趙光輝，關(guān) 旭，金書(shū)含，趙仲陽(yáng)，姜 偉

(中國(guó)石油天然氣股份有限公司 石油化工研究院，黑龍江 大慶 163714)

油脂加工

麻瘋樹(shù)毛油精煉工藝研究

趙光輝，關(guān) 旭，金書(shū)含，趙仲陽(yáng)，姜 偉

(中國(guó)石油天然氣股份有限公司 石油化工研究院，黑龍江 大慶 163714)

以壓榨麻瘋樹(shù)毛油為原料，利用正交試驗(yàn)研究了麻瘋樹(shù)毛油的精煉工藝。結(jié)果表明：在轉(zhuǎn)化劑加量0.14%、轉(zhuǎn)化溫度60℃、轉(zhuǎn)化時(shí)間25 min、絡(luò)合劑加量2.0%、絡(luò)合時(shí)間25 min、吸附劑加量4.0%、吸附除雜溫度100℃、吸附除雜時(shí)間20 min的條件下，麻瘋樹(shù)油中的雜質(zhì)含量明顯減少，精煉工藝除雜效果顯著。

麻瘋樹(shù)毛油；精煉；脫膠

麻瘋樹(shù)是一種大戟科的落葉灌木或小喬木，在我國(guó)栽培或半野生于四川、貴州、海南、廣東、廣西和云南等地，分布范圍廣，資源豐富[1-3]。麻瘋樹(shù)油脂肪酸組成以十六碳和十八碳為主，與石化柴油接近；同時(shí)麻瘋樹(shù)油含佛波醇酯和毒蛋白，有毒，不可食用，是制備生物液體燃料(航空生物燃料和生物柴油)和其他化工產(chǎn)品的理想原料[4-5]。

麻瘋樹(shù)毛油主要成分是甘油三酸酯，此外還有水分，草稈纖維和油料餅屑等固體雜質(zhì)，蛋白質(zhì)、磷脂、糖類(lèi)等膠溶性雜質(zhì)，游離脂肪酸、甾醇、生育酚、色素等脂溶性雜質(zhì)，黃曲霉毒素、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥等有毒有害物質(zhì)[6-7]。這些微量雜質(zhì)不僅會(huì)影響油脂的安全儲(chǔ)藏，而且給下游用戶(hù)，尤其是加氫法制備生物液體燃料(磷≤3.0 μg/g、金屬≤10.0 μg/g、氯≤5.0 μg/g等)的工藝、催化劑及產(chǎn)品質(zhì)量造成嚴(yán)重影響[8-9]。因此，如何高效地脫除麻瘋樹(shù)毛油中的微量雜質(zhì)、滿足下游用戶(hù)的特殊需求是實(shí)現(xiàn)麻瘋樹(shù)油應(yīng)用的關(guān)鍵。本文對(duì)麻瘋樹(shù)毛油的制備和精煉工藝進(jìn)行研究，以期為麻瘋樹(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

麻瘋樹(shù)種子：云南地區(qū)。

濃硫酸、鹽酸、甲苯、乙醇、正己烷、石油醚、氧化鋅、鉬酸鈉、氫氧化鉀、磷酸二氫鉀、硫酸聯(lián)氨、硫代硫酸鈉、轉(zhuǎn)化劑(自制)、絡(luò)合劑(自制)、吸附劑(自制)等。

KNHY型自動(dòng)榨油機(jī)、T6新悅可見(jiàn)光分光光度計(jì)、ECS3000型總氯分析儀、ANTEK9000型總氮分析儀、Multi EA5000型總硫分析儀、Optima 5300DV型等離子發(fā)射光譜儀、ZK072型電熱真空干燥箱、BT323S型電子天平、Agilent7890氣相色譜儀、TDL型低速離心機(jī)、DF-101型加熱磁力攪拌器等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 麻瘋樹(shù)毛油制備

