一种用皂化水解酯化副产物精制高纯度丙三醇的工艺方法
【技术领域】 [0001] ：本发明涉及一种用皂化水解酯化副产物精制纯化高纯度丙三醇的工艺 方法。更具体地讲，本发明涉及一种综合利用动植物油脂皂化水解酯化副产物精制纯化生 物医药级高纯度高品质的天然丙三醇的生产工艺技术方法和流程。
[0002]
【背景技术】：丙三醇俗称甘油，是一种无色或微黄色透明粘稠液体，无毒、无臭、无腐 蚀、吸湿性强，根据丙三醇纯度高低可分为医药级和工业级，医药级丙三醇纯度要求高，不 含有害杂质，对人体无危害，在医药、军事、食品、高档化妆品及日常生活中用途十分广泛， 并可用于飞机、汽车液体燃料的抗冻剂，玻璃纸的增塑剂及化妆品、皮革、纺织品等的吸湿 剂，可用于实验室保存标本；而工业级丙三醇作化工原料时，主要用于制造合成树脂、塑料、 油漆、油墨和蜂蜡等，还用于牙膏和香精香料等医药卫生、食品安全等工业中，丙三醇也是 聚醚的一种成份，用于聚氨酯泡沫塑料、某些单体聚合时作介质和添加剂，还用于制备环氧 氯丙烷、改性醇酸树脂和酚醛树脂等，总之，丙三醇用途极其广泛，尤其是天然的高纯度高 品质生物医药级，随着其新用途领域不断地开发和出现，市场必定会是供不应求的。虽然 以动植物油脂为原料制取天然丙三醇已有上百年历史，但大多采用传统落后的皂化工艺技 术和流程，真正采取先进工艺技术和流程来制备高纯度高品质的天然生物医药级丙三醇 的制造商微乎其微，可以说，目前许多制造商回收处理和精制纯化副产物丙三醇的工艺技 术方法和流程，急待革新革命，更不用说综合利用动植物油脂原料将皂化、水解、酯化副产 物粗甜水和粗丙三醇混合来生产制备99. 8%以上高纯度高品质的天然生物医药级丙三醇 了，此乃一种全新的工艺技术方法和流程，在国内外还是空白。目前，仅有单独处理油脂水 解或皂化获得的粗甜水或仅有单独处理油脂酯化获得的粗丙三醇工艺方法和流程，此类方 法存在副产物处理瓶颈难题，甚至有的制造商根本未进行回收处理而是直接作污水处理排 放，以致企业抗风险能力差，同时还引起一系列二次环境污染问题，严重影响制造商的正常 生产效益与经营发展，我们知道：以动植物油脂为原料经水解、皂化、酯化反应除了得到主 产品脂肪酸和脂肪酸酯外，还获得含丙三醇的副产物，但副产物组成复杂，含不需要的成分 多，且含杂质不同，此类副产物还含油脂、脂肪酸皂、脂肪酸、脂肪酸酯、低碳醇、水分、游离 碱、酸或碱催化剂、色素、蛋白蛋白质、胶质、有机和无机盐类等不需要成分，现有工艺技术 方法和流程，要综合除去这些不需要的成分和杂质十分困难，且存在预处理所加化学剂种 类多又各不同，后序精制纯化工艺技术方法和流程各异且落后，目前，常用的工艺方法主要 有减压蒸发蒸馏法和离子交换法，但工艺繁杂沉长，匹配性差，结构布局散乱，生产效率低， 二次污染环境重。现还没有综合利用动植物油脂原料将皂化、水解粗甜水和酯化粗丙三醇 同时采用一种联合工艺路线来生产制备高纯度高品质的天然生物医药级丙三醇的技术方 法和流程，基于此，本发明人经过多年工艺技术研发和实践试验与验证，独立开发出了本发 明工艺技术方法和流程，将上述副产物同时采取一种联合工艺技术方法和流程进行综合预 处理、多效蒸发浓缩、再浓缩脱气干燥和高真空蒸馏精制与脱臭脱色纯化联合处理获得纯 度99. 8%以上的高纯度高品质的天然生物医药级丙三醇。
【发明内容】
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[0003] 本发明的目的：填补以综合利用动植物油脂为原料，将水解、皂化粗甜水和酯化粗 丙三醇副产物同时采用一种联合工艺路线来生产制备99. 8%以上高纯度高品质的天然生 物医药级丙三醇的技术方法和流程的国内外空白；解决现有单独处理含丙三醇副产物的工 艺技术处理瓶颈难题，优化现有工艺技术方法和制造流程，提高生产效率和扩大生产能力， 解决处理过程中的二次环境污染重的问题，显著提高制造商生产经营抗风险能力和市场竞 争力，早日实现本发明工艺技术方法和流程在世界范围的全面推广与应用实施。
[0004] 本发明的技术方案：本发明提供了一种综合利用动植物油脂为原料，经油脂皂化、 水解、酯化反应获得的粗甜水和粗丙三醇副产物，同时采取一种联合工艺技术方法和流程 进行综合预处理、多效蒸发浓缩、再浓缩脱气干燥和高真空蒸馏精制与脱臭脱色纯化联合 处理，得到纯度99. 8%以上的高纯度高品质的天然生物医药级丙三醇产品。
