一种c16～c22系列脂肪酸精密分离的塔内泵吸式高真空精馏方法以及装置的制造方法

一种c16～c22系列脂肪酸精密分离的塔内泵吸式高真空精馏方法以及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及化工传质与分离领域，特别是设及一种C16~C22系列脂肪酸精密分离 的塔内累吸式高真空精馈方法W及装置。
【背景技术】
[0002] 我国海洋资源丰富，其中淡水鱼的产量更是位居世界前列，因此在各项生产活动 中所产生的鱼油数量庞大，而鱼油中仍含有大量的高附加值脂肪酸，即二十碳五締酸化PA) 与二十二碳六締酸(DHA)，二两者均是人体不可缺少的重要营养元素，其中二十碳五締酸可 W有效的帮助降低胆固醇和甘油=醋的含量，促进人体内饱和脂肪酸代谢，从而起到降低 血液粘稠度，增进血液循环，提高组织供氧而消除疲劳;对于二十二碳六締酸，它对脑神经 生长发育、婴儿视觉发育、儿童智能发育起到很重要的作用，同时其还具有抗过敏、增强免 疫等作用。除鱼油之外，海藻油、植物种子、果肉、玉米胚芽等细胞中都含有丰富的油脂，含 量随原料而不同，例如米慷的含油率约为12 %~20 %，干挪子果肉的含油率约为63 %~ 70%。一般用压棒法或溶剂提取法取得。一些植物油脂如花生油、藍麻油中=甘油醋的脂肪 酸除一般的栋桐酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等W外，有时还有特殊的芥酸、花生酸、桐 酸、藍麻酸等。运些脂肪酸广泛应用于助剂、油品添加剂、表面活性剂、润滑剂和其他有机化 学品的制备等诸多领域，与人民生产生活密切相关。
[0003] 因此综合我国资源优势、拓宽动植物产品深加工价值空间、减少资源浪费并根据 鱼油W及玉米油等油脂所含成分特点，利用鱼油等动植物油脂制备分离提纯得到其中的高 附加值的脂肪酸，不仅可W提升原料的经济价值，所提纯的高附值脂肪酸可满足医药和保 健品市场，符合全面可持续发展的重要战略。
[0004] 对于分离提纯方面，常见的手段有尿素包合、超临界萃取、分子蒸馈、低溫结晶、色 谱分离、溶剂萃取、银离子络合W及金属盐沉淀等方法，但是W上方法一方面分离纯度并不 高，通常只能获取较高纯度的饱和脂肪酸甲醋类与不饱和脂肪酸甲醋类产品，而几乎无法 获取单一高纯度脂肪酸甲醋，尤其对于硬脂酸甲醋、油酸甲醋与亚油酸甲醋，另一方面，运 些方法目前也都存在不稳定、分离困难、溶剂回收W及环境污染等问题。图1中（a)为栋桐酸 甲醋(C16:0); (b)为硬脂酸甲醋(C18:0); (C)为油酸甲醋(C18:1); (d)为亚油酸甲醋(C18: 2)，图2中（a)为二十碳五締酸甲醋（C20:5);(b)为二十二碳六締酸(C22:6)。通过图1可知， 后=者在结构上的差异仅为一到两个双键，运就造成了后=者之间物理化学性质上的差别 很小，常规的分离手段鲜有能够将此=种物质完全分离开;对于图2中的二十碳五締酸甲醋 与二十二碳六締酸甲醋而言，又因为其含有大量的双键结构，因此二者空间结构复杂，对高 溫敏感、易变质，前述所提到的分离手段均无法将两者有效分离得到大量的单质纯品。