將麻瘋樹(shù)種子中的砂石等雜物清除干凈，在80～100℃條件下加熱烘炒，使麻瘋樹(shù)種子的含水量在5%～8%之間；然后放入榨油機(jī)中，在壓榨溫度小于70℃的條件下，麻瘋樹(shù)種子在榨膛內(nèi)受榨螺的不斷推進(jìn)及榨膛內(nèi)容積由大到小的變化而受到很大的擠壓力，從而把油脂從種子中擠壓出來(lái)；最后經(jīng)過(guò)濾除雜，得到麻瘋樹(shù)毛油。

1.2.2 麻瘋樹(shù)毛油精煉

脫膠：將麻瘋樹(shù)毛油加熱到一定溫度后，在連續(xù)攪拌條件下先加入轉(zhuǎn)化劑，反應(yīng)一段時(shí)間后再加入絡(luò)合劑，充分反應(yīng)后進(jìn)行恒溫靜置分離，除去膠質(zhì)化合物，得到脫膠油。

吸附除雜：將脫膠油加熱到一定溫度后，在一定真空度及連續(xù)攪拌條件下，加入吸附劑，充分反應(yīng)一段時(shí)間后進(jìn)行過(guò)濾分離，除去吸附劑，得到精煉油產(chǎn)品。

1.2.3 分析方法

采用GB/T 5537—2008測(cè)定磷脂含量；采用GB/T 17476—1998測(cè)定金屬含量；采用SH/T 0246—1992測(cè)定水分；采用ASTM D5453—2009測(cè)定硫含量；采用ASTM D5762—2012測(cè)定氮含量；采用ASTM D5808—2009測(cè)定氯含量；采用GB/T 5530—2005測(cè)定酸度；采用GB/T 5535—2008測(cè)定不皂化物；采用GB/T 1884—2000測(cè)定密度；采用GB/T 10247—2008測(cè)定黏度。

2 結(jié)果與討論

2.1 麻瘋樹(shù)毛油脫膠工藝優(yōu)化

麻瘋樹(shù)毛油脫膠工藝包括轉(zhuǎn)化過(guò)程和絡(luò)合過(guò)程。在前期單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取轉(zhuǎn)化劑加量(A)、轉(zhuǎn)化溫度(B)、轉(zhuǎn)化時(shí)間(C)、絡(luò)合劑加量(D)和絡(luò)合時(shí)間(E)5個(gè)因素，以脫膠油的磷含量為考核指標(biāo)，每個(gè)因素選取4個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素與水平見(jiàn)表1，正交試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可以看出，各因素的影響作用主次順序是D>A>B>E>C。脫膠工藝條件的優(yōu)化組合為A4B2C4D3E4，即最優(yōu)條件為轉(zhuǎn)化劑加量0.14%、轉(zhuǎn)化溫度60℃、轉(zhuǎn)化時(shí)間25 min、絡(luò)合劑加量2.0%、絡(luò)合時(shí)間25 min。

表1 脫膠工藝因素與水平

表2 脫膠工藝正交試驗(yàn)方案及結(jié)果

2.2 麻瘋樹(shù)毛油吸附除雜工藝優(yōu)化

在前期單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取吸附劑加量(F)、吸附除雜溫度(G)及吸附除雜時(shí)間(H)3個(gè)因素，以精煉油產(chǎn)品的磷含量為考核指標(biāo)，每個(gè)因素選取4個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素與水平見(jiàn)表3，正交試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 吸附除雜工藝因素與水平

表4 吸附除雜工藝正交試驗(yàn)方案及結(jié)果

續(xù)表4

試驗(yàn)號(hào)FGH磷含量/(μg/g)113311.70123421.88134141.29144231.12154320.95164411.27k12.7902.1922.080k22.3202.0402.035k31.8601.8482.018k41.1582.0471.995R1.6320.3440.085

由表4可以看出，各因素的影響作用主次順序是F>G>H。吸附除雜工藝條件的優(yōu)化組合為F4G3H4，即最優(yōu)條件為吸附劑加量4.0%、吸附除雜溫度100℃、吸附除雜時(shí)間20 min。

