Công nghệ thu hồi glyxerin từ dung dịch thuỷ phân thu axit béo · PDF file- Loại (PS) 98% dùng công nghiệp thuốc lá và thuốc nhuộm ... - Phương pháp xử

Công nghệ thu hồi glyxerin từ dung dịch thuỷ phân thu axit béo

Chủ nhật, 21 Tháng 3 2010 01:20 - Lần cập nhật cuối Thứ năm, 25 Tháng 11 2010 23:58

(Hóa học ngày nay-H2N2)-Trên thế giới ngành công nghiệp sản xuất dầu mỡ động thực vật

chiếm một vị trí quan trọng. Quá trình sản xuất dầu mỡ động thực vật tạo ra một nguồn phế thải

công nghiệp vô cùng lớn. Thành phần của phế thải trong quá trình thuỷ phân dầu mỡ động thực

vật để thu hồi axit béo bao gồm nước, glycerin, các muối vô cơ và một số chất hữư cơ tan trong

nước khác. Tuỳ theo từng loại dầu và điều kiện thuỷ phân mà hàm lượng glycerin có trong dung

dịch nước khác nhau thường từ 10-20%. Việc thu hồi glycerin đối với các nhà máy, các phân

xưởng có công suất lớn sẽ mang lai hiệu quả cao về mặt kinh tế, biến phế thải thành sản phẩm

có giá trị sử dụng, giảm thiểu ô nhiễm môi trường sống.

1. Thuỷ phân dầu mỡ động thực vật bằng phương pháp kiềm.

Nạp vào bình cầu 200g dầu và nước, đồng thời khuấy trộn và gia nhiệt ở 95

o

C, cho từ từ NaOH

pha loãng 30-35%. Lượng NaOH cho vào khoảng 2/3, khi gần kết thúc phản ứng cho phần còn

lại. Thời gian phản ứng 42 giờ. Phản ứng kết thúc được kiểm tra bằng chỉ số axit, sau đó tách

để thu phần nước ngọt bên dưới để tách glycerin. Phần trên được axit hoá bằng axit H

2

SO

4

pha loãng 30-35%. Rửa sản phẩm axit bằng NaCl đến trung tính để thu sản phẩm.

2. Thành phần nước thải.

1 / 13



Khi thuỷ phân dầu mỡ động thực vật để thu axit béo trong công nghiệp, glycerin có mặt trong

nước thải từ quá trình thuỷ phân axít béo dưới dạng hỗn hợp cùng với những chất hoá học khác

(bảng 1).

Bảng 1: Thành phần nước thải từ quá trình thủy phân axít béo.

Thành phần

Nước thải từ quá trình thuỷ phân dầu mỡ động thực vật bằng phương pháp kiềm

Glycerin

10-20%

Xà phòng tan

0,15-0,25%

pH

8,5-9

2 / 13



Tạp chất hữu cơ khác

0,10-0,20%

Kiềm thải (NaOH)

0,2-0,25%

Muối vô cơ

10-20%

Nhiệt độ

70-80

o

C

Glycerin thương phẩm gồm có 4 loại sản phẩm chính:

- Loại tinh khiết với hàm lượng glycerin 99%. Sản phẩm này thường dùng trong công nghiệp

thực phẩm, nghành dược và mỹ phẩm

3 / 13



- Loại IW (công nghiệp trắng) với hàm lượng glycerin 98% thường dùng trong công nghiệp hoá

chất và alkyd

- Loại (PS) 98% dùng công nghiệp thuốc lá và thuốc nhuộm

- Loại 98,7% dùng cho nghành thuốc nổ

Glycerin được thu hồi từ nước thải bằng cách sử lý sơ bộ bằng phương pháp hoá học, sau đó

cô đặc, và chưng cất. Trong nước kiềm có chứa các tạp chất như xà phòng hoà tan, một lượng

nhỏ NaOH và muối natri của axít hữu cơ nên việc xử lý hoá học trước khi cô đặc là cần thiết.

