心分离或压滤分离：将结晶结束的脂肪酸进行二次离心分离或压滤分离，分离得到的液体部分即为成品工业油酸。分离得到的固体脂肪酸部分即为副产软脂酸。优选地，步骤(3)一次离心分离后的步骤为：
(4)二次冷冻结晶：将一次冷冻结晶、离心分离得到的液体脂肪酸泵入二次结晶釜内，开启搅拌后，缓慢加入步骤(5)中二次离心分离得到的回用软脂酸；继续搅拌30～60min后，开启循环冷冻水，开始二次冷却结晶，当结晶罐内脂肪酸温度降至4℃，结晶结束，进入下一个步骤；
(5)二次离心分离或压滤分离：将结晶结束的脂肪酸进行二次离心分离或压滤分离，分离得到的液体部分即为成品工业油酸。分离得到的固体脂肪酸部分即为副产软脂酸，其中二次分离得到的副产软脂酸部分作为回用软脂酸返回步骤(4)使用。
所述步骤(1)中，原料脂肪酸为可进行工业油酸加工的脂肪酸混合物，其中油酸、亚油酸的总含量>50％；所述步骤(1)中恒温温度可为脂肪酸混合物的熔点以上5-10℃；
所述步骤(2)中，冷冻结晶过程中需要控制冷冻水温度、一次结晶釜搅拌转速及脂肪酸降温速度；
所述冷冻水温度、一次结晶釜搅拌转速及脂肪酸降温速度的控制，可为在脂肪酸温度高于40℃时，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为5-10℃，控制一次结晶釜搅拌转速为20-50r/min，控制脂肪酸降温速度为10℃～20℃/h；在脂肪酸温度在25℃～40℃时，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为3-10℃，控制一次结晶釜搅拌转速为10-30r/min，控制脂肪酸降温速度为5℃～15℃/h；在脂肪酸温度在10℃～25℃时，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为3-5℃，控制一次结晶釜搅拌转速为5-30r/min，控制脂肪酸降温速度为5℃～10℃/h；
所述冷冻水温度、一次结晶釜搅拌转速及脂肪酸降温速度的控制，可为dcs自动控制，也可手动控制；
所述步骤(3)一次离心分离得到的软脂酸，为油酸、亚油酸总含量<10％的饱和脂肪酸的混合物；
所述步骤(4)中，二次结晶釜的搅拌速度可为5-30r/min；
所述步骤(4)中，回用软脂酸的加入量为单批二次冷冻结晶脂肪酸量的5-10％，控制回用软脂酸的加入速度为控制加入时间为30-60min；
所述步骤(4)中，二次冷冻结晶过程中需要控制冷冻水温度、结晶釜搅拌转速及脂肪酸降温速度；
所述冷冻水温度、结晶釜搅拌转速及脂肪酸降温速度的控制，可为控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为3-5℃，控制结晶釜搅拌转速为5-30r/min，控制脂肪酸降温速度为5℃～10℃/h；
所述步骤(5)中，二次离心分离得到的副产软脂酸，部分作为回用软脂酸回用，回用量根据产品品质，一般为二次离心分离得到的副产软脂酸总量的30-60％；
所述步骤(3)、步骤(5)中的离心分离，也可以用压滤分离代替；
本发明的一种工业油酸的生产装置，其特征在于该装置包括利用管道依次相连的原料脂肪酸入口，均化罐，一次结晶釜、一次离心设备、二次结晶釜、二次离心设备、工业油酸出口以及软脂酸出口；所述一次离心设备及二次离心设备均设有固相出口及液相出口；所述一次离心设备的液相出口与二次结晶釜入口相连，固相出口即为软脂酸出口；所述二次离心设备的液相出口即为成品工业油酸出口，固相出口即为软脂酸出口；所述均化罐与一次结晶釜、一次结晶釜与一次离心设备、一次离心设备与二次结晶釜以及二次结晶釜与二次离心设备之间，液相物料的输送均可以采用输送泵，也可直接利用设备之间的高位差利用重力自然流入；所述一次结晶釜、二次结晶釜均配有搅拌系统，冷冻循环系统。
本发明的生产装置中，其中一次离心设备和二次离心设备可以替换为压滤分离设备。
与现有技术相比，本发明具有以下技术特点和优势：
1)利用本发明工艺方案生产低冻点油酸如y-4型工业油酸，对比常规冷冻压榨工艺，生产效率大大提高；对比现有常规的结晶压滤工艺，在生产y-4型低冻点的工业油酸时，油酸得率可以提高5-10％，且生产的工业油酸品质更佳，含有的饱和脂肪酸组分含量减少50％左右。
2)本发明利用分步结晶技术，优选配合晶种回用技术，在低温结晶段添加回用的软脂酸，，采用循环回收结晶和分离，可以很好的提高低温段的结晶效果。对比简单采用分步结晶技术，工业油酸的品质更佳，收率更高，进一步提高利用率，节能高效。
附图说明
图1为本发明所述一种工业油酸的生产装置的结构示意图。
图中：1为均化罐，3为一次结晶釜，5为一次离心设备，7为二次结晶釜，9为二次离心设备，2、4、6、8均为输送泵，10为工业油酸出口，11为软脂酸出口
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本专利实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本专利的实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本专利实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本专利的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利还可以具有其他实施方式。
实施例1：一种工业油酸的生产工艺