[0005] 作为目前化工领域中广泛使用的物质间分离技术一精馈，同样可W作为分离提纯 动植物油脂中高附加值脂肪酸的手段。但动植物油脂W及从其中分离得到的高附加值脂肪 酸都属于热敏性物质，热敏性物质是指对溫度敏感的物质，当其受热到一定程度时，该物质 就会发生变质，即通过分解、聚合等反应生成其他化学物质。而要分离提纯得到运些热敏性 物料，传统精馈方式难W做到。因此，一般解决传统精馈上的问题有两种办法，一种是通过 添加抑制剂，减缓热敏物料分解或聚合的速率;另一种办法则是提高塔顶、塔蓋的真空度， 一方面提高真空度可W增大物性相似的热敏性物质间的相对挥发度，易于得到高纯度产量 大的单一热敏性物质，另一方面，提高真空度可W降低热敏性物质的沸点，使其沸点尽可能 低于易变质时的溫度，从而保证热敏性物质不被破坏。对于很多热敏性物料的提纯方法，实 际应用中还可采用薄膜蒸馈的方法进行提纯，薄膜蒸馈由于真空阻力小，使物质之间能在 极高的真空条件下实现分离。运对于热敏性物料的处理很有优势。
[0006] 但对于第一种方法，加入抑制剂虽然可W-定程度上的提高热敏性物质的产品纯 度及生产时可减缓热敏性物质变质的速率，但是抑制剂的添加不仅提高了成本，同时抑制 剂的后续回收W及抑制剂是否对环境造成污染都会提高热敏性物质分离提纯的生产成本； 对于第二种方法，现有技术可W提高相应精馈塔塔顶的真空度，但无法控制塔蓋的真空度， 而要获得纯度高、收率高的热敏性物质，精馈塔的高度需相应提高，而塔蓋的真空度随之降 低，塔蓋溫度随之升高，热敏性物质此时会发生变质的危险。因此，对于运种情况，为提高塔 蓋的真空度，常采用多塔串联操作使塔蓋溫度降低、增大塔蓋的真空度，但设备成本会相应 增加，并产生巨大的能耗。此外，提高精馈塔真空度的另一种技术是在精馈塔内部加调压 器，W减少压降，但精馈塔内调压器由于其风叶的结构而具有很小的压缩比，在较低真空度 时具有一定效果，随着真空度的提高，风叶的调压效果逐渐丧失，所W不能解决高真空精馈 的塔压降问题。由于分子蒸馈的阻力很小，物质间能在极高的真空条件下实现分离，因此， 提纯热敏性物质也可采用分子蒸馈的方法，但分子蒸馈只具有单级塔板的分离效率，仍无 法做到高效分离。
[0007] 综上所述，将二十碳五締酸甲醋与二十二碳六締酸甲醋或硬脂酸甲醋、油酸甲醋 与亚油酸甲醋完全分离开得到纯度很高的单一脂肪酸甲醋的技术鲜有报道，运严重阻碍了 高纯度脂肪酸甲醋的进一步研究与应用。

【发明内容】

[0008] 本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种C16~C22系列脂肪酸精密分离 的塔内累吸式高真空精馈方法W及装置，该方法和装置不仅可W在提高精馈塔高度的同时 仍能做到降低塔蓋压力、提高塔蓋的真空度，而且可W保证塔内绝热，热损失极小，大幅度 降低了能耗，可W提纯得到质量百分比分别在98% W上的二十碳五締酸甲醋、二十二碳六 締酸甲醋、栋桐酸甲醋、硬脂酸甲醋、油酸甲醋与亚油酸甲醋等脂肪酸脂并且操作简单。
[0009] 本发明是通过W下技术方案来实现：
[0010] -种C16~C22系列脂肪酸精密分离的塔内累吸式高真空精馈方法，它包括W下步 骤：
[0011] (1)油脂的预处理，具体步骤为：
[0012] (a)将催化剂、油脂与甲醇共同加入反应容器中，然后将反应容器置于50~100°C 水浴槽中，揽拌该容器中混合液直至油脂与甲醇在催化剂作用下充分反应得到多种脂肪酸 甲醋混合物预处理产物；
[0013] (b)反应结束后，将多种脂肪酸甲醋混合物预处理产物从反应容器中的混合物里 分离；
[0014] (C)将反应容器中剩余物质在90~150°C下旋转蒸发回收少量甲醇与水后，回收处 理；
[0015] (2)将分离出的多种脂肪酸甲醋混合物采用高真空精密分离，具体步骤为：
[0016] (a)将多种脂肪酸甲醋通过进料计量累W2.5~lOOmL/min的流速从原料储罐中累 入溫度为40~18(TC的进料预热器中，而后从精馈塔的进料口进入精馈塔中，随后热脂肪酸 甲醋原料经由进料分配器均匀分布到精馈塔的提馈段中；
