皂腳脂肪酸提取工藝的設(shè)備需具備以下三個特點:

(一)耐腐蝕

在皂腳脂肪酸的提取過程中,不論是酸化工藝還是酸性水解工藝中都涉及到硫酸,因此要求設(shè)備要有很高的防腐能力,凡接觸到硫酸的反應(yīng)器或儲存罐,所用材料應(yīng)為襯鉛(或搪鉛)、杉木涂清漆、耐酸磚板或玻璃鋼襯里、耐酸塑料、不銹鋼等。對硫酸的防腐性以輝綠巖鑄石板襯里為好,它的壽命比鉛材長幾倍到十幾倍。不銹鋼的一次性投資大,但使用成本低,因此它已逐漸取代了其他耐酸材料。

(二)高真空度

粗脂肪酸蒸餾時需要較高的真空度,這是脂肪酸沸點較高所決定的。一般植物油的主要脂肪酸在常壓下的沸點達300℃,在這樣的高溫下蒸餾,將造成脂肪酸部分分解,生成酸酐、酮、烴、短碳鏈脂肪酸等。同時,不飽和脂肪酸還部分發(fā)生聚合作用,生成聚合脂肪酸、含氧酸、內(nèi)酯、醇、烴及其他產(chǎn)物,從而降低產(chǎn)品的質(zhì)量,減少得率。

理論上,蒸餾時真空度越高,溫度就可以越低。但在實際生產(chǎn)中,由于抽真空設(shè)備能力的限制,往往不能滿足這樣的要求,一般W型真空泵及水噴射泵不適于熱不穩(wěn)定性脂肪酸的蒸餾操作,而水汽噴射泵、三級蒸汽噴射泵等能達到殘壓1.32kPa,使脂肪酸的沸點降到250℃以下,大大降低了分解和聚合所引起的產(chǎn)品損失,因而基本上是適用的。

(三)加熱方式

對于高沸點的脂肪酸蒸餾,除要求有較高的真空度外,還必須選擇合適的加熱方式。目前的加熱方式有多種,各有利弊,應(yīng)根據(jù)具體條件選擇。

(1)飽和水蒸氣加熱飽和水蒸氣是很好的傳熱介質(zhì),但通常只在200℃以下使用。因250℃的飽和蒸汽已相當(dāng)于4.OMPa的壓力,這樣高壓力的鍋爐一般的植物油生產(chǎn)廠是不具備的。

(2)煙道氣加熱煙道氣加熱雖然設(shè)備簡單,投資少,但傳熱系數(shù)很低(約11.63~18.03W/m2•K),而且局部容易過熱,溫度難以控制。

(3)高沸點礦物油用高沸點礦物油加熱,將油溫控制在350℃以下是可行的,且此方法價格低廉。但此方法的熱穩(wěn)定性較差,對過熱現(xiàn)象敏感。循環(huán)泵短時間停車也能造成油的過熱和分解。使用時間久了,礦物油粘度急劇上升,變成膠質(zhì)狀玷污換熱面。開始操作時如礦物油中含水分,往往會使設(shè)備振動。

(4)水銀加熱水銀在400C時,飽和蒸氣壓力僅為0.2MPa且熱穩(wěn)定性好。但水銀蒸氣有劇毒,必須嚴(yán)加密閉。水銀還價格昂貴,操作控制不易掌握。

(5)熔鹽加熱熔鹽混合物(硝酸鉀53%,亞硝酸鈉40%,硝酸鈉7%)的最大優(yōu)點是常壓下使用即可得高溫,應(yīng)用限度達540℃。但其熔點高(142℃),循環(huán)使用時需要壓力蒸汽伴隨保溫。

(6)聯(lián)苯混合物加熱聯(lián)苯混合物(有時稱道生)是聯(lián)苯(26.5%)及聯(lián)苯醚(73.5%)的低共熔和共沸混合物,常壓下沸點是258℃,凝固點123℃,臨界溫度528℃,臨界壓力4MPa。

加熱時可使用道生蒸氣或液體道生,最高使用溫度370℃,道生作為載熱體的主要優(yōu)點是在低壓下達到高溫,能均勻方便地調(diào)節(jié)溫度,裝置費用較小,便于管理。道生滲透性強,管道應(yīng)用無縫鋼管,管道連接最好是焊接或用凹凸法蘭及金屬墊片。閥門宜用波形管密封閥。自然循環(huán)時,道生蒸汽室與被加熱設(shè)備之間要有4m左右的位差。強制循環(huán)時,泵最好選用屏蔽泵,也可用液下泵增加一回流槽。道生有刺鼻氣味。

(7)電加熱電加熱是將電熱棒直接裝在蒸餾釜內(nèi)。電熱棒由多孔瓷棒、鎳鉻合金電熱絲、套管、硅酸鋁耐火纖維等材料組合后裝在U型不銹鋼管內(nèi)組成。這種裝置簡便清潔衛(wèi)生,使用方便

(8)水解鍋加熱水解鍋是用不銹鋼制成的中空的圓柱體,在圓柱體底部裝有直接蒸汽加熱管,末端的蒸汽管呈圓盤形,并開有直徑2~6mm的若干小孔。直接蒸汽從小孔中噴出,能均勻地使蒸汽與水解物接觸。在水解鍋頂部有排氣管。在操作時,由于水解鍋內(nèi)呈封閉狀態(tài),直接蒸汽的冷凝和頂部排氣管的少量放空使物料翻動。水解鍋的直接蒸汽管道裝有止退閥,以防鍋爐在加水時水解鍋內(nèi)壓力高,脂肪酸倒壓進人鍋爐內(nèi)出現(xiàn)事故。