[0005] 本发明的技术来源：本发明人通过对一系列油脂酯化反应生产脂肪酸酯和皂化、 水解反应生产脂肪酸整套装置的技术研究和长期对生产工艺技术的消化吸收与革新，并通 过对含丙三醇的副产物回收利用的工艺技术方法和流程的多年探索和研究，根据目前国内 外相关制造商的实际运行状况，结合从事相关生产工艺技术和质量、安全管理的数十年工 作经验，在具体的工艺技术方法和带控制点的工艺流程图及设备结构选型设计上进行了发 明创新。
[0006] 本发明的工艺技术方法：综合利用动植物油脂为原料，经油脂皂化、水解、酯化反 应获得的皂化、水解粗甜水、酯化粗丙三醇的副产物，同时采取一种联合工艺技术方法和流 程进行综合预处理、多效蒸发浓缩、真空再浓缩脱气干燥和高真空蒸馏精制与脱臭脱色纯 化联合处理，得到纯度99. 8%以上高纯度高品质的天然生物医药级丙三醇；本发明多效蒸 发浓缩和再浓缩蒸馏与残渣回收及脱臭系统真空设计，即可统一采用一至五级工作蒸汽喷 射器加大气冷凝器也可采取机械式罗茨真空泵加水环真空泵形成满足工艺条件的真空。
[0007] 本发明的关键工艺技术：针对采用不同的动植物油脂为原料，将获得的副产物酯 化粗丙三醇及粗甜水、皂化和水解粗甜水，同时采用一种联合预处理工艺技术方法和流程， 根据不同副产物原料来源及其组成不需要的成分情况，决定添加哪一种或其组合化学剂物 质的工艺综合预处理方法，采取同样的两效或三效真空蒸发浓缩的灵活方式，将粗丙三醇 进一步真空再浓缩脱气干燥和高真空降膜与残渣刮膜蒸馏同时连续运行后，最后经高真空 汽提蒸汽脱臭和常压活性炭脱色与保险过滤相结合的纯化处理，生产出高纯度高品质的天 然生物医药级丙三醇产品。
[0008] 本发明的技术方案综述：
[0009] 1本发明的技术方案、建设规模和选址：
[0010] 1.1技术方案：综合利用动植物油脂为原料，经油脂皂化、水解、酯化反应获得含 丙三醇的粗甜水和粗丙三醇粘稠液体的副产物，同时采取一种联合工艺技术方法和流程 进行综合预处理、多效蒸发浓缩、真空再浓缩脱气干燥、高真空降膜和残渣刮膜同时蒸馏 精制与脱臭，最后采取脱色及保险过滤方式进行纯化联合处理，得到纯度99. 8%以上高纯 度高品质的天然生物医药级丙三醇产品；或综合利用酯化反应获得的副产物粗丙三醇，与 5-15%粗甜水混合为50% -85%的工艺介质；或与油脂皂化、水解获得的8-15%的粗甜水 混合为20% -50 %的工艺介质来进行预处理和精制纯化；或直接处理5% -15%的酯化、水 解、皂化粗甜水；或可外购或进口含45% -95%的粗丙三醇与自产获得的5-15%低浓度粗 甜水混合为20% -50 %工艺介质来进行预处理和精制纯化。
[0011] 1.2建设规模：本发明可匹配年处理生产生物柴油或精脂肪酸酯原料油脂 2. 0-3. 0万吨进行酯化反应所获得的粗丙三醇及甜水；也可匹配年处理生产脂肪酸系列产 品原料油脂1. 0-3. 0万吨进行水解或皂化反应所获得的粗甜水，根据年300个工作日计算， 可生产99. 8%以上高纯度高品质的天然生物医药级丙三醇1000吨至6000吨及以上。
[0012] 1. 3建设选址：本发明只要副产物粗丙三醇和粗甜水满足装置工艺设计生产能力 又经济合理，就可立项建设，地址可选择在当地政府规划的化工园区或指定建设基地或集 群即可。
[0013] 2本发明的工艺技术特点和路线选择：
[0014] 2. 1工艺技术特点：原料适应性强，预处理方法灵活多功能，能耗低效率高，流程 精简独特，匹配性好，布局紧凑，操作连续性强，易于控制、安全稳定，可靠性强，自动化水平 高，产品纯度、收率和品质高，投资结构经济、科学、合理。
[0015] 2. 2工艺路线选择：本发明各工序工艺流程图，详见说明书附图"图1、图2、图3"； 本发明将收集好的副产物粗丙三醇或粗甜水，同时采取同一化学综合预处理流程得精甜 水，再经两效或三效连续真空蒸发浓缩得粗丙三醇，将粗丙三醇进行真空再浓缩脱气干燥、 高真空降膜与残渣刮膜蒸馏回收、汽提蒸汽脱臭同时连续运行精制，再经常压活性炭脱色 及保险过滤相结合的纯化处理工艺技术方法，生产出99. 8%以上高纯度高品质的天然生物 医药级丙三醇产品。
[0016] 3本发明的工艺流程叙述：