3. Thu hồi glycerin trong nước thải.

Những bước cơ bản tinh chế nước kiềm thải

- Phương pháp xử lý đơn

- Phương pháp xử lý kép

- Phương pháp trao đổi ion

Để có được glycerin tốt và sạch việc tinh chế glycerin phụ thuộc rất nhiều vào việc xử lý nước

kiềm thải. Trong các phương pháp trên thì phương pháp xử lý kép được sử dụng trong công

nghiệp nhiều nhất.

Qui trình xử lý nước kiềm thải bao gồm 3 bước cơ bản:

4 / 13



- Tách sơ bộ các tạp chất bằng phương pháp lọc

Đầu tiên giữ nước kiềm trong một thùng mở trong một khoảng thời gian nhất định đồng thời làm

lạnh nước kiềm xuống, xà phòng tan và những axit béo không xà phòng hoá cùng phần lớn xà

phòng thải tách ra khỏi nhau. Thông thường người ta sử dụng trên 2 thùng mở loại này để chứa

nước kiềm. Tuy nhiên, tránh giữ trong thời gian quá dài để hạn chế sự phá hoại của vi sinh vật.

- Cô đặc

Hỗn hợp sau giai đoạn xử lý sơ bộ được cô đặc trong các thùng mở, gia nhiệt trực tiếp, thu được

glycerin thô (80-88%). Quá trình cô đặc kết thúc khi nhiệt độ đạt 149

0

C, lớp chất lỏng này chứa

80% glycerin và 8-10,5% muối (bảng 2). Khi tiến hành cô đặc ở áp suất chân không thì tổn thất

glycerin sẽ giảm xuống (ở 110 mmHg, tổn thất 2-3%). Đồng thời hạn chế được sự phân huỷ

glycerin ở nhiệt độ cao. Trong trường hợp này người ta gia nhiệt bằng hơi. áp suất trong ống

tuần hoàn không vượt quá 1,0kg/cm

2

(thường từ 75-100mmHg).

Bảng 2: Thành phần glycerin thô

Thành phần

Chỉ số

Glycerin, %

81,28

Tỉ trọng tại 20/20

0

C

5 / 13



1,301

Tổng lượng cặn tại 160

0

C, %

12,45

Cặn hữu cơ, %

2,72

- Tinh chế glycerin

Sau khi cô đặc dung dịch, quá trình tinh chế để tách các ion kim loại được tiến hành theo các

bước sau:

+ Bổ sung metanol

+ Trung hoà bằng H

2

SO

4

loãng

6 / 13



+ Tách loại các muối vô cơ

+ Tách thu hồi metanol

+ Cất để tách loại nước

Glycerin thô biến đổi màu từ vàng sáng sang nâu đen phụ thuộc vào nguồn gốc. Glycerin thô ở

dạng cô đặc hầu như màu còn để lại sau quá trình xử lý. Phần lớn các mùi được loại bỏ trong

quá trình chưng cất phân đoạn glycerin. Việc loại bỏ màu và mùi tuỳ theo mức độ sử dụng, khi

dùng trong công nghiệp thực phẩm trở nên cần thiết và phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế.

Hệ thống chưng cất phân đoạn Wurster&Sanger hoạt động tại áp suất 6-12mmHg ứng với nhiệt

độ làm việc 158-160

0

C có thể nâng hàm lượng glycerin lên tới 97%. Còn hệ chưng cất Badger

có thể đạt tới độ tinh khiết 99,8%.

Glycerin dùng cho dược phẩm cần phải trắng. Quá trình làm trắng thực hiện trong thiết bị chân

không ở nhiệt độ 80-90

0

C. Dùng than hoạt tính có khả năng hấp phụ cao màu và mùi bền lâu.

Lượng than hoạt tính cho với lượng vừa đủ có thể loại được mùi mong muốn. Những bánh ép từ

quá trình làm trắng đem quay trở lại thùng nước kiềm xử lý tránh làm mất glycerin. Trước khi tẩy

màu glycerin thường được khử mùi bằng hơi nước trong chân không

4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu hồi glycerin

Dung dịch glycerin sau giai đoạn cô đặc có thành phần như bảng 2 được sử dụng để khảo sát

các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu hồi và tinh chế sản phẩm.