2.3 麻瘋樹(shù)毛油精煉工藝的穩(wěn)定性

根據(jù)確定的最佳精煉工藝條件，進(jìn)行了精煉工藝穩(wěn)定性考察，并與麻瘋樹(shù)毛油及加氫工藝對(duì)原料油的要求進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 麻瘋樹(shù)油的理化性質(zhì)

由表5可以看出，通過(guò)脫膠工藝和吸附除雜工藝處理后，精煉麻瘋樹(shù)油的密度、黏度變化不大；氯和不皂化物含量有所降低，酸度略有升高；但磷、氮、金屬等微量組分的含量降幅較大，這主要是由于在脫膠過(guò)程中，與磷脂結(jié)合在一起的蛋白質(zhì)、黏液質(zhì)和微量金屬離子一同被沉淀分離出來(lái)；同時(shí)在吸附除

雜過(guò)程中，吸附劑對(duì)氯、硫、氮、磷等極性較強(qiáng)的原子化合物實(shí)現(xiàn)了精脫除，因此精煉麻瘋樹(shù)油中的微量雜質(zhì)含量明顯減少，且滿足加氫工藝要求，這對(duì)于油品儲(chǔ)存及在生物液體燃料領(lǐng)域的應(yīng)用是非常有利的。

3 結(jié) 論

(1)通過(guò)正交試驗(yàn)確定了麻瘋樹(shù)毛油的最優(yōu)精煉工藝條件。最優(yōu)脫膠工藝條件為轉(zhuǎn)化劑加量0.14%、轉(zhuǎn)化溫度60℃、轉(zhuǎn)化時(shí)間25 min、絡(luò)合劑加量2.0%、絡(luò)合時(shí)間25 min。最優(yōu)吸附除雜工藝條件為吸附劑加量4.0%、吸附除雜溫度100℃、吸附除雜時(shí)間20 min。

(2)在游離脂肪酸基本不損失的情況下，精煉麻瘋樹(shù)油中的磷、氮、金屬等微量雜質(zhì)含量明顯減少，有利于油脂的儲(chǔ)藏及在生物液體燃料領(lǐng)域的應(yīng)用，說(shuō)明開(kāi)發(fā)的精煉除雜工藝效果明顯。

(3)麻瘋樹(shù)毛油中的微量雜質(zhì)受產(chǎn)地、種子品種、儲(chǔ)藏時(shí)間及壓榨工藝等因素的影響較大，因此下游用戶(hù)應(yīng)根據(jù)毛油的性質(zhì)和精煉油產(chǎn)品的要求，選擇適宜的精煉工序，力爭(zhēng)在損失率最小的前提下，達(dá)到最佳的精煉效果，為企業(yè)創(chuàng)造效益。

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Refining process of crude Jatropha oil

ZHAO Guanghui，GUAN Xu，JIN Shuhan，ZHAO Zhongyang，JIANG Wei

(Petrochemical Research Institute, PetroChina Company Limited, Daqing 163714, Heilongjiang, China)

With crude pressed Jatropha oil as raw material, the refining process of crude Jatropha oil was studied by orthogonal experiment. The results showed that under the conditions of conversion agent dosage 0.14%, conversion temperature 60℃, conversion time 25 min, complexing agent dosage 2.0%, complexing time 25 min, adsorbent agent dosage 4.0%, adsorbent temperature 100℃ and adsorbent time 20 min, the impurities content in Jatropha oil significantly decreased, and the removal effect on impurity was very obvious in refining process.

crude Jatropha oil；refining；degumming

2016-08-25；

2017-01-20

趙光輝(1975)，男，高級(jí)工程師，主要從事液體生物燃料的研究工作(E-mail)zgh459@petrochina.com.cn。

TS224.4;TS225.1

A

1003-7969(2017)05-0012-03