原料脂肪酸主要组分：c16:0：31％；c18:0：10％；c18:1：47％；c18:2：8％
将原料脂肪酸投入后均化罐，升温至55℃将脂肪酸完全化开后，恒温40min；
将均化后脂肪酸50t转入一次结晶釜后，开启一次结晶釜搅拌，控制搅拌速度为40r/min，开启冷冻循环水，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为7.5℃，控制脂肪酸降温速度为15℃/h，开始冷却结晶。当脂肪酸温度降至40℃，控制搅拌速度为20r/min，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为5℃，控制脂肪酸降温速度为10℃/h；当脂肪酸温度降至25℃，控制搅拌速度为10r/min，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为3℃，控制脂肪酸降温速度为5℃/h；当一次结晶罐内脂肪酸温度降温至10℃后，结晶结束后进行一次离心分离。
将结晶结束的脂肪酸进行一次离心分离，一次离心分离得到的固体部分即为副产软脂酸；得到液体脂肪酸约30t，进入下步继续二次冷冻结晶。
将一次冷冻结晶、一次离心分离得到的液体脂肪酸30t泵入二次结晶釜内，开启搅拌后，控制搅拌速度为10r/min，缓慢加入二次离心分离得到的回用软脂酸2.5t，控制回用软脂酸的加入速度为3t/h，全部加完后继续搅拌30min。开启循环冷冻水，开始二次冷却结晶，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为3℃，控制脂肪酸降温速度为5℃/h，当结晶罐内脂肪酸温度降至4℃，结晶结束进入下一个步骤。
二次离心分离：将结晶结束的脂肪酸进行二次离心分离，分离得到的约25t的液体部分即为成品油酸。分离得到约7.5t的固体脂肪酸部分即为副产软脂酸。其中约2.5t副产软脂酸部分作为回用软脂酸返回步骤(4)使用。
具体得到的油酸的得率、产品指标见表1
实施例2：一种工业油酸的生产工艺
原料脂肪酸主要组分：c16:0：23％；c18:0：8％；c18:1：59％；c18:2：8％
将原料脂肪酸投入后均化罐，升温至55℃将脂肪酸完全化开后，恒温40min；
将均化后脂肪酸50t转入一次结晶釜后，开启搅拌，控制搅拌速度为40r/min，开启冷冻循环水，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为7.5℃，控制脂肪酸降温速度为15℃/h，开始冷却结晶。当脂肪酸温度降至40℃，控制搅拌速度为20r/min，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为5℃，控制脂肪酸降温速度为10℃/h；当脂肪酸温度降至25℃，控制搅拌速度为10r/min，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为3℃，控制脂肪酸降温速度为5℃/h；当结晶罐内脂肪酸温度降温至10℃后，结晶结束后进行一次离心分离。
将结晶结束的脂肪酸进行一次离心分离，离心分离得到的固体部分即为副产软脂酸；得到液体脂肪酸约36t，进入下步继续二次冷冻结晶。
将一次冷冻结晶、一次离心分离得到的液体脂肪酸36t泵入二次结晶釜内，开启搅拌后，控制搅拌速度为10r/min，缓慢加入二次离心分离得到的回用软脂酸2.7t，控制回用软脂酸的加入速度为3t/h，全部加完后继续搅拌30min。开启循环冷冻水，开始二次冷却结晶，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为3℃，控制脂肪酸降温速度为5℃/h，当结晶罐内脂肪酸温度降至4℃，结晶结束进入下一个步骤。
二次离心分离：将结晶结束的脂肪酸进行二次离心分离，分离得到的约31t的液体部分即为成品油酸。分离得到约7.7t的固体脂肪酸部分即为副产软脂酸。其中约2.7t副产软脂酸部分作为回用软脂酸返回步骤(4)使用。
具体得到的油酸的得率、产品指标见表1
实施例3：一种工业油酸的生产工艺
原料脂肪酸主要组分：c16:0：20％；c18:0：6％；c18:1：63％；c18:2：9％
将原料脂肪酸投入后均化罐，升温至55℃将脂肪酸完全化开后，恒温40min；
将均化后脂肪酸50t转入一次结晶釜后，开启搅拌，控制搅拌速度为40r/min，开启冷冻循环水，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为7.5℃，控制脂肪酸降温速度为15℃/h，开始冷却结晶。当脂肪酸温度降至40℃，控制搅拌速度为20r/min，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为5℃，控制脂肪酸降温速度为10℃/h；当脂肪酸温度降至25℃，控制搅拌速度为10r/min，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为3℃，控制脂肪酸降温速度为5℃/h；当结晶罐内脂肪酸温度降温至10℃后，结晶结束后进行离心分离。
将结晶结束的脂肪酸进行一次离心分离，离心分离得到的固体部分即为副产软脂酸；得到液体脂肪酸约38.5t，进入下步继续二次冷冻结晶。