[0017] 3. 1原料预处理：将来自副产物原料储罐101/102收集好的粗丙三醇和甜水混合 工艺介质，生产要求平均含丙三醇20 %以上，初步预热至40_6(TC后，经泵121入甜水预热 器131加热至80-90°C储存在第一预处理罐111，加入适当的化学品，使脂肪酸、甲酯、油脂、 皂类、蛋白胶原物质等杂质沉淀分离，混合工艺介质用压缩空气充分搅拌后，经泵122入板 框过滤机141，过滤后的甜水再在第二预处理罐112中加入适当的化学品产生相应沉淀进 一步分离，混合工艺介质经泵123入板框过滤机142滤去沉淀及杂质后入第三预处理罐113 进一步调节酸碱度后，再经泵124入第四暂存罐114待下工序用。
[0018] 3. 2多效蒸发浓缩：将温度为70-90°C的精甜水给料泵221入预热器230预热至 95-125°C，再进入一效加热器231进一步加热，一效蒸发室211将蒸汽与夹带液分离，大部 分蒸汽与外加工作蒸汽喷射器252汇集后自身加热，少部分送入预热器230和二效加热器 232,液体流入一效加热器231底部，二效蒸发器212产生的蒸汽去加热三效加热器233,二 效液体经压差自行流入三效加热器233底部，至此，精甜水经真空蒸发浓缩后在三效出口 丙三醇含量达到85-90%，经出料泵222入粗丙三醇储罐201/1/2,三效蒸发冷凝液经冷凝 液泵223入冷凝液收集槽202或作水解等其它补充工艺水使用，三效二次蒸发蒸汽进入大 气冷凝器241/242/243系统里直接冷凝，其真空由水环真空泵251系统形成。
[0019] 3. 3再浓缩蒸馏和脱臭脱色精制纯化：将经多效蒸发浓缩获得的85% -90%粗丙 三醇，从粗丙三醇储罐201/1/2经进料螺杆泵321与由碱计量泵322加的碱液一并入再 浓缩塔301，经循环泵323入加热器332进行循环加热真空脱水脱气干燥后获得含丙三醇 95%以上的工艺介质，再送入循环蒸馏器302,经蒸馏循环泵324入降膜加热器333进行循 环加热与蒸馏，底部少量未蒸出残夜，再经残夜进料泵329入高真空刮膜蒸发器305将残夜 除盐和有机非丙三醇成分后进一步汽化分离回收，302顶部排出的大量丙三醇蒸汽在前冷 凝器336冷凝，冷凝液自流入脱臭器304循环脱臭，少量的未凝蒸汽与来自残渣蒸馏系统和 脱臭器的蒸汽一并进入后冷凝器337进一步冷凝，冷凝液返回再浓缩塔301回收处理或次 丙三醇暂存储罐308,脱臭后的高纯度丙三醇经脱臭循环泵325直接入脱色器306/1/2进 行活性炭脱色，再入板框压滤机373过滤除去活性炭后送精丙三醇收集器307/1/2,再经泵 327/1入保险过滤器374/1/2过滤和冷却器335冷却后入精丙三醇储罐309/1/2暂存，最后 经泵327/2入灌装间310或直接装桶，这样，便得到99. 8%的高纯度高品质的生物医药级丙 二酉I广品。
[0020] 4本发明的建设工期短，如前期技术准备工作好后三至六个月内即可建成一套生 产装置并完成安装、调试、试生产运行。
[0021] 5本发明的工艺技术操作规程：（原料预处理、多效蒸发浓缩、再浓缩蒸馏和脱臭 脱色精制纯化工序，以高纯丙三醇年生产能力3000吨为例）
[0022] 5. 1目的和任务：将收集的皂化、水解和酯化反应获得的含丙三醇副产物原料混 合为生产要求纯度20%以上的粗甜水，然后添加相关化学剂进行综合预处理获得精甜水， 再将精甜水进行多效蒸发浓缩获得粗丙三醇，最后将粗丙三醇进行真空再浓缩干燥脱气、 高真空降膜和刮膜残渣蒸馏（或分馏）回收，再高真空蒸汽汽提脱臭精制，最后采取常压活 性炭脱色及保险过滤纯化处理，以获得满足欧洲药典EP或美国药典USP的99. 8 %以上高纯 度高品质的天然生物医药级丙三醇产品。
[0023] 5. 2工艺原理：综合利用动植物油脂为原料，将皂化、水解、酯化反应获得的副产 物精制纯化为天然的生物医药级高纯丙三醇产品。因综合利用的原料油脂来源、品质及工 艺方法而异，此类副产物除了含所需的丙三醇外，还含有未反应转化完全的油脂、脂肪酸及 其酯或皂盐、低碳醇、水分、游离碱、游离酸或碱催化剂、色素、蛋白质、胶质、有机和无机盐 类杂质等不需要成分，必须采取必要的工艺技术方法和措施除去这些不需要的成分，方可 获得目标广品。
[0024] 1)预处理工艺原理：所加2-羟基-1，2, 3-丙三羧酸、乙二酸或98. 3%