4.1. ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi metanol/dung dịch

7 / 13



Quá trình được tiến hành trên dung dịch thu được ở bước 2, nhiệt độ khảo sát ở 30

o

C, lượng

dung dịch khảo sát 100 gam, tỷ lệ khối lượng metanol/dung dịch thay đổi từ 0,5-2. Lượng axit

sunfuric được thêm vào từ từ ở nhiệt độ khảo sát sao cho pH của dung dịch đạt đến trạng thái

trung hoà. Thời gian lắng tách 12 giờ, sau đó cất loại metanol và nước để thu hồi glycerin.

Bảng 3: Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi metanol/dung dịch

Tỷ lệ MeOH/dung dịch (wt)

Lượng muối tách ra (wt, %)

0.5

5.3

8 / 13



1.0

8.5

1.5

11.8

2

10.5

Từ kết quả bảng trên cho thấy, khi tăng tỷ lệ metanol/dung dịch đến 1.5 % khối lượng thì lượng

muối tách ra tăng lên, tuy nhiên khi tỷ lệ metanol/dung dịch tăng lên 2% thì lượng muối tách ra

co xu hướng giảm xuống. Điều này được giải thích là, khi lượng dung môi tăng lên làm cho

nồng độ dung dịch giảm làm ảnh hưởng đến quá trình kết tinh của các ion trong dung dịch

4.2. ảnh hưởng của nhiệt độ khảo sát

Quá trình được tiến hành trên dung dịch thu được ở bước 2, nhiệt độ khảo sát thay đổi từ 20-50

9 / 13



o

C, lượng dung dịch khảo sát 100 gam, tỷ lệ khối lượng metanol/dung dịch là 1.5. Lượng axit

sunfuric được thêm vào từ từ ở nhiệt độ khảo sát sao cho pH của dung dịch đạt đến trạng thái

trung hoà. Thời gian lắng tách 12 giờ, sau đó cất loại metanol và nước để thu hồi glycerin.

Bảng 4: Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ khảo sát

Nhiệt độ,

o

C


20

12.0

30

11.8

40

10.5

10 / 13



50

8.3

Từ kết quả trên cho thấy, khi tăng nhiệt độ thì lượng muối tách ra giảm xuống. Nhiệt độ có ảnh

hưởng lớn đến quá trình kết tinh, do trong thành phần dung dịch chủ yếu là các muối sunphat

nên khi tăng nhiệt độ đã làm tăng quá trình hoà tan của các muối này trong dung dịch

4.3. ảnh hưởng của thời gian lắng tách

Quá trình được tiến hành trên dung dịch thu được ở bước 2, nhiệt độ khảo sát ở 30

o

C, lượng

dung dịch khảo sát 100 gam, tỷ lệ khối lượng metanol/dung dịch là 1.5. Lượng axit sunfuric

được thêm vào từ từ ở nhiệt độ khảo sát sao cho pH của dung dịch đạt đến trạng thái trung

hoà. Thời gian lắng tách thay đổi từ 6-24 giờ, sau đó cất loại metanol và nước để thu hồi

glycerin.

Bảng 5: Kết quả ảnh hưởng của thời gian lắng tách

Thời gian, (giờ)


5

11 / 13



5.1

10

7.8

15

11.8

20

11.9

24

11.9

12 / 13



Khi tăng thời gian lắng tách thì lượng muối tách ra được cũng tăng lên, tuy nhiên khi tăng lên

đến 15 giờ thì lượng muối tách ra tăng lên chậm và đến 24 giờ thì lượng muối tách ra không

tăng.

Từ các kết quả khảo sát trên chúng tôi nhận thấy, điều kiện tối ưu để thu được sản phẩm là:

nhiệt độ 30

o

C, thời gian15 giờ, tỷ lệ khối lượng metanol/dung dịch 1,5.

Nguồn Hoahocngaynay.com

13 / 13

Documents

Công nghệ thu hồi glyxerin từ dung dịch thuỷ phân thu axit béo · PDF file- Loại (PS) 98% dùng công nghiệp thuốc lá và thuốc nhuộm ... - Phương pháp xử