[0017] (b)进入精馈塔的脂肪酸甲醋部分汽化上升，另一部分则通过填料下降并到达提 馈段的罗茨真空累内，再继续通过罗茨真空累内齿轮的间隙向下流动，最终通过精馈塔提 馈段进入再沸器中，所述的再沸器的溫度为100~180°C并且压力为2~200Pa;
[0018] (C)再沸器中的脂肪酸甲醋经过加热，部分汽化后上升，然后通过罗茨真空累提供 的高真空依次进入精馈塔的提馈段W及精馈段，在此过程中汽化的脂肪酸甲醋与从精馈塔 内上部流下来的液体实现气液传质；
[0019] (d)精馈塔中的气相组分最终由塔顶压力为0.65~200Pa的精馈塔顶进入到冷凝 器中液化形成轻组分冷凝液，然后在回流比控制器的控制下，一部分冷凝液Wl~10的回流 比回流到精馈塔中，另一部分冷凝液进入冷却器中并通过蒸出物采出累采出，最后进行取 样检测分析，根据塔顶产品出来的先后顺序，分别收集精馈塔顶得到的质量百分比纯度在 98% W上的包含栋桐酸甲醋、硬脂酸甲醋、油酸甲醋、亚油酸甲醋、二十碳五締酸甲醋与二 十二碳六締酸甲醋的单一成分的产品；
[0020] (e)再沸器中的脂肪酸甲醋部分通过出料比例分配器的调节，一部分在重组分回 流累的作用下分别回流到精馈塔的提馈段与再沸器中，另一部分通过重组分出料累采出；
[0021] 所述的油脂包括富含硬脂酸、油酸W及亚油酸的动植物油脂或富含二十碳五締 酸、二十二碳六締酸的海藻油、鱼油W及酸值大于2的高酸值废鱼油或者地沟油中的一种。
[0022] -种C16~C22系列脂肪酸精密分离的塔内累吸式高真空精馈装置，它包括精馈 塔，在所述的精馈塔上开有进料口，所述的精馈塔包含精馈段、提馈段与再沸器=部分，在 所述的精馈塔的塔顶连接有冷凝器，所述的冷凝器通过真空管与真空系统连接，所述的冷 凝器的冷凝液出口与回流比控制器的进液口相连通，所述的回流比控制器的一个出液口通 过真空管依次与冷却器和蒸出物采出累相连接，所述的回流比控制器的另一个出液口与回 流真空管的进液口相连通，所述的回流真空管的出液口通过精馈塔的回流口插在精馈塔 内，一个回流分配器安装在回流真空管下方的精馈塔内，在所述的精馈塔的塔底依次连接 有再沸器和出料比例分配器，所述的出料比例分配器的一个出口通过真空管连接重组分采 出累并且另一个出口通过真空管连接重组分回流累，所述的重组分回流累的出液口分别通 过装有阀口的重组分回流真空管与精馈塔的提馈段的下部、再沸器的回液口相连通，一个 重组分回流分配器安装在重组分回流真空管出口处下方的精馈塔内，一个原料储罐通过真 空管依次与进料计量累、流量计、进料预热器W及精馈塔的进料口相连通，一个进料分配器 安装在进料口处下方的精馈塔内，在精馈塔的精馈段与提馈段分别安装有至少一台罗茨真 空累。
[0023] 与当前现有技术相比，本发明的主要优点主要体现在：
[0024] 1.本发明的实验装置和实验方法的重要部件是罗茨真空累，它在高真空下具有较 大抽气速度和高的效率，利用回流液体能弥补高溫下罗茨真空累齿轮间隙过大的问题，使 罗茨真空累压缩比提高的同时给回流液体提供向下的通道，避免因增加罗茨真空累的使用 而额外增加塔节之间的集液器。
[0025] 2.在高真空精馈装置中添加罗茨真空累的方法，彻底解决高真空精馈塔蓋和塔柱 内因压降的存在而导致塔内真空度低的问题，运让全塔无压降高真空精馈成为现实。本发 明极大的降低塔蓋的压力，从而使塔蓋溫度降低，运不仅保护热敏性物质不被破坏，同时增 大组分间的相对挥发度，让本实验装置具有高效分离能力的特点。
[0026] 3.汽液相组分在本发明实验装置中的加热区域停留时间短，从而可W进一步减少 热敏性物质的变质反应的发生；
[0027] 4.本发明的实验装置和方法可