将一次冷冻结晶、一次离心分离得到的液体脂肪酸38.5t泵入二次结晶釜内，开启搅拌后，控制搅拌速度为10r/min，缓慢加入二次离心分离得到的回用软脂酸3t，控制回用软脂酸的加入速度为3t/h，全部加完后继续搅拌30min。开启循环冷冻水，开始二次冷却结晶，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为3℃，控制脂肪酸降温速度为5℃/h，当结晶罐内脂肪酸温度降至4℃，结晶结束进入下一个步骤。
二次离心分离：将结晶结束的脂肪酸进行二次离心分离，分离得到的约33.5t的液体部分即为成品工业油酸。分离得到约8t的固体脂肪酸部分即为副产软脂酸。其中约3t副产软脂酸部分作为回用软脂酸返回步骤(4)使用。
具体得到的油酸的得率、产品指标见表1
对比例1、工业油酸的冷冻结晶的常规生产工艺
原料脂肪酸主要组分：c16:0：31％；c18:0：10％；c18:1：47％；c18:2：8％
将原料脂肪酸投入后均化罐，升温至55℃将脂肪酸完全化开后，恒温40min；
将均化后脂肪酸50t转入一次结晶釜后，开启搅拌，控制搅拌速度为40r/min，开启冷冻循环水，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为7.5℃，控制脂肪酸降温速度为15℃/h，开始冷却结晶。当脂肪酸温度降至40℃，控制搅拌速度为20r/min，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为5℃，控制脂肪酸降温速度为10℃/h；当脂肪酸温度降至25℃，控制搅拌速度为10r/min，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为3℃，控制脂肪酸降温速度为5℃/h；当结晶罐内脂肪酸温度降温至4℃后，结晶结束，进行离心分离。
将结晶结束的脂肪酸进行一次离心分离，离心分离得到的固体部分即为副产软脂酸；得到约21t的液体脂肪酸部分即为产品工业油酸。
具体得到的工业油酸的得率、产品指标见表1。
对比例2、工业油酸的冷冻结晶工艺(按本发明只采用分步结晶的手段)
原料脂肪酸主要组分：c16:0：31％；c18:0：10％；c18:1：47％；c18:2：8％
将原料脂肪酸投入后均化罐，升温至55℃将脂肪酸完全化开后，恒温40min；
将均化后脂肪酸50t转入一次结晶釜后，开启搅拌，控制搅拌速度为40r/min，开启冷冻循环水，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为7.5℃，控制脂肪酸降温速度为15℃/h，开始冷却结晶。当脂肪酸温度降至40℃，控制搅拌速度为20r/min，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为5℃，控制脂肪酸降温速度为10℃/h；当脂肪酸温度降至25℃，控制搅拌速度为10r/min，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为3℃，控制脂肪酸降温速度为5℃/h；当结晶罐内脂肪酸温度降温至10℃后，结晶结束后进行离心分离。
将结晶结束的脂肪酸进行一次离心分离，离心分离得到的固体部分即为副产软脂酸；得到液体脂肪酸约36t，进入下步继续二次冷冻结晶。
将一次冷冻结晶、一次离心分离得到的液体脂肪酸36t泵入二次结晶釜内，开启搅拌后，控制搅拌速度为10r/min，开启循环冷冻水，开始二次冷却结晶，控制冷冻水温度与脂肪酸的温差为3℃，控制脂肪酸降温速度为5℃/h，当结晶罐内脂肪酸温度降至4℃，结晶结束进入下一个步骤。
二次离心分离：将结晶结束的脂肪酸进行二次离心分离，分离得到的约23t的液体部分即为成品工业油酸。
具体得到的工业油酸的得率、产品指标见表1
附表1、实施例、对比例得到的工业油酸品质，得率
实施例5(装置实施例)：
如图1所示，本发明的工业油酸的生产装置，包括均化罐1，一次结晶釜3，一次离心设备5，二次结晶釜7，二次离心设备9，输送泵2、4、6、8，工业油酸出口10，软脂酸出口11。原料脂肪酸入口，均化罐，一次结晶釜、一次离心设备、二次结晶釜、二次离心设备、工业油酸出口以及软脂酸出口依次用管道相连；所述一次离心设备及二次离心设备均设有固相出口及液相出口；所述一次离心设备的液相出口与二次结晶釜入口相连，固相出口即为软脂酸出口；所述二次离心设备的液相出口即为成品工业油酸出口，固相出口即为软脂酸出口；所述均化罐与一次结晶釜、一次结晶釜与一次离心设备、一次离心设备与二次结晶釜以及二次结晶釜与二次离心设备之间，液相物料的输送均可以采用输送泵，也可直接利用设备之间的高位差利用重力自然流入；所述一次结晶釜、二次结晶釜均配有搅拌系统，冷冻循环系统。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本专利的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本专利。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本专利已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本专利限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本专利的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本专利所要求保护的